趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷分析

王曉鳳 趙英姿 夏訓(xùn)峰

摘要：采用排泄系數(shù)法，分別計(jì)算了趙王河流經(jīng)聊城市境內(nèi)各縣區(qū)以及整個(gè)趙王河流域 ２００８年畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量、排放量和入河量。結(jié)果表明，２００８年，趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量分別為ＣＯＤＣｒ ２０ ７８９．８２ ｔ、氨氮１ ２２５．８８ ｔ、總氮３ ５５４．２８ ｔ、總磷１ ７３０．８５ ｔ，排放量分別為ＣＯＤＣｒ ５ ２１２．４９ ｔ、氨氮３０３．７８ ｔ、總氮１ ３２０．９７ ｔ、總磷３８７．０９ ｔ，入河量分別為ＣＯＤＣｒ ５２１．２５ ｔ、氨氮３０．３８ ｔ、總氮１３２．１０ ｔ、總磷３８．７１ ｔ。在４種污染物中，ＣＯＤＣｒ的產(chǎn)生量、排放量、入河量所占比例最高，其次是總氮，再次是總磷，氨氮所占比例最小；４種污染物入河量與產(chǎn)生量呈正相關(guān)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：趙王河流域；畜禽養(yǎng)殖；污染負(fù)荷

中圖分類號(hào)：Ｘ７１３文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０12）18－3963-04

Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ Ｌｏａｄｓ ｏｆ Ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ａｎｄ Ｐｏｕｌｔｒｙ Ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｉｎ Ｚｈａｏｗａｎｇ Ｂａｓｉｎ

ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｆｅｎｇ１，ＺＨＡＯ Ｙｉｎｇ－ｚｉ２，ＸＩＡ Ｘｕｎ－ｆｅｎｇ３

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ， Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎａｎ ２５００１４，Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｏＩｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；

３．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００９４， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｘｃｒｅｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ， ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｌｏａｄｓ， ｌｏａｄｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ｗｉｔｈ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｌｏａｄｓ ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｉｎｔｏ ｒｉｖｅｒｓ ｏｆ ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ａｎｄ ｐｏｕｌｔｒｙ ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｏｆ Ｚｈａｏｗａｎｇ ｂａｓｉｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｔｙ ｏｆ Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ｉｎ ２００８， ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｌｏａｄｓ ｏｆ ＣＯＤＣｒ， ＮＨ３－Ｎ， ＴＮ， ａｎｄ ＴＰ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ａｎｉｍａｌ ｗａｓｔｅｓ ｗｅｒｅ ２０ ７８９．８２ ｔ， １ ２２５．８８ ｔ， ３ ５５４．２8 ｔ ａｎｄ １ ７３０．８5 ｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｌｏａｄｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ｗｉｔｈ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｏｆ ＣＯＤＣｒ， ＮＨ３－Ｎ， ＴＮ， ａｎｄ ＴＰ ｒｅａｃｈｅｄ ５ ２１２．４９ ｔ， ３０３．７８ ｔ， １ ３２０．９7 ｔ ａｎｄ ３８７．09 ｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｌｏａｄｓ ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｉｎｔｏ ｒｉｖｅｒｓ ｏｆ ＣＯＤＣｒ， ＮＨ３－Ｎ， ＴＮ， ａｎｄ ＴＰ ａｍｏｕｎｔｅｄ ｔｏ ５２１．２５ ｔ， ３０．３８ ｔ， １３２．１０ ｔ ａｎｄ ３８．７１ ｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ， ＣＯＤＣｒ ｗａｓ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｌｏａｄｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ａｎｉｍａｌ ｗａｓｔｅｓ， ｌｏａｄｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ｗｉｔｈ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｌｏａｄｓ ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｉｎｔｏ ｒｉｖｅｒｓ， ｔｈｅｎ ｗａｓ ＴＮ， ＴＰ ｗａｓ ｔｈｅ ｔｈｉｒｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｏｎｅ ｗａｓ ＮＨ３－Ｎ． Ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｌｏａｄｓ ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ ｉｎｔｏ ｒｉｖｅｒｓ ｈａｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌｏａｄｓ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｉｎ ａｎｉｍａｌ ｗａｓｔｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｚｈａｏｗａｎｇ bａｓｉｎ； ｌｉｖｅｓｔｏｃｋ ａｎｄ ｐｏｕｌｔｒｙ ｂｒｅｅｄｉｎｇ； ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｌｏａｄｓ

