我國是養豬大國,至2008年底,我國1000頭以上的規模豬場已達到1036個,其中5000頭以上的規模豬場有1678個,年產10萬頭以上的規模豬場也不罕見;全國生豬存欄數2000年底為4.47億頭,2004年底為4.71億頭,2008年底為5.09億頭。養豬業的快速發展極大地豐富了市民的菜籃子,但也帶來了禍害,豬場糞汙不加處理而直接排放的現象普遍存在。豬飼料和豬肉產品處理後的有毒殘留物,都對生態環境造成了越來越嚴重的汙染,養豬業已成為環境汙染的公害,嚴重影響人類健康,從而也製約了它自身的可持續發展。
據2005年年鑒統計的生豬出欄數與國家環保總局推薦的排泄係數計算,2004年我國生豬出欄數61800.7萬頭,豬糞便的排放總量為24596.68萬噸,尿液總量為40584.52萬噸,汙染物BOD(生物耗氧量)為1605.582萬噸,COD(化學耗氧量)為1644.52萬噸,NH3N(氨氮)為127.93萬噸,TP(總磷)為105.06萬噸,TN(總氮)為278.72萬噸。按照糞便排泄量計算,1頭豬的糞便排泄量相當於2個人的糞便排泄量;按BOD的排泄量計算,1頭豬的排泄量相當於13個人的排泄量。全國豬的糞便排泄量和BOD的排泄量分別相當於12.36億人口的糞便排泄量和80.4億人口的BOD排泄量。
某省調查顯示,截至2008年底,該省共建有規模豬場3.8萬個,萬頭以上豬場101個,生豬飼養量2924.39萬頭,按照1頭育肥豬從出生到出欄,排糞量398千克、排尿656.70千克計算。1個萬頭豬場每年可排放糞尿及汙水1.05萬噸,該省2003年全年豬場排放糞汙總量達3070.62萬噸。
第一節養豬場環境汙染的分析及危害
一、養豬業成為公害的原因
(一)相關政策法規的滯後
養豬業在我國已經有幾千年的曆史,但是我國《畜禽養殖業汙染物排放標準》、《畜禽養殖汙染防治管理辦法》和《畜禽養殖業汙染防治技術規範》等法規、標準直到2000年以後才開始頒布實施,而這時(2000年底)我國生豬存欄數已達4.47億頭,養豬所造成的汙染早已成為公害。
法規頒布的滯後,使汙染防治也相應滯後。這是造成豬場汙染的一個重要原因。同時,由於養殖業的汙染防治要涉及很多部門,監管力度不大,加上農村的散養戶尚無明確的法規和相應的標準約束,養豬產生的環境汙染問題至今基本上還處於放任自流的狀態。
(二)養豬場規劃設計不合理
2000年11月至2001年5月,國家環保總局組織完成了全國23個省(自治區、直轄市)規模化畜禽養殖情況調查。調查發現,我國的規模豬場許多都是建立在城區上風向或靠近居民區,90%的規模豬場建設或投產前未經過環境影響評估和審批。大多數豬場對廢水處理設施管理較差,既不了解處理工藝和處理能力,也沒有任何技術資料,因清糞不及時造成設施不能有效使用的現象比較普遍。另外,環境管理部門尚未對豬場的設施運行進行監督管理,這也是造成處理設施處於閑置狀態的原因。
(三)飼養管理水平不高
飼養管理水平不高,主要表現在養豬從業者的整體素質不高,從而使我國養豬水平在總體仍然和發達國家存在巨大的差異。單就肉豬料肉比來說,世界先進水平為2.4∶1,而我國還普遍停留在3∶1以上,有的甚至4.5∶1,如此低的飼料轉化率,不僅增加了養豬成本,同時由於飼料、獸藥在使用過程中直接排到環境中或殘留在畜體,還加重了環境汙染負擔,危害了人畜健康。
(四)糞便處理設施投入不足,利用率偏低
