畜禽粪中重金属环境行为研究进展

随着畜禽养殖业向集约化、规模化发展,饲料添加剂被大量使用,畜禽粪中重金属问题日益严重.本文综述了国内外畜禽粪中重金属污染状况、施用后对土-水-生物系统的影响、堆肥过程中重金属的迁移分配以及减少重金属污染的控制措施,为有机食品发展和养殖业废弃物安全利用提供参考.     

畜禽粪含氮臭气成分的排放及其影响因素

氨和三甲胺是畜禽粪恶臭气体中的两种含氮臭气成分 ,畜禽粪排放的氨、三甲胺的体积分数分别达到1×10-6、0.02×10-6 时便可引起恶臭。畜禽粪在90d内的氨挥发量占粪便总量的0.007 %—0.354 %,其中以鸡粪最高、马粪最低。碳氮比、微生物以及化学物质和天然物质的添加物对畜禽粪含氮臭气成分的排放有直接影响。     

不同来源畜禽粪的养分和污染物组成

畜禽粪中养分和有害物质的状况直接影响其利用价值。本文从浙江省采集了155个代表性畜禽粪样(包括93个猪粪样,31个鸡粪样,18个鸭粪样和13个牛粪样),采用化学分析和光谱分析方法鉴定了其营养物质、重金属元素和抗生素残留含量。结果表明,畜禽粪中Cd、Cr、Hg、Ni和Pb等重金属含量较低,但Cu和Zn含量普遍较高。Cu、Zn和As含量分别在18.56~1 788.04 mg·kg-1、12.46~10 056.68 mg·kg-1和0.69~76.43mg·kg-1之间,平均值分别为525.38 mg·kg-1、897.14 mg·kg-1和10.01 mg·kg-1。与我国农用污泥污染物控制的国家标准(GB4284—84)相比,Cu、Zn和As的超标率分别为53.55%、43.87%和0.65%。畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素等抗生素的残留含量分别为0~16.75 mg·kg-1、0~29.60 mg·kg-1和0~11.63 mg·kg-1,平均残留含量:土霉素(5.10 mg·kg-1)>金霉素(2.17 mg·kg-1)>四环素(2.01 mg·kg-1)。四环素、土霉素和金霉素的检出率分别为61.29%、72.90%和69.03%。N、P和K等营养元素含量分别在9.80~43.60 g·kg-1、7.98~54.30 g·kg-1和8.76~35.20 g·kg-1之间,平均值分别为23.63 g·kg-1、24.81 g·kg-1和20.72 g·kg-1;P/N在0.40~2.98之间,平均为1.08。规模化养殖场畜禽粪中P、K、Cu、Zn、As和抗生素残留量明显高于农户家庭小规模养殖的畜禽粪。规模化养殖场中,猪粪重金属和抗生素含量高于其他畜禽粪。规模化养殖场畜禽粪中高含量Cu、Zn和抗生素的残留要求畜禽粪应限量施用,或在施用前进行适当前处理。     

畜禽养殖粪水酸化贮存及氮素减损增效研究进展

畜禽粪水酸化贮存能够有效调控粪水贮存中微生物、环境与氮素间的作用关系,实现粪水氮素的减损增效,是一种具有广泛应用前景的关键技术。该研究系统综述了粪水酸化贮存中氮素的迁移转化机理,比较评价了常见酸化剂和不同酸化贮存工艺的应用效果,分析了酸化贮存技术对粪水氮素减损增效的影响。梳理总结得到：粪水酸化存储中氮素的迁移转化机制主要包括有机氮矿化、铵态氮固持、无机氮转化的抑制及硝化3个关键环节,可以依靠改变微生物作用和化学平衡状态实现氮素的减损;与其他酸化工艺相比,长期酸化工艺具有酸化效果更加稳定、应用范围较为广泛等优势;粪水酸化技术能够大幅降低NH3排放,以及部分N2O的排放,进而提高粪肥还田后土壤肥效,但不合理的酸化贮存技术及施用方式也会降低粪水肥效,甚至引起二次污染;未来应重点从氮素迁移转化路径的定量分析、复合酸化剂的开发、粪肥施用效果及风险的评估应对等方面进行深入研究。     