２０世紀(jì)７０年代以來，我國重要的湖泊和河流水域如五大湖泊、三峽庫區(qū)等發(fā)生了不同規(guī)模的藍(lán)藻暴發(fā)事件，我國地表水富營養(yǎng)化問題日益凸顯［１］。面源污染自被提出和證實(shí)以來對水體污染隨著對點(diǎn)源污染的大力治理呈上升趨勢，而農(nóng)業(yè)面源污染是面源污染的主要組成部分。王建兵等［２］在農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀分析中指出，嚴(yán)重的面源污染對區(qū)域生態(tài)環(huán)境和人類健康形成嚴(yán)重的威脅，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源、水生生物棲息地和流域水文特征影響尤甚。閆麗珍等［３］通過對太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染（主要是種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖）進(jìn)行研究指出，進(jìn)入太湖的氮、磷主要來源于化肥過量使用和畜禽糞便的過多流失。農(nóng)業(yè)面源污染近年來逐漸成為研究熱點(diǎn)問題，其中畜禽養(yǎng)殖的污染是一個(gè)不可忽視的方面。

趙王河流域包括陽谷、東昌府區(qū)、東阿縣的部分區(qū)域，面積分別占全縣行政面積的６３．７４％、９．１0％、１２．３４％。流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)比較發(fā)達(dá)，畜禽養(yǎng)殖場主要分布在村邊的土地上，產(chǎn)生的畜禽糞便先是堆積存放，然后賣給需要的村民，而村民大多直接將畜禽糞便還田作肥料，雖然直接排放負(fù)荷較小，但畜禽糞便還田后，仍有部分通過滲濾進(jìn)入溝渠、河道［４］，造成水質(zhì)惡化且地表溶解氧含量減少，水質(zhì)中有害成分增多，甚至下滲進(jìn)入地下水，影響飲用水安全。但是目前針對趙王河流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷的確切數(shù)量還沒有研究，因此研究采用排泄系數(shù)法估算趙王河流域畜禽養(yǎng)殖面源污染負(fù)荷，以期為全面了解趙王河流域主要面源污染源提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和有針對性地、有重點(diǎn)地治理趙王河流域面源污染提供依據(jù)。

１研究對象與方法

１．１研究對象

研究對象為趙王河流域２００８年豬、牛和雞的糞便污染物產(chǎn)生量、排放量和入河量。

１．２研究方法

１．２．１污染物產(chǎn)生量計(jì)算方法趙王河流域污染屬于非點(diǎn)源污染，測定畜禽養(yǎng)殖非點(diǎn)源污染負(fù)荷的常用方法有排泄系數(shù)法和畜禽污染模型法，排泄系數(shù)法是單個(gè)養(yǎng)殖畜禽每天排出糞便的數(shù)量乘以區(qū)域（或養(yǎng)殖場）的養(yǎng)殖數(shù)量；畜禽污染模型法是建立一個(gè)模型，計(jì)算畜禽糞便污染物對時(shí)間的累積量。由于用畜禽污染模型法計(jì)算趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量過程中有些數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化較快，且所建立模型計(jì)算較為復(fù)雜，所以采用目前大多采用的排泄系數(shù)法［5，６］，其公式如下：

