养猪业生产的环境污染与控制

养猪业生产的环境污染与控制

　　近年来,我国的畜牧业尤其是养猪业取得了巨大的发展,极大地满足了人民群众对肉类食品的需求。但同时规模化猪场对环境造成的污染尤其是粪尿污染也日渐严峻,已经成为影响养猪业可持续发展的重要因素,并且随着人们环保意识的增强,此问题越发显得突出。因此,充分认识规模化养猪生产中的环境污染问题,分析造成污染的原因,并寻求饲养方面有效的解决方法有着十分重要的现实意义。

　　1、养猪业生产对环境的污染

　　1.1 粪尿、污水对环境的污染

　　在养猪生产中,每头猪都是一个污染源,一个养殖场就是一个环境污染物的生产场。据报道,180天生产期的生猪日排泄系数(克/头)分别为粪2200、尿2900、总氮25.06、总磷9.44。一个年出栏万头肥猪的猪场年粪尿排泄量约1万吨,2009年全国共计出栏生猪约6.45亿头,全国2009年猪场粪尿排泄量约6.45亿吨。粪尿使养殖场的周围恶臭熏天、蚊蝇孳生、细菌繁殖、疫病传播,严重影响了周围居民的生活工作和身体健康。

　　养猪场每头猪产生的污水相当于7个人生活产生的废水。如果养猪场采取冲水清除粪污,1头猪日污水排放量为30千克,2009年全国生猪存栏共计约4.7亿头,全国年排污水约51.47亿吨。污水不经处理或处理不彻底,富营养化的污水排向河流,将严重污染下游地区水源。

　　1.2 臭气对空气的污染

　　猪场所产生的有害气体主要有氨气、硫化氢、二氧化碳、酚、吲哚、粪臭素、甲烷和硫酸类等,也是对猪场自身环境和周围空气造成污染的主要威分。这些物质主要由碳水化合物和含氮的有机物组成,在厌氧条件下分解释放出刺激性的特殊气味,高浓度存在时,会影响人畜健康。

　　1.3 氮、磷的污染

　　氮、磷是猪粪污中最主要的污染源之一。猪从饲料中摄入体内的氮和磷,约有65%的氮和70%的磷被排泄到体外。在一般营养水平情况下,一个年出栏万头肥猪的猪场全年氮、磷的排出量约45和吨17吨,为总食入量的65.2%和77.5%。未被吸收的氮、磷随粪便排出体外,随雨水冲入江河、土壤和地下水,致使水体富营养化,从而造成环境污染。

　　1.4 铜、锌、砷、硒对环境的污染

　　铜和锌在粪便中的排泄量占总排泄量的95%以上,只有微量从尿中排泄,所以猪粪中铜和锌含量较高。给断奶仔猪饲喂含锌2500～3000毫克/千克的日粮,其中大约90%～95%的锌被排出,虽然这种高锌日粮仅饲喂几周,但排出锌的总量会达到或超过生长肥育阶段饲喂含锌100毫克/千克日粮所排出锌的总量。而用铜和锌浓度高的猪粪堆肥,不仅对铜和锌的处理困难,而且在土壤中还原也困难,阻碍农业可持续的发展。由于砷制剂作为饲料添加剂对畜禽机体代谢有良好的作用,并能加速骨骼生长,刺激骨骼造血机能,抑制肠道有害微生物等,所以砷制剂在猪饲料中的应用越来越广泛;同时,砷对猪产品和环境的污染也越来越严重。1973年,世界卫生组织(WHO)宣布:硒是人类必需的微量元素,中国营养学会也于1988年把硒列为必需营养元素。目前,猪饲料中硒的添加量已经达到0.30～0.50毫克/千克。至于猪对硒的吸收效率、排泄量、对环境的危害等,至今还缺少详细的研究,也没有明确的界定;但经过长期的蓄积产生的污染是不可忽视的。