高产低耗畜禽粪厌氧处理新工艺研究及应用

高产、低耗是沼气发酵装置追求的主要目标。针对我国多数畜禽场以人工为主、水冲为辅的清粪方式,将常用的塞流、全混合(搅拌)和高浓度三种沼气发酵工艺有机结合,取长补短研制成一种新工艺。经应用于卧式机械搅拌加温沼气池取得成功,达到池容产气率高、自身耗能省、结构简单、投资低、操作方便等目标。该项新工艺及其装置具有较强竞争力和推广前景。     

高产低耗畜禽粪厌氧处理新工艺研究及应用

高产、低耗是沼气发酵装置追求的主要目标。针对我国多数畜禽场以人工为主、水冲为辅的清粪方式,将常用的塞流、全混合(搅拌)和高浓度三种沼气发酵工艺有机结合,取长补短研制成一种新工艺。经应用于卧式机械搅拌加温沼气池取得成功,达到池容产气率高、自身耗能省、结构简单、投资低、操作方便等目标。该项新工艺及其装置具有较强竞争力和推广前景。     

河北省不同养殖模式的畜禽粪尿资源及污染风险分析

利用统计数据和实地调研数据,借鉴国内外研究方法,系统地估算了河北省各地区规模化养殖和农户散养模式下的畜禽粪尿资源数量与粪尿农田负荷量。研究结果表明,2004年,河北省的畜禽规模养殖粪尿量比例达到49.6%,基本接近农户散养比例。廊坊和石家庄的规模养殖产生的粪尿比例在河北省位于前列,分别为72%和59%;河北省畜禽养殖对于农田的污染风险主要以规模养殖为主,规模养殖下农田负荷量为114.1t·hm^-2,该模式下单位面积农田氮负荷量为0.56t·hm^-2,磷为0.17t·hm^-2,高于全国平均水平。     

规模化畜禽养殖粪便主要污染物产生量预测方法研究进展

合理估算和预测畜禽粪便中有机质、氮、磷等主要污染物的浓度及产生量对于有效预防和控制畜禽粪便对环境的污染,实现其资源化和无害化利用具有重要意义。通过综述近几年国内外关于畜禽粪便主要污染物产生量预测方法的研究进展,分别对产污系数法和数学模型法进行了归纳,重点讨论了各预测方法的主要特点、预测精度及适用范围,提出了今后我国畜禽粪便主要污染物产生量预测方法需要加强的几方面内容。     

江苏省集约化养殖畜禽粪便盐分含量及分布特征分析

该文针对目前畜禽粪便中盐分含量较高、在农用过程中可能对农田土壤次生盐渍化构成威胁等问题,在江苏省采集和分析了150家养殖场（户）的180个畜禽粪便样品中的盐分含量,比较了不同畜禽种类以及不同区域之间粪便盐分含量的差异。研究结果表明,江苏省畜禽粪便中盐分含量（干粪）平均值为9.7 g/kg,检出范围1.8～24.2 g/kg;不同畜禽种类粪便中盐分含量为鸡粪（14.8 g/kg）〉猪粪（8.1 g/kg）〉牛粪（6.0 g/kg）,三者之间差异达到显著水平（p〈0.05）;蛋鸡粪盐分含量（16.7 g/kg）显著高于肉鸡粪（12.0 g/kg）;江苏省盐分含量环境背景值较高的沿海地区、徐淮地区猪粪、鸡粪中盐分含量显著高于盐分含量环境背景值较低的苏锡常地区、沿江地区。因此,在施用盐分含量较高的畜禽粪便以及在盐分含量环境背景值较高的地区施用畜禽粪便时,应关注畜禽粪便施用对农田土壤次生盐渍化的影响。     

