淺談“互聯網+”的畜禽養殖環境污染治理預警機制

張麗君 耿彧 劉孝剛

（1，錦州醫科大學公共基礎學院121001；2，錦州醫科大學畜牧獸醫學院121001）

農村畜禽養殖業與人類日常生活息息相關，肉、蛋、奶等畜禽養殖附屬產品是人們必需的營養品，然而農村畜禽養殖業的穩步發展對農村生態環境也造成巨大影響。首先，畜禽糞便挑戰了周邊土壤、水體和空氣的承載力，土壤與大氣、水域和生物環境之間不斷進行著物質和能量的交換，有研究表明，我國超過70%的河流受到農村水源污染，有機肥被化肥的取代使大量畜禽糞便無法得到合理利用，當前畜禽糞便污染已成為世界普遍關注的問題[1]。其次，隨著畜禽養殖業的密集度升高，對天然草場也侵蝕嚴重，給生態環境造成巨大破壞，導致各種疾病頻繁發生。因此，建立環境污染治理預警機制是引導畜禽養殖業健康發展的必要手段，對環境質量和生態系統逆化演變、退化、惡化的及時報警，可超前預見環境的演變趨勢、方向、速度和后果，對人類起到警覺作用[2]。本文在“互聯網+”綠色生態行動方案[3]的指引下，針對農村畜禽養殖業帶來的環境污染問題，結合互聯網大數據分析，探討構建土壤、水體和空氣等資源環境承載能力的立體預警機制。

1 “互聯網+”下的農村環境污染治理立體預警機制

1.1 農村畜禽糞便的負荷量預警機制

畜禽糞便是農村環境污染的主要來源，準確估算出一定區域面積下的最大畜禽糞便負荷量是首要解決的問題，可以通過以下公式來計算畜禽每年的糞便產生量。

（1）根據飼養周期進行計算，公式為：

存欄量×日排泄系數×飼養周期

（2）根據年末存欄量進行計算，公式為：

（存欄量+年末存欄量）×日排泄系數×飼養周期

（3）如果不考慮飼養周期，則計算方法為：

存欄量×日排泄系數(kg/d)×365(d)

其中，日排泄系數為單個畜禽動物每天排出糞便的數量，以濕基為標準。

（4）通常計算畜禽糞便負荷量是以農田耕地面積作為實際的負載面積，以豬糞當量為基準，畜禽糞便的負荷量計算公式為：

畜禽糞便的負荷量=(∑(各類畜禽類總量×相對于豬糞當量的系數)有效耕地面積

（5）上海農業科學研究院提出了畜禽糞便負荷警報值的5級分類標準，用畜禽糞便豬糞當量負荷量同當地農田以豬糞當量計的有機肥理論最大適宜施肥量的比值r來間接表達畜禽糞便負荷量承受程度。

根據比值r所處的不同范圍，可以預測出一定區域面積下的畜禽糞便的負荷情況和對環境的污染程度，對進一步合理規劃畜禽養殖規模起到有效指導作用。當r≤0.4時，警級為1級，無污染，此時可以大面積擴大畜禽養殖規模；當0.4＜r≤0.7時，警級為2級，稍有污染，可以適當擴大畜禽養殖規模；當0.7＜r≤1.0時，警級為3級，有污染，應該維持原有畜禽養殖規模；當1.0＜r≤1.5時，警級為4級，較嚴重污染，應引起高度重視，并將畜禽養殖規模降低，對該區域環境污染也要及時防控治理；當r＞1.5時，達到嚴重污染，此時應大幅度降低畜禽養殖規模，并對該區域環境污染納入重點防控治理范圍，而且治理的投入力度也要適量加大。

