隴南市牲畜糞便污染評價

李鵬林， 巨天珍*， 唐永生， 牟瑞強， 易雪琴

(1.西北師范大學 地理與環境科學學院， 甘肅 蘭州 730070； 2.隴南市環境保護局， 甘肅 隴南 746000)

隴南市牲畜糞便污染評價

李鵬林1， 巨天珍1*， 唐永生2， 牟瑞強1， 易雪琴1

(1.西北師范大學 地理與環境科學學院， 甘肅 蘭州 730070； 2.隴南市環境保護局， 甘肅 隴南 746000)

為科學有效治理畜禽糞便污染，促進畜禽養殖產業和環境保護事業的協調可持續發展提供參考，以甘肅省隴南市為例，測算其2001—2010年9個縣區的牲畜糞便產生量、糞便中污染物的等標排放量與耕地對糞便污染的負荷值和警報值，評價牲畜糞便對水體和耕地的污染水平。結果表明：隴南市牲畜糞便對耕地的整體污染程度較輕，其中，徽縣和兩當縣的耕地環境已受威脅，應縮減牲畜養殖規模；西和縣未受到威脅，牲畜養殖業具有一定的發展空間；其余縣區稍受威脅。禮縣的水體環境受牲畜糞便污染的程度最大，武都區次之，兩當縣最小；牛，特別是牛尿中污染物對水體的污染程度最大，豬次之，羊最小；牲畜糞便污染物中，TN對水體的污染最大，TP次之，COD最小。

牲畜糞便； 污染； 等標排放量； 負荷值； 警報值； 隴南

畜禽糞便尿污染是農業面源污染的主要組成部分，其對農業生態環境和自然環境的影響，國外早已有所認識，也開展了很多工作[1-2]。對于我國，畜禽糞便污染逐漸成為社會公害問題，對此，國家環境保護總局自然生態保護司對全國規模化畜禽養殖業污染情況進行調查，并提出了防治對策[3]。同時，許多學者對畜禽糞便污染問題開展了大量研究。李曉光等[4]對我國畜禽糞便環境污染進行分析,同時剖析造成畜禽糞便污染的原因。仇煥廣[5]對我國總體和各省2010年畜禽糞便排放和污染情況進行分析,并通過中國農業可持續發展決策支持系統對2020年我國總體和各省畜禽糞便排放和污染的發展趨勢進行預測。張緒美等[6]分析我國不同省(區、市)的畜禽養殖結構變化情況以及畜禽糞便污染結構，結合農田耕地面積計算不同地區的畜禽糞便農田負荷量及其分布狀況。劉培芳等[7]以地處長江三角洲地區的上海、蘇州、無錫、常州、杭嘉湖和寧紹地區為例，結合當地畜禽飼養量 ,采用各類畜禽糞便及其污染物的排泄系數，估算畜禽糞便的污染負荷當量。另外，針對某一省市畜禽糞便污染的研究也較多[8-15]。就甘肅省而言，尤其是酒泉市、張掖市、嘉峪關市，其畜禽養殖業產生的污染物已對水體和耕地造成嚴重影響[16-18]。

隴南市位于甘肅省東南部，地處秦巴山區，草畜產業是其農業特色產業的重要組成部分，畜禽品種主要有牛、馬、驢、騾子以及豬、羊、蠶繭、兔子、雞等，2010年1—9月豬、牛、羊、家禽肉類總產量達5.17萬t。另外，境內有水杉、紅豆杉等國家保護植物和大熊貓、金絲猴等20多種珍稀動物；擁有4個國家級、省級自然保護區、3個國家森林公園和2個國家濕地公園，對保護我國西北地區自然生態環境的責任重大。因此，以隴南市為例，對其牲畜糞便污染進行評價，據此提出相關的政策建議，為科學有效地治理畜禽糞便污染，促進畜禽養殖產業和環境保護事業的協調可持續發展提供參考。

1 資料與方法

1.1 數據來源

數據來自2001—2010年《甘肅統計年鑒》和《隴南統計年鑒》。由于其他禽類數量與豬、牛、羊的數量相差較大，且其他家禽未做詳細統計，因此，以代表性較好的豬、牛、羊為研究對象。

1.2 牲畜糞便排放量

對于飼養周期大于365 d的牛和羊，采用以下方法計算其糞便排放量：

畜(禽)年糞便量=年末存欄量×日排泄系數(kg/d)×365(d)[6]

(1)

對于飼養周期小于1年(199d)的豬，采用以下方法計算其糞便排放量：

畜(禽)年糞便量=年出欄量×日排泄系數(kg/d)×飼養周期(d)[19]