絕大多數的豬場糞便處理設施屬於簡易堆肥場,糞便在露天堆放,讓其自然發酵,多數沒有防滲、防淋措施或廢水處理設施。無論是氧化塘還是沉澱池,設計容量大都偏小,無法滿足廢水處理的需要,處理效果很差,而且即使是專業設計的廢水處理設施也隻是一些簡單的二級或三級過濾沉澱池,對NH3N等汙染物質的處理能力較低。
據國家環保總局的調查,全國80%的規模化養殖場缺乏必要的汙染治理設施,60%的養殖場缺少幹濕分離這一最為必要的糞汙處理設施,相關部門2008年對川渝地區65個大小豬場調查顯示,豬場有較好的貯糞設施的占14%,無貯糞設施的占16.4%,有較少貯糞設施的占60.6%。
二、豬場的主要汙染物及危害
規模化豬場對環境造成汙染的汙染物主要有糞便、汙水、惡臭、有害氣體和微生物等。
(一)糞便汙染
據試驗資料分析,1頭90千克左右的商品豬日排糞量約2.2千克,排尿量2.9千克,傳統工藝養豬排汙水20~30千克,一個萬頭豬場(按中豬計)每年至少向豬場周圍排放1.26萬噸的糞便。由於豬對飼料中氮的吸收率很低,大量的氮隨糞便排出體外後,在土壤中累積,超過其單位麵積生態環境再循環需求;而且糞便中含有大量對環境造成嚴重汙染的物質,通過雨水的衝刷會造成地下水源和地表水源的汙染。
(二)汙水
我國規模化養豬場長期以來追求經濟效益,環保意識差,對糞便汙水管理落後,致使大量的糞便隨衝洗水直接流失,甚至有的將糞便直接排入河流中,嚴重汙染了大江、大河的水質。豬場糞尿汙水中的生化指標極高,其中COD和BOD遠遠超過國家標準。高濃度的有機汙水排入江河湖泊中,造成水質不斷惡化,其中汙水中高濃度的氮、磷是造成水體富營養化的重要原因,使藻類過度生長,從而導致魚類的大量死亡,嚴重威脅水產業的發展。畜禽糞便汙物不僅汙染了地表水,使地表水中的硝酸鹽含量超出允許範圍。一旦汙染了地下水,極難治理恢複,將造成持久性的汙染。同時養豬場在汙染周圍環境的同時,也汙染了自身的環境,嚴重地影響了畜牧養殖業自身的可持續發展。
(三)惡臭及氨
糞便的臭味是指糞便中含有的或在貯存過程中釋放出來的揮發性成分。由於規模化豬場對糞便沒有進行有效處理,相當部分的豬場散發出非常難聞的氣味,嚴重汙染周圍居民的生活環境。目前已有160種揮發性成分從糞便中鑒定出來。在糞尿中還發現80多種含氮化合物,其中有10種與惡臭味有關。降低糞中氮的排出會降低糞中的揮發性物質,從而減少糞便的臭味。降低日糧中蛋白質水平和理想蛋白質的攝入量,會明顯減少糞中多種揮發性成分的含量。另外,糞尿在發酵時會產生氨氣、二氧化硫、二氧化氮、氨氣等。盡管氨氣與糞臭之間相關不大,但環境中氨氣濃度過高會影響動物生產性能和健康狀況,動物采食量和日增重下降,肺炎發生率上升,性成熟推遲。
(四)濫用抗生素的汙染
土壤和農田地下水中的細菌可從豬的腸道菌獲得四環素的耐藥基因。一旦發生轉移,耐藥基因可以長期存在於土壤和水生細菌中,而且可能傳播到環境中危險性極大、毒性極強的細菌中。如果人飲用這樣的水,毒性極強的耐藥細菌也可以傳播給人。如果四環素可以通過環境循環汙染生態和傳播給人,那麼其他藥物也可能這樣。研究表明,人類腸道的細菌與環境中的細菌是可以交換基因的。在人類結腸中發現已有80%的細菌攜帶有四環素耐藥基因,與之相比,20世紀70年代之前隻有30%的細菌攜帶有四環素耐藥基因。也就是說,如今帶有耐藥基因的細菌成倍地增長,這既是人們濫用抗生素的惡果,也是對動物使用抗生素的後果。抗生素的適當和適量使用,是人類智慧的體現和對健康與生命的有效保護。但是當對人和動物濫用和大量使用抗生素時,不僅促使細菌產生耐藥性,而且會破壞生態平衡。因此,如何使用抗生素是人類麵臨的棘手問題。我們不可以完全消滅致病微生物,理智的辦法是與細菌和平共處,不濫用抗生素或者主要利用人體的免疫力來對付病原體和疾病。