　　1.5 植酸对环境的污染

　　植酸对环境的污染主要是粪尿中磷(植酸磷)对土壤和水的污染,在谷物饲料、谷物副产品和油饼中约有60%～75%的磷与肌醇结合形成植酸,由于猪体内缺乏利用植酸磷的植酸酶,导致饲料中大部分的磷随粪尿排出体外。另外,植酸能与阳离子形成不溶性盐,使这些阳离子难以被动物所利用;植酸与纤维素交织起来,形成植物细胞壁成分,影响细胞内各种养分的消化利用;植酸盐能与蛋白质、淀粉结合,并使内源性蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶活性降低,使整个日粮养分的消化率受到不良的影响;增加了粪尿中氮和阳离子的排放造成的污染。

　　1.6 非淀粉多糖对环境的污染

　　非淀粉多糖(主要由纤维素、半纤维素等组成)主要存在于麦类饲料中,有水溶性和非水溶性2种。猪消化道缺乏相应的内源酶而难以将其降解,而且饲料中水溶性非淀粉多糖,会增加消化道中食糜的黏稠度,进而阻止养分接近肠黏膜表面;同时,会减慢已消化养分向肠黏膜的扩散速度,而使饲料中各种营养成分的消化率和吸收率都有所降低,使粪便中排出的养分增加,造成氮、磷、铜、锌、砷、硒等对土壤和水的污染。

　　1.7 病原性微生物的污染

　　一是猪的排泄物及猪场的废水,未经处理或处理不彻底,会把猪场的病原微生物如病毒、细菌、寄生虫卵扩散,威胁人与畜的安全;二是霉菌对饲料的污染,可引起饲料变质,产生氨气、硫化氢、粪臭素等污染空气,又可产生霉菌毒素即在低浓度微量下就能够对畜禽和人类产生毒性的次级代谢产物,引起人和动物中毒。

　　1.8 抗菌药物污染

　　目前,猪业生产中抗生素与抗菌剂药物作为饲料添加剂使用非常普遍。然而在使用过程中,已陆续出现危害人体健康的严重事件。最主要的原因是抗菌药物有很强的副作用,虽然它在短时间内具有提高猪机体免疫机能、促进生长发育和提高饲料转化率等作用,但其在猪体内的残留会威胁人类的健康。

　　1.9 农药对畜产品的污染

　　以六六六〔BHC)和滴滴涕(DDT)为例,据日本1970年调查:牛肉、猪肉、鸡肉和牛奶中几乎100%检出含BHC,而以牛肉含量最高。据国内报道,依畜禽产品和出产地区的不同,猪肉、猪内脏、鸡肉、鸡蛋中,BHC的检出率为60%～100%,超标率在3%～87% (超标9倍以内者居多);DDT的检出率在O～100%,超标率在0～74%(超标6.5倍以内者居多)。人们食用上述产品后,脂肪中会积蓄DDT等农药。据国内报道,我国人体脂肪中DDT含量已达到2.7～20.3毫克/千克,最高达31.8毫克/千克。在提倡“绿色食品”和“有机食品”的饲料工业发展的今天,农药对畜产品的污染已经作为饲料安全问题的一个重要议题而备受关注。

　　1.10 传播人畜共患病

　　由于畜禽粪便中的污染物含有大量的病原微生物、寄生虫及孳生的蚊蝇,会使环境中病原种类增多,数量增加,病原体和寄生虫大量繁殖,导致人、畜传染病蔓延。

　　2、降低污染的环境绿化措施

　　绿化是净化空气的有效措施,植物的光合作用吸收二氧化碳、释放氧气,降低温度10%～20%,减轻热辐射80%,减少细菌数量22%～79%、除尘35%～67%、除臭50%、减少有害有毒气体含量25%,还有防风防噪音的作用。

　　2.1 场界林带

　　在场界周边种植乔木和灌木混合林带,防风林带设在冬季上风向(防冷风)或夏季上风向〔防风沙),宽5～8米、3～5行。

　　2.2 场区隔离林带

　　在隔离墙内外种植灌木及乔木,宽3～5米、2～3行,起分隔和防火作用。

　　2.3 场内外道路两旁的绿化

　　种植树冠整齐的乔木或亚乔木1～2行,靠近猪舍地段的绿化应考虑不妨碍通风和采光。

　　2.4 遮荫林

　　在猪舍之间种植1～2行乔木或亚乔木,树种根据猪舍间距和通风要求选择。

　　2.5 藤蔓植物及花草

　　在猪舍墙上种藤蔓植