规模化畜禽养殖环境工程技术研究进展

简述了我国规模化畜禽养殖业的发展，详述了规模化畜禽养殖中畜禽舍建筑、通风、降温、加温、空气质量控制、环境自动控制及粪污的处理与利用等环境工程技术的研究与应用现状，并提出了今后进一步加强研究应用的建议和发展方向。     

中国畜禽粪便资源量评估相关参数取值商榷

畜禽粪便是重要的有机废弃物资源,但长久以来一直没有关于畜禽粪便资源量评估参数取值的系统性研究,因此该文旨在研究确定各种畜禽的年饲养周期、粪便含水率、养殖规模化系数的合理取值。该研究通过搜集1995年以来的国内外发表的相关文献获得这3个系数的取值,讨论并分析了前人取值的合理性与可靠性,纠正了可能存在的取值误区。最终确定了猪的年饲养周期为179 d,兔的年饲养周期为147 d,肉鸡、肉鸭和鹅的年饲养周期分别为59、59和80 d,而役用牛、肉牛、奶牛、羊、马、驴、骡、骆驼、蛋鸡以及蛋鸭的年饲养周期为365 d。各类畜禽粪便的含水率在51.0%～84.2%之间,其中鸭粪便含水率最低,猪粪便含水率最高。2015―2016年各主要畜禽的平均养殖规模化系数在28.1%～74.1%之间。该研究的结果将有助于更加准确地评估中国畜禽粪便的资源量,促进畜禽粪便的资源化利用的产业发展。     

碳化温度对畜禽粪便水热炭燃烧特性的影响

大量、集中的畜禽粪便,若不加以合理处理利用极易引发严重的环境污染问题。该文选择了集约化程度较高的生猪、奶牛、肉牛、肉鸡和蛋鸡5种畜禽的粪便作为样本,研究了水热碳化温度对畜禽粪便水热处理的影响,通过元素分析、工业分析和热重试验,分析了水热炭的燃烧特性,并比较了不同畜禽粪便水热炭之间的差异。研究发现,水热碳化能够提高水热炭的碳元素、固定碳含量,提高高位热值,降低氢碳比、氧碳比和挥发分固定碳比的值,得到的水热炭类似于褐煤。热重试验发现,水热碳化能够减小不同畜禽粪便样品之间的性质差异。水热碳化温度为180和210℃时,除肉鸡粪便水热炭外,其他畜禽粪便水热炭的综合燃烧特性指数均得到提高,5种畜禽粪便中,奶牛和肉牛粪便水热炭具有更好的燃烧特性。     

中国近30年畜禽养殖量及其耕地氮污染负荷分析

为准确掌握近年来中国畜禽养殖发展的区域差异及畜禽粪便对环境的污染威胁,该研究利用年平均增长率方法,揭示畜禽养殖量及其氮污染的增长率的区域差异和时序变化规律,分析耕地的畜禽污染负荷。结果表明,近些年中国畜禽养殖业发展迅速,各地区的猪、羊、家禽养殖量的年平均增长率都普遍较高,增幅甚至超过12%;牛和羊的年平均增长率的区域差异较大。畜禽养殖发展基本可分为3个阶段:稳步发展阶段(1980-1995年),全面发展阶段(1996-2006年),现代化发展阶段(2007年-至今)。华北、华中、华南、西南地区畜禽氮污染产生量都较大,华北和东北各省的年平均增长率相对较高,其中河南、四川、山东三省的畜禽养殖的增幅较快、养殖量较大、耕地的氮污染负荷较重。全国平均单位耕地面积的畜禽氮污染负荷达138.13kg/hm2,其中四川等6省市已达202.98kg/hm2以上。该研究为全国和各省区农业发展规划和畜禽养殖结构调整提供参考。     