第二節健康養殖場汙染的控製
如何有效利用豬場的各種廢棄物,化害為利,防止造成環境汙染,改善和保護環境,促進經濟、環境和社會的協調發展,實行無公害生態養豬是養豬業發展過程中麵臨的新問題。在經營管理中,把豬場經濟係統與其他經濟有機結合起來,建立一個高產、優質、高效、低耗的人工無公害生態型豬場是十分必要和勢在必行的。概括起來可從以下幾方麵控製豬場環境汙染。
一、從規劃設計角度減少環境汙染
許多集約化豬場過多考慮運輸、銷售等生產成本,而忽視其對環境的潛在威脅,往往將場址選擇在大中城市的城郊或靠近公路、河流水庫等環境敏感的區域,以致產生了嚴重的生態環境問題,不得不重新搬遷。因此建場時一定要把豬場的環境汙染問題作為優先考慮的對象,將排汙及配套設施規劃在內,充分考慮周圍環境對糞汙的容納能力。在場址的選擇上,就盡量選擇在偏遠地區、土地充裕、地勢高燥、背風、向陽、水源充足、水質良好、排水順暢、治理汙染方便的地方建場;同時最好能與當地的立體農業相互促進,變廢為寶,達到生態農業綜合、持續、穩定地增長。
二、從營養與飼料角度減少環境汙染
飼料安全是畜產品安全的前提與保障,在有條件的養殖場內最好采用膨化和顆粒加工技術,抑製飼料中的抗營養因子及有害微生物,以改善飼料衛生,提高養分的飼料轉化率,減少糞尿排泄量。如果加工工藝控製不當,飼料中添加的各種化學物質在粉碎、輸送、混合、製粒、膨化等過程中會發生降解反應和氧化還原反應而生成一些有毒、有害物質,對飼料及環境極易造成二次汙染。通過日糧的營養調控來降低畜禽排泄物對環境的汙染也是健康養殖需要思考的問題。通過營養學技術,提高豬的飼料轉化效率,減少排汙,已成為當前養豬生產及營養學研究的一個熱點。
(一)根據不同品種的營養需要及飼料原料的營養價值配製健康的飼料
盡可能滿足不同品種豬的實際營養需要,根據仔豬的營養需要來配製飼料,因為不同品種的仔豬營養需要各不相同,如瘦肉型豬對蛋白質的要求就比土雜豬要高。另外飼料原料的營養成分如氨基酸含量變異較大,而且同一品種的飼料原料由於收獲時間、地域等不同,其變異也較大。因此,隻有飼料氨基酸的消化率,特別是各種氨基酸的豬回腸消化率,才能準確地反映飼料的營養價值,據此設計飼料的配方才能滿足豬的營養需要,且保證氮的最少攝入,從而達到氮的排出最少,實現健康養殖。
(二)以理想蛋白質模式和可消化氨基酸含量為基礎設計飼料配方
1981年,NRC首先提出的理想蛋白概念已在全世界範圍廣泛應用,它的應用能使氮的排泄量最少。理想蛋白質中氨基酸的模式通常以百分比表示。在實際應用中,隻要豬的賴氨酸需要量已知,就能很快計算出其他氨基酸的需要量。做飼料配方時,以理想蛋白質概念的可消化氨基酸含量為基礎,滿足豬的維持和生產即可達到氮的最少排出。應用理想蛋白概念配製日糧,在滿足豬的有效氨基酸需要的基礎上,可以適當降低蛋白水平,而不會影響豬的生產性能,但氮的排泄量可減少30%。
(三)添加合成氨基酸,配製低蛋白飼料