污染物產(chǎn)生量＝■（畜禽養(yǎng)殖量×日排泄系數(shù)×養(yǎng)殖時(shí)間） （１）

式中，畜禽養(yǎng)殖量采用２００８年年末統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中肉牛采用的是年末出欄量，奶牛采用的是年末存欄量，肉雞采用的是年末出欄量，蛋雞采用的是年末存欄量，豬采用的是年末出欄量，趙王河流域內(nèi)的各縣（區(qū)）２００８年畜禽養(yǎng)殖量具體見表１。日排泄系數(shù)采用原國家環(huán)境保護(hù)總局推薦的豬、牛和雞的日排泄系數(shù)，具體見表２。豬的平均飼養(yǎng)期為１９９ ｄ，牛的平均飼養(yǎng)期為３６５ ｄ，由于統(tǒng)計(jì)資料中沒有區(qū)分肉雞和蛋雞，所以雞的飼養(yǎng)周期以肉雞和蛋雞平均數(shù)１３２ ｄ計(jì)算。

１．２．２污染物排放量計(jì)算方法畜禽糞便污染物并不全部排放到環(huán)境中去，有一部分是通過干清、水沖以及墊料墊草等干法和濕法工藝去除，一部分施入農(nóng)田，其余的則排入環(huán)境中，所以污染物排放量可通過公式（２）算得。

污染物排放量＝污染物產(chǎn)生量－污染物還田量－污染物去除量 （２）

公式（２）中污染物去除量是污染物干法去除量和濕法去除量之和，分別通過公式（３）和公式（４）求得，而污染物還田量通過公式（５）獲取。

污染物干法去除量＝污染物產(chǎn)生量×干法工藝比例×干法的污染物去除率 （３）

污染物濕法去除量＝污染物產(chǎn)生量×濕法工藝比例×廢水處理率×濕法的污染物去除率 （４）

污染物還田量＝（污染物產(chǎn)生量－污染物去除量）×污染物流失系數(shù)（５）

其中趙王河流域的畜禽養(yǎng)殖污染物去除干、濕法工藝比例、廢水處理率、干濕法污染物的去除率參考聊城市２００７年污染物普查數(shù)據(jù)（表３），通過查閱《中國環(huán)境經(jīng)濟(jì)核算技術(shù)指南》中污染物流失系數(shù)北方取０．２0，南方取０．３５［7］，由于趙王河流域地屬北方地區(qū)，所以將趙王河流域污染物流失系數(shù)按０．２0計(jì)算。

１．２．３污染物入河量計(jì)算方法排放到環(huán)境中的污染物只有一部分在降雨沖刷或者其他作用下流入江河，污染物入河量是污染物排放量與污染物入河系數(shù)的乘積（公式６），污染物入河系數(shù)需要長期監(jiān)測才能得到，目前這方面尚缺乏系統(tǒng)的研究，吉林省松原市的污染物入河系數(shù)是１０％［8］，水口庫區(qū)流域的污染物入河系數(shù)是１０％［9］，綜合多地類似趙王河流域氣候地形的地區(qū)入河系數(shù)最終確定趙王河流域的污染物入河系數(shù)ｒ取１０％。

污染物入河量＝

污染物排放量×污染物入河系數(shù) （６）

２結(jié)果與分析

２．１污染物產(chǎn)生量計(jì)算結(jié)果

運(yùn)用公式（１）計(jì)算出２００８年趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量如表４。由表4可知，趙王河流域２００８年畜禽養(yǎng)殖ＣＯＤＣｒ、氨氮、總氮和總磷的產(chǎn)生量分別為２０ ７８９．８２ ｔ、１ ２２５．８８ ｔ、３ ５５４．２８ ｔ、１ ７３０．８５ ｔ，污染物產(chǎn)生量最大的是ＣＯＤＣｒ，其次是總氮，再次是總磷，氨氮產(chǎn)生量最少。在ＣＯＤＣｒ、氨氮、總氮和總磷４種污染物中，產(chǎn)生量最大的都是陽谷縣流域，而趙王河流域內(nèi)的陽谷縣土地面積占整個(gè)趙王河流域的面積比例最大，二者基本保持一致。畜禽糞便ＣＯＤＣｒ的產(chǎn)生量在４種污染物中所占比例最大，這與劉永霞等［10］、苗蕾等［11］的研究結(jié)論一致。