1.2 農村水污染預警機制

世界衛生組織曾發布一組數據表明，全世界80%的疾病和50%的兒童死亡均與水污染有關[4]。劇毒農藥、溢油、排放廢水、放射性污染等是水污染的主要來源。廣西龍江鎘污染、四川涪江錳污染、蘭州原油泄漏導致水污染等事件警示我們必須要建立完整的監測體系、完善檢測指標、建立水污染預警機制。我國各省已先后啟動了水污染預警機制，如山東已嚴格實施地下水取水量和水位“雙控”，建立了地下水動態預警管理機制；四川建立了洪水污染預警機制等。此外，也積累了一些環境風險預警系統研發及應用的成功案例，如大連海域溢油模擬信息系統；珠江口區域海上溢油應急預報信息系統；長江沿江開發環境風險監控預警系統等。目前水污染的監測參數通常有水溫、流速、流量、pH、電導率、溶解氧、銨離子、氰離子、硝酸根、COD、TOC等方面，水污染的預警分為4個等級，從低到高分別為藍色、黃色、橙色和紅色[5]，當警級為藍色時無污染；警級為黃色時稍有污染；警級為橙色時有污染；警級為紅色時有嚴重污染。

通過上述分析可以看出，水污染的來源有很多方面，針對水污染的不同情況，我國各省市也建立了各種水污染預警機制。然而在農村，畜禽養殖業是造成水污染的主要因素，各畜禽養殖場未經處理的污水排放到附近河流，使河流水體的物理、化學和生物群落均發生了不同性質的改變，而且畜禽糞便污染物中有毒、有害成分也不同程度地滲入到地下水中，這些均對農村當地水源造成不同程度的污染，給當地村民身體健康帶來不小危害。為了防止這些危害的發生，必須要應用現代互聯網技術建立起農村水污染風控監測預警機制，實時監測當地農村水污染狀況，給出預警等級，然后針對不同的預警等級采取不同的防控治理措施，并合理規劃畜禽養殖規模，只有這樣才能使農村水資源得到強有力的保護，使畜禽養殖業也得到持續穩定、綠色健康的發展。

1.3 農村土壤污染預警機制

目前我國農村畜禽養殖業的糞污進入土壤后，其中超量排放會超出土壤本身的自凈能力，不能完全降解的成分將產生惡臭物質和亞硝酸鹽等有害物質，使土壤組成和質量發生質的改變，對土壤環境造成非常嚴重的污染。但我國畜禽養殖業對農村土壤環境造成的風險評估和預測預警還不能較全面反映農村土壤環境安全變化，目前還主要集中于單項因子指標的預測預警，需要進行多目標分析，以環境風險評價方法為基礎，運用互聯網、云計算平臺等技術，來建立一個立體化、可視化的適合我國農村情況的土壤環境風險預警系統，對畜禽養殖給農村土壤環境質量和土壤生態系統逆化演替、退化、惡化及土壤污染暴露造成的人體健康危害進行及時報警[6]。通過“基礎調查-質量監測-風險評估-預測預警”流程來構建時間與空間的綜合預測成果，即在時間層面上，根據畜禽養殖污染物對土壤的變化速率、作用規律確定土壤危害程度的時間節點；在空間層面上，根據土壤中畜禽養殖污染物空間分布的變異性和偏倚性，能預測出未來某時間的土壤環境質量狀況、分區及相對高風險區。因此，完善農村土壤環境風險預警系統對今后從源頭遏制畜禽養殖對土壤危害的發生，將危害損失降到最低點起著至關重要的作用，同時對農村土壤環境安全也會起到有效保護作用。

1.4 農村空氣污染預警機制

隨著我國工業化及城鄉一體化建設的大力推進，農村空氣污染防治壓力的形勢嚴峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區域性大氣環境問題日益突出。其中農村各大畜禽養殖場產生的惡臭、粉塵和微生物的排放也是造成大氣環境惡化的主要因素。因此，運用現代計算技術和互聯網技術來建立立體感知、智能響應、可視化的農村空氣質量預測預警系統平臺，能實現未來預期內的空氣質量預報和空氣污染潛勢分析，同時追蹤重污染源對關心點污染物濃度貢獻率，通過分析、推斷，輸出預警及對策建議信息，制定出相應污染控制治理方案，不但可提高對重污染天氣的應對能力，而且可最大限度地降低重污染天氣對農村民眾造成的身體損傷。

2 結語

畜禽養殖業快速發展的同時給生態環境帶來的污染壓力也相應增加，但在等級評估、快速反應等方面還不完善，缺乏應對環境污染的預警、應急響應和快速處理能力。因此，建立健全農村畜禽養殖業環境污染治理預警機制，提前做好防范措施，從源頭遏制環境污染的發生，真正實現農村畜禽養殖業和環境保護的持續健康、和諧穩定發展。