提高日糧氨基酸的平衡性,降低日糧中蛋白質的含量就可以減少氮的排出。日糧蛋白質每降低1個百分點,氮的排出量可減少8.4%左右,而降低日糧蛋白質,日糧中就必須添加合成賴氨酸、蛋氨酸,甚至蘇氨酸和色氨酸。將仔豬、生長豬、肥育豬日糧蛋白質水平分別由19%、16%、14%降至15%、12%、11%,在未補充合成氨基酸的情況下,豬的生產性能下降;若補充合成氨基酸並滿足豬的需要,則豬的生產性能未受影響,而氮的排出量減少29.3%。這不僅節約蛋白質資源,而且也是從根本上降低豬場糞便氮汙染的措施。另一方麵,在低蛋白質日糧中補充氨基酸,不僅可降低氮的排出,而且可減少尿量。研究表明,補充合成氨基酸的低蛋白日糧可使尿中氮的濃度降低至17%,排尿量降低28%,兩項總計可降低尿中總氮41%;此外還可降低豬舍中氨的濃度和釋放速度。日糧蛋白質水平每降低一個百分點,排尿減少11%。
(四)添加高效無公害添加劑,提高飼料的養分利用率
飼料中尤其是植物性飼料中含有許多抗營養因子,如單寧、胰蛋白酶抑製因子、非澱粉多糖等。飼料中添中酶製劑可以消除相應的抗營養因子,補充動物的內源酶,提高飼料的利用率。如在豬日糧中使用β葡聚糖,可把β葡聚糖苷和五碳糖苷分解為單糖,提高豬的生產性能;使用半纖維素酶,可分解半纖維素,提高日糧的能值。
由於微生態製劑不僅含有大量的優質菌體蛋白,而且還含有豐富的維生素、生長素、酶和抗病毒物質等免疫活性物質,因此,在豬日糧中添加微生態製劑,不僅可增加營養,提高飼料的利用率。同時在環保上,微生態製劑可以清除糞尿惡臭,淨化生態環境。微生態製劑中的微生物通過對有機固體物質和有害物質進行發酵分解,有效地降低了有毒有害物質的含量。
研究表明,在低蛋白質氨基酸平衡飼料中分別添加5%纖維素或2%寡糖,所產生的新鮮豬糞中氨氣減少68%,在貯存的豬糞中降低總氮素35%,但氨態氮則降低73%。飼料中添加2%寡糖總氮可降低55%、氨態氮降低62%。添加纖維素的飼料,由於豬隻結腸增加細菌發酵,因此在新鮮的豬糞中,增加揮發性脂肪酸濃度與減少氨態氮含量。飼料中同時添加纖維素與寡糖,還可降低貯存的豬糞中揮發性脂肪酸。本書第三章已對以上原則在配製仔豬飼糧中的應用作了詳細的介紹。
三、從飼養管理角度減少環境汙染
幼齡豬在低溫影響下磷的排泄量會提高,而且會使骨骼發育不全;相反在超過37.8℃的高溫環境中機體鉀離子和碳酸鹽的排泄量會增加,而不利於豬的正常生長。因此我們必須為豬生長發育提供適宜的環境,采取合理組群、及時處理豬場糞尿、定期消毒等措施;同時根據每日營養需要提供定量的飼料,盡量做到不浪費,以減少豬對飼料的攝入量。這樣一來就可在一定程度上減少豬場糞汙的排放量,減少蛆、蠅、蚊、蟎等害蟲的繁殖,而且可以降低豬的發病率,尤其是仔豬的發病率。此外,豬場內的老鼠、蒼蠅等都可造成飼料營養損失或在飼料中留下毒素,還會傳播各種傳染性疾病。在養殖場內我們應當盡可能消滅它們,以減少其對生產造成的損失。
四、從生物淨化技術角度減少環境汙染
為了控製豬場對周圍環境造成的汙染,我們應當采取經濟有效、方便可行的方法,遵循“無汙化、資源化、低成本、高效率”的原則逐步削減汙染物,使豬場周圍的土壤、水體及大氣自然生態係統免受汙染。但到目前為止,單一處理方法如好氧生物處理、厭氧生物處理等遠沒有達到人們所追求的理想效果。杭州燈塔養殖總場的綜合生物處理法處理豬糞汙水,已取得了良好的效果,其汙水處理工藝基本流程為:豬糞汙水→格柵→濃汙水集中池→固液分離機→沉澱池→調節池→厭氧池→配水池→好氧池→混凝沉澱池→達標排放。