２．２污染物排放量計(jì)算結(jié)果

通過公式（３）和公式（４）分別計(jì)算干法污染物去除量和濕法污染物去除量然后求和的計(jì)算結(jié)果見表５。根據(jù)公式（５）計(jì)算得趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物還田量見表６。趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物排放量根據(jù)公式（２）計(jì)算得到的結(jié)果見表７。由表７可知，２００８年趙王河流域畜禽養(yǎng)殖ＣＯＤＣｒ、氨氮、總氮和總磷的排放量分別為５ ２１２．４9 ｔ、３０３．７８ ｔ、１ ３２０．９7 ｔ、３８７．09 ｔ，污染物排放量最大的是ＣＯＤＣｒ，占４種污染物排放總量的７２．１５％，其次是總氮，占１８．２９％，再次是總磷，占５．３６％，氨氮排放量最少，僅占４．２０％。苗青等［12］在２０１０年的研究表明，面積為１０ ３５５ ｋｍ２的阜新市２００７年的畜禽養(yǎng)殖污染物排放量ＣＯＤＣｒ 為３７ ７３９．０ ｔ、氨氮為５６２．４ ｔ、總氮為３ ８６７．０ ｔ、總磷為２９１．３ ｔ，ＣＯＤＣｒ排放量最大，其次是總氮；谷文明等［13］在２０１０年的研究顯示，面積為４５萬ｋｍ２的黑龍江省２００８年畜禽養(yǎng)殖污染物排放量也是ＣＯＤＣｒ最大，其次是總氮。因此，畜禽養(yǎng)殖中ＣＯＤＣｒ排放量最大，其次是總氮。

２．３污染物入河量計(jì)算結(jié)果

趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物入河量由公式（６）計(jì)算的結(jié)果見表８。由表８可知，２００８年趙王河流域畜禽養(yǎng)殖ＣＯＤＣｒ、氨氮、總氮和總磷的入河量分別為５２１．２５ ｔ、３０．３８ ｔ、１３２．１０ ｔ、３８．７１ ｔ，其中ＣＯＤＣｒ的入河量最大，占４種污染物入河總量的７２．１５％，其次是總氮，占１８．２９％，再次是總磷，占５．３６％，氨氮入河量最少，僅占４．２０％，與產(chǎn)生量、排放量所占比例情況一致。朱梅等［１4］２０１０年的研究結(jié)果表明，２００７年在流域面積為３２萬ｋｍ２的海河全流域畜禽養(yǎng)殖污染物ＣＯＤＣｒ入河量最大，其次是總氮，與此次研究的結(jié)果一致。

ＣＯＤＣｒ、氨氮、總氮和總磷４種污染物中，入河量最大的是陽谷縣流域，４種污染物入河總量陽谷縣流域占整個(gè)趙王河流域的７４．５０％，陽谷縣流域面積占整個(gè)趙王河流域的面積比例最大，二者基本保持一致，而且趙王河流域的陽谷縣部分４種污染物產(chǎn)生總量在３個(gè)縣（區(qū)）中所占比例最大，說明趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物入河量與產(chǎn)生量呈正相關(guān)關(guān)系。

４小結(jié)與討論

２００８年，趙王河流域畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量ＣＯＤＣｒ 為２０ ７８９．８２ ｔ、氨氮為１ ２２５．８８ ｔ 、總氮為３ ５５４．２７ ｔ、總磷為１ ７３０．８5 ｔ；排放量ＣＯＤＣｒ?yàn)椋?２１２．４９ ｔ、氨氮為３０３．７８ ｔ、總氮為１ ３２０．９7 ｔ、總磷為３８７．09 ｔ；入河量ＣＯＤＣｒ?yàn)椋担玻保玻?ｔ、氨氮為３０．３８ ｔ、總氮為１３２．１０ ｔ、總磷為３８．７１ ｔ。在４種污染物中ＣＯＤＣｒ在產(chǎn)生量、排放量、入河量中所占比例最大，其次是總氮，再次是總磷，氨氮所占比例最小，并且污染物的入河量與產(chǎn)生量呈正相關(guān)。因此，趙王河流域環(huán)境與水體的污染應(yīng)該引起重視，采取有效的防控措施，減輕畜禽養(yǎng)殖對水體的危害。