华北地区饲料和畜禽粪便中重金属质量分数调查分析

为加强重金属的源头控制,进一步形成农产品产地有机肥源重金属阻控体系,该文对华北地区畜禽饲料和粪便中重金属质量分数进行采样调查分析,结果表明,华北地区畜禽粪便超标以Cu、Zn为主,Pb、Cr和As次之,Cd、Ni和Hg不超标。各种畜禽粪便以猪粪和肉鸡粪的超标情况最为严重,肉牛粪、蛋鸡粪次之,奶牛粪不超标。猪粪的Cu、Zn超标率分别高达100%、91.67%,肉鸡粪主要以Cr、Cu、Zn污染为主,超标率分别为50%、66.67%和50%,而蛋鸡粪仅有Cu超标,超标率为11.11%。不同畜禽饲料中重金属的超标情况以猪饲料和肉牛饲料最为严重,肉鸡饲料及奶牛饲料次之。按照农业部1224公告对Cu、Zn的标准,猪饲料中Cu、Zn超标率为66.67%、80.00%,肉鸡饲料中Zn超标62.50%;按照饲料卫生标准对Cr、Pb的标准,肉牛中Cr、Pb超标83.33%、66.67%,奶牛饲料中Cr超标60.00%,蛋鸡饲料中Pb超标53.85%,不同畜禽饲料中Cd的质量分数均不超标。畜禽粪便中重金属Cd、Cr、Cu、Zn的质量分数与饲料中重金属质量分数呈极显著正相关(P0.01),Pb、As与饲料中重金属呈显著相关性(P0.05)。该调查研究有助于掌握华北地区重金属饲料-畜禽粪便污染现状,揭示了对于畜禽粪便或有机肥的重金属超标问题应从源头控制。     

中国畜禽粪尿养分资源及其还田的时空分布特征

为准确掌握中国不同地区畜禽粪尿量、畜禽粪尿氮磷钾量及其还田利用随时间变化特征,该研究基于统计数据和文献资料,估算各地区畜禽粪尿量、养分量及各种畜禽粪尿所占比例,分析不同时期畜禽粪尿养分还田量的地区间差异。结果表明:1980s,1990s,2000s和2010s全国畜禽粪尿(鲜质)资源量分别为276 177.41×10~4,391 083.29×10~4,445 885.84×10~4,423 422.87×10~4 t,30多年增长了53.32%,其养分资源分别为2 523.86×10~4 t(N 1 249.47×10~4 t,P_2O_5 230.64×10~4 t,K_2O 1 043.75×10~4 t),3 686.59×10~4 t(N 1 820.79×10~4 t,P_2O_5 327.13×10~4 t,K_2O 1 538.67×10~4 t),4 296.77×10~4 t(N 2 124.13×10~4 t,P_2O_5 401.29×10~4 t,K_2O 1 771.35×10~4 t)和4 089.40×10~4 t(N 2 017.66×10~4 t,P_2O_5 421.17×10~4 t,K_2O 1 650.57×10~4 t),30多年增加了62.03%,其中东北地区增幅最为明显。河南、四川、山东、湖南、云南和内蒙古的畜禽粪尿及其养分量约占全国的40%。全国不同畜禽粪尿及其养分量占总量的比例依次为:牛猪羊家禽马驴骡,但各地区有一定差异。西北、西南和东北地区牛粪尿及其养分占比较大,长江中下游地区猪粪尿及其养分占比最高,西北地区羊粪尿及其养分占比最大,东南地区禽粪及其养分占比最高,马、驴、骡粪尿及其养分在各地区占比都相对较小。1980s,1990s,2000s和2010s全国畜禽粪尿氮磷钾总养分还田量分别为1 132.73×10~4,821.36×10~4,1 860.52×10~4和1 709.19×10~4 t,还田率分别为44.88%,22.28%,43.30%和41.80%,河北、河南、山东、湖南、内蒙古、四川、云南和广西省畜禽粪尿养分还田量约占全国还田量的50%。2010s全国畜禽粪尿N,P_2O_5和K_2O还田量分别为615.91.91×10~4,297.70×10~4和795.58×10~4 t,还田率分别为30.53%,70.68%和48.20%。该研究为中国和各地区畜禽粪尿养分资源的合理利用和化肥零增长下畜禽粪尿养分管理提供科学依据。     