(2)

上式中，各畜禽的日排泄系數(以濕基為標準)采用國家環境保護總局公布的數據[3]。

1.3 牲畜糞便中污染物的等標排放量

參照李榮鋼等[20]的計算方法，結合相應的排污系數及污染物進入水體的流失率，引入等標排放量指標，評價牲畜糞便中污染物對水體的影響，公式：

Pi=Mi/Ci× 10-6

(3)

式中，Mi為污染物流失量(t/a)，Ci為按GB3838-88Ⅲ類標準系列規定的污染物閾濃度，CODCr(重鉻酸鹽指數)為15 mg/L，TN(總氮)為1 mg/L，TP(總磷)為0.1 mg/L。

1.4 耕地對牲畜糞便污染的負荷值和警報值

為能統一評價牲畜糞便對耕地的影響，將不同牲畜的糞便產生量統一換算為豬糞當量，并由以下公式計算耕地的牲畜糞便污染負荷值：

q=Q/S=ΣX·F/S[15]

(4)

式中，q為以豬糞當量計算的耕地對牲畜糞便的負荷值[t/(hm2·a)]，Q為以豬糞當量計算的糞便總量(t/a)，S為有效耕地面積(hm2)，X為各類牲畜糞便量(t/a)，F為各類牲畜糞便換算為豬糞當量的換算系數，取值參照國家環境保護總局公布的數據[3]。進一步計算耕地的牲畜糞便污染警報值，衡量糞便對耕地環境的威脅程度，公式：

r=q/p[18]

(5)

式中，q為耕地的牲畜糞便污染負荷值，p為農田以豬糞當量計算的有機肥最大適宜施用量[30 t/(hm2·年)]。

2 結果與分析

2.1 牲畜糞便排放量

從表1看出，2001—2010年隴南市牲畜糞便總量整體呈下降趨勢。截至2010年，牛的存欄量為34.45萬頭，因其個體糞便排放量最大，導致糞便中污染物的排放總量最大，約為10.86萬t，占牛、羊、豬3種牲畜糞便中染污物排放總量的77.05%；豬的存欄量最大，為91.77萬頭，其個體排放量較小，糞便中污染物的排放總量次之，約為3.01萬t，占比為21.37%；羊的存欄量和個體排放量均較小，糞便中污染物的排放總量最小，約為0.22萬t，占比為1.58%(表2)。

根據表2，從地區角度看，牲畜糞便中污染物排放總量最大的是禮縣，為25 848.11 t；武都區次之，為24 655.70 t；兩當縣最小，為6 756.86 t。9個縣區中，牛、羊糞便中污染物排放總量最大的均是禮縣，分別為20 280 t和668.09 t；武都區次之，分別為17 820.85 t和402.13 t；兩當縣最小，分別為6 004.16 t和30.66 t；豬糞便中污染物排放總量最大的為武都區，禮縣次之，兩當縣最小，依次分別為6 432.72 t、4 900.02 t和722.04 t。

表1 2001—2010年隴南市牲畜糞便排放指標統計

表2 2010年隴南市各縣區不同牲畜糞便中污染物的排放總量

Table 2 Total pollutant discharge amount in livestock manure of different animals in different counties, Longnan City in 2010 t

2.2 牲畜糞便對水體的污染評價

從表3看出，2010年隴南市牲畜糞便中COD、TP、TN 3種污染物進入水體的總量為17 091.14 t。不同縣區進入水體的牲畜糞便污染物總量存在差異：最大的是禮縣，為3 145.03 t，占總量的18.40%；其次是武都區，為2 931.50 t，占比17.15%；最小的是兩當縣，為861.15 t，占比5.04%。各縣區牲畜糞便污染物的等標排放量不同，最大的是禮縣，為2 182.44 t，占總量的18.49%；其次是武都區，為2 010.61 t，占比17.04%；最小的是兩當縣，為602.39 t，占比5.10%。從污染物類別看，對水體環境污染最大的是TN，等標排放量為6 138.98 t，占總量的52.01%；其次是TP，等標排放量為4 966.50 t，占比42.08%；COD進入水體的量最大，但其等標排放量為697.02 t，占比5.91%，小于TP和TN，因此對水體的污染相對最小。