１）合理選擇畜禽飼料。根據(jù)不同畜禽種類和生長期選擇飼料種類以及喂養(yǎng)量，提倡使用環(huán)保型飼料，提高飼料中營養(yǎng)素的消化利用率，使用綠色安全添加劑［１5］。

２）生產(chǎn)沼氣。生產(chǎn)沼氣可為生產(chǎn)、生活提供能源。經(jīng)測算，含水率２０％的雞糞熱值相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤的４０％，１０萬只雞的年產(chǎn)糞便轉(zhuǎn)化為沼氣熱值約等于２３２ ｔ標(biāo)準(zhǔn)煤［１6］。同時(shí)沼渣和沼液又是很好的有機(jī)飼料和肥料。據(jù)試驗(yàn)，用沼渣返田，可減少化肥、農(nóng)藥投入６０％以上，作物增收２０％以上［１7］。既減少了污染，又提高了污染物治理的經(jīng)濟(jì)效益。

３）用作肥料。畜禽糞便經(jīng)過一定發(fā)酵周期，達(dá)到腐熟以后，就可以把它直接制成優(yōu)質(zhì)的商品有機(jī)肥，同時(shí)，還可以根據(jù)土壤類型和作物種類添加無機(jī)速效養(yǎng)分，生產(chǎn)出各種蔬菜、瓜果、花卉苗木的有機(jī)無機(jī)復(fù)混專用肥。也可以用畜禽糞便與其他經(jīng)破碎處理過的秸稈等有機(jī)廢棄物一起堆積發(fā)酵，生產(chǎn)作物栽培和育苗的基質(zhì)。趙王河流域地屬魯西平原，土壤肥沃，蔬菜、瓜果種植面積大，將畜禽糞便制成肥料使用，可以減少化肥施用量，節(jié)約成本。

４）生產(chǎn)畜禽飼料。畜禽糞便含有各種營養(yǎng)成分。使用畜禽糞便作飼料，就是充分利用飼料中剩余的各種營養(yǎng)成分和飼養(yǎng)過程中產(chǎn)生的有用成分［１8］。試驗(yàn)證明，畜禽糞便具有很高的營養(yǎng)價(jià)值，富含粗蛋白質(zhì)（１５．８％～２３．５％）、礦物質(zhì)及微量元素，對畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值［19］。制作動(dòng)物飼料主要的處理方法有微波法、高溫干燥法、青貯法、化學(xué)法（用福爾馬林、乙烯、氫氧化鈉等處理）等，將畜禽糞便經(jīng)過高溫高壓、熱化、滅菌、脫臭等過程制成飼料［２0］。

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［19］ 卞有生．小型農(nóng)業(yè)生態(tài)工程——庭院經(jīng)濟(jì)發(fā)展的數(shù)學(xué)模型［Ｊ］．中國工程科學(xué)，２０００，2（５）：６０－６５．

［２0］ 王坤元，黃建寧，章劍林．畜禽糞便再利用的研究概況［Ｊ］．浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，１９９３（４）：１９５－１９７．

（責(zé)任編輯鄭威）

收稿日期：２０１１－１０－１４

基金項(xiàng)目：國家“十一五”水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（２００８ＺＸ０７１０６－００３－１，２００８ＺＸ０７２０９－００７－００１）

作者簡介：王曉鳳（１９７８－），女，山東萊州人，講師，博士，主要從事環(huán)境污染與控制研究，（電話）１５１０６９５５８１０（電子信箱）ｗｘｆ７６７７＠１２６．ｃｏｍ；

通訊作者，夏訓(xùn)峰（１９７２－），男，教授，博士，主要從事生態(tài)水文過程與面源污染治理的研究，（電子信箱）ｘｉａｘｕｎｆｅｎｇ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。