河南省畜禽养殖粪便年排放量估算

基于河南省2008年畜牧业统计年报数据和各种估算参数,估算了河南省2008年主要畜禽粪便排放总量及其有机质、氮、磷、钾含量。结果表明,河南省2008年主要畜禽粪便排放总量为18329.5万t,尿排放总量为9790.8万t,折算成氮169.84万t、磷96.33万t、钾142.93万t。不同畜禽中,生猪的畜禽粪便排放量最高,占河南省排放总量的39.5%;其次为肉牛,占排放总量的27.0%。尿的排放总量构成中,生猪的排放量最高,占总量的83.4%;其次为肉牛,占11.6%。不同地市中以驻马店的畜禽粪便排放总量最高,其次是南阳、周口、商丘和开封,5市的总和接近河南省粪便排放总量的一半。河南省畜禽粪便农用地的平均负荷高达40.79t·hm-2,远远超过了全国平均负荷4.19t·hm-2,说明河南省农村生态环境面临着畜禽养殖污染的巨大生态压力。     

广东省畜禽粪便污染及综合防治对策

结合广东省畜禽饲养量 ,采用各类畜禽粪便及其污染物的排泄系数 ,估算出畜禽粪便污染物排放总量、污染物流失量。研究发现 :畜禽养殖业的粪尿流失量是工业固体废弃物的 2 1倍 ;COD和NH3 -N的流失量分别是生活和工业废水的COD和NH3 -N排放量的 1 4倍和 1 7倍 ,畜禽粪便造成的环境污染是农村面源污染的主要原因。并提出采用综合防治的思路解决广东省畜禽养殖的污染问题     

我国集约化畜禽养殖场污染问题研究

分析指出我国集约化畜禽养殖场行业污染危害日益严重。由于技术经济原因,多数养殖场只在农牧一体化经营基础上实施沼气综合利用方法才能根治养殖场污染问题。但该方法在我国存在着诸多推广障碍,即环境标准和监管体系有缺陷、资金和技术门槛较高、副产品未获得应有的市场回报等。建议“十一五”期间对养殖场的污染治理采取工业污染治理的环境管理措施,从税收、土地价格和贷款等方面扶持综合利用,促进大中型集约化畜禽养殖场走农牧一体化道路等。     

基于土地消纳粪便能力的畜禽养殖承载力

为了评估北京市平谷区畜禽养殖承载潜力及其污染潜势,该文针对生态涵养区果园占农用地比例大这一特点,参考欧洲标准和相关文献设定了耕地和果园的氮(磷)限量标准,并分析平谷区及其各乡镇耕地和果园对畜禽养殖的承载潜力。结果表明:1)全区农用地平均粪便负荷为16.7 t/hm2,低于30 t/hm2的国家标准,果园对粪便的负荷占农用地总负荷量的66.42%,是最主要的消纳畜禽粪便的载体;2)全区尚有一定的畜禽承载潜力,以氮、磷计分别为6.25万头猪当量和9.48万头猪当量,但各乡镇承载潜力差异显著,兴谷等8个乡镇属于过量承载,具有很高的污染风险,而大华山等9个乡镇仍有较大的承载潜力。研究结果可为平谷区养殖业布局调整、环境污染治理和畜禽粪便资源化利用等决策提供支持。     

典型河源区畜禽粪便农田施用的环境承载力研究

畜禽粪便作为农业面源污染的主要来源之一,对农田土壤质量及河源区水质安全存在严重威胁.本研究选取东辽河源区东辽县畜禽粪便为研究对象,通过分析其重金属与典型抗生素与产生特征,阐明了畜禽粪便农田施用的环境承载力及应对措施.结果表明:畜禽粪便中重金属Cu、Zn含量最高,四环素类抗生素中金霉素残留最高,猪粪中含量高于鸡粪和牛粪....