根據表4，從牲畜種類看，牲畜糞便中污染物進入水體的總量及其等標排放總量由大到小均依次為牛、豬、羊。從便污類別看，污染物進入水體的總量及其等標排放總量最大的均為牛尿，其次為牛糞和豬尿，豬糞中污染物進入水體的量大于羊糞，但其等標排放量小于羊糞。其中，產生的COD量及其等標排放量由大到小均依次為牛糞、牛尿、豬尿、豬糞和羊糞；產生的TP量及其等標排放量由大到小均依次為牛尿、牛糞、豬尿、羊糞和豬糞；產生的TN量及其等標排放量由大到小均依次為牛尿、牛糞、豬尿、羊糞和豬糞。綜合看出，牛，特別是牛尿中污染物對水體的污染程度最大；豬次之，羊最小。

表3 2010年隴南市不同縣區牲畜糞便中污染物進入水體的量及其等標排放量

Table 3 Pollutant amount of livestock manure in water and its equivalent standard discharge amount in different counties, Longnan City in 2010

地區Regions污染物進入水體的量/tPollutantamountoflivestockmanureinwaterCODTPTN小計占比/%等標排放量/tEquivalentstandarddischargeamountCODTPTN小計占比/%武都區WuduDistrict1812．0085．591033．912931．5017．15120．80855．901033．912010．6117．04成 縣ChengCounty827．7138．72456．461322．897．7455．18387．20456．46898．847．62文 縣WenCounty918．7343．51527．431489．678．7261．25435．10527．431023．788．67宕昌縣DangchangCounty1216．8758．49745．402020．7611．8281．12584．90745．401411．4211．96康 縣KangCounty837．9439．98504．861382．788．0955．86399．80504．86960．528．14西和縣XiheCounty757．6435．75431．871225．267．1750．51357．50431．87839．887．12禮 縣LiCounty1915．1191．651138．273145．0318．40127．67916．501138．272182．4418．49徽 縣HuiCounty1654．5778．31979．222712．1015．87110．30783．10979．221872．6215．87兩當縣LiangdangCounty514．9424．65321．56861．155．0434．33246．50321．56602．395．10合 計Total10455．51496．656138．9817091．14100．00697．024966．506138．9811802．50100．00

表4 2010年隴南市不同種類牲畜糞便污染物進入水體的量及其等標排放量

Table 4 Pollutant amount of different livestock manure in water and its equivalent standard discharge amount in different counties, Longnan City in 2010

牲畜種類Animalspecies便污類別Pollutantcategory污染物進入水體的量/tPollutantamountinwaterCODTPTN小計占比/%等標排放量/tEquivalentstandarddischargeamountCODTPTN小計占比/%牛Cattle糞4739．64160．99616．055516．6832．28315．971609．90616．052541．9221．54尿3723．02248．234964．008935．2552．28248．202482．304964．007694．5065．19小計8462．66409．225580．0514451．9384．56564．174092．205580．0510236．4286．73羊Sheep糞75．637．3037．76120．690．715．0373．0037．76115．790．98豬Pig糞561．342．1223．32586．783．4337．4321．2023．3281．950．69尿1355．9178．00497．881931．7911．3090．41780．00497．881368．2911．59小計1992．8087．42558．962639．2614．73127．84801．20521．201450．2412．28合計Total10455．54496．646139．0117091．19100．00697．044966．406139．0111802．45100．00

表5 2001—2010年隴南市及2010年其各縣區牲畜糞便對耕地污染的評價

Table 5 Livestock manure pollution level n Longnan City from 2001 to 2010 and pollution level of farmland polluted with livestock manure in different counties, Longmam City in 2010

豬糞當量總量/萬tTotalpigfecalequivalent耕地面積/萬hm2Farmlandarea污染負荷值(t/hm2)Pollutionloadingvalue污染警報值Pollutionalarmvalue威脅性Threatening不同年份2001529．6228．8918．330．61稍有2002524．6628．9318．140．60稍有2003524．3328．9218．130．60稍有2004529．2128．9818．260．61稍有2005530．3044．2611．980．40無2006540．4728．9018．700．62稍有2007507．9828．9017．580．59稍有2008445．6828．8515．450．52稍有2009465．1228．8216．140．54稍有2010476．1128．8916．540．55稍有不同地區武都區WuduDistrict81．774．7217．320．58稍有成 縣ChengCounty36．292．7513．220．44稍有文 縣WenCounty41．962．0520．470．68稍有宕昌縣DangchangCounty56．472．8619．740．66稍有康 縣KangCounty37．522．0818．020．60稍有西和縣XiheCounty33．934．018．450．28無禮 縣LiCounty90．386．8813．130．44稍有徽 縣HuiCounty70．952．6326．960．90有兩當縣LiangdangCounty22．120．8027．580．92有

2.3 牲畜糞便對耕地的污染評價

從表5看出，2001—2010年隴南市耕地的牲畜糞便污染負荷值平均為16.93 t/hm2，2005年的負荷值最低，為11.98 t/hm2，其余9年的負荷值都在平均值附近，10年間的耕地牲畜糞便污染負荷值整體趨于平穩(圖1)。從地區角度看，2010年隴南市不同區縣耕地牲畜糞便污染的警報值平均為0.61，牲畜糞便對耕地環境稍有威脅。兩當縣的耕地牲畜糞便污染負荷值及警報值最大，分別為27.58 t/hm2和0.92；徽縣次之，2項指標值分別為26.96 t/hm2和0.90；兩當縣和徽縣的牲畜糞便污染級別為Ⅲ級，牲畜糞便對耕地環境已經產生威脅，應合理降低其牲畜養殖空間；西和縣的耕地牲畜糞便污染負荷值及警報值最小，分別為8.45 t/hm2和0.28，牲畜糞便污染級別為Ⅰ級，牲畜糞便對耕地環境無威脅，其牲畜養殖空間可以適當擴大；其余縣區的警報值為0.40～0.70，牲畜糞便污染級別為Ⅱ級，牲畜糞便對環境稍有污染(圖2)。

圖1 2001—2010年隴南市耕地牲畜糞便污染的 負荷值和警報值

Fig.1 The loading value and alarm value of farmland polluted with livestock manure in Longnan City from 2001 to 2010

圖2 2010年隴南市不同區縣耕地的牲畜糞便污染級別

Fig.2 Livestock manure pollution level of farmland in different counties, Longnan City in 2010

3 結論與建議

截至2010年，隴南市牲畜糞便對耕地的整體污染程度較輕，其中，徽縣和兩當縣的耕地環境已受到威脅，應縮減牲畜養殖規模；西和縣耕地環境未受到威脅，牲畜養殖業具有一定的發展空間；其余縣區耕地環境稍受威脅。在牲畜糞便對水體的污染方面，禮縣的受污染程度最大，武都區次之，兩當縣最小。從牲畜種類看，牛，特別是牛尿中污染物對水體的污染程度最大，豬次之，羊最小。從牲畜糞便中的污染物類別看，TN對水體的污染最大，TP次之，COD最小，而產生TN、TP和COD的量由大到小均依次為牛、豬和羊。

為降低牲畜糞便對水體和耕地的污染，同時保障畜禽養殖產業的可持續發展，應合理調整牲畜養殖的規模和結構，并擴大耕地面積，可以在減少牛養殖數量的同時，增加豬和羊的養殖數量。同時，應做好牲畜糞尿的收集和集中化處理，避免其進入河道。此外，可以將排污權的有償使用和交易制度[21]應用到畜禽養殖業中，通過企業與企業之間、地區與地區之間的排污權交易，減緩部分區域畜禽養殖及其污染治理的壓力。從長遠看，這一模式具有較好的應用前景。

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(責任編輯： 黃筑斌)

Pollution Evaluation of Livestock Manure in Longnan City

LI Penglin1， JU Tianzhen1*， TANG Yongsheng2， MOU Ruiqiang1， YI Xueqin1

(1.CollegeofGeographyandEnvironmentScience，NorthwestNormalUniversity，Lanzhou,Gansu730070； 2.LongnanEnvironmentalProtectionBureau，Longnan,Gansu746000，China)

The livestock manure amount of nine counties, Longman City, Gansu Province from 2001 to 2010 was calculated. Thenthe water and farmland pollution level was evaluated by the equivalent standard discharge amount of pollutants in livestock manure andfarmland pollution loading and alarm value to scientifically and effectively control pollution of livestock and poultry manure and provide a reference for the harmonious and sustainable development of livestock and poultry breeding industry and environmental protection. Results: The overall pollution degree of livestock manure to farmland is slighter. The livestock breeding scale in Hui and Liangdang Counties should decrease because livestock manure pollution threats the farmland environment. The livestock breeding industry in Xihe County still has a certain development space because livestock manure does not pollute the farmland environment. The livestock manure pollution threats other counties slightly. The pollution level of water environment in Li County and Liangdang County is the maximum and minimum respectively. The water pollution degree of different livestock manure is cattle> pig> sheep. The water pollution degree of pollutants in livestock manure is TN> TP> COD.

livestock manure; pollution; equivalent standard discharge amount; loading value; alarm value; Longnan

2015-07-08； 2015-11-19修回

李鵬林(1994-)，男，在讀本科。E-mail：lipenglin0330@163.com

*通訊作者：巨天珍(1965-)，女，教授，碩士，從事城市生態學研究。E-mail：jujutz@163.com

1001-3601(2016)01-0047-0186-05

S-9； X502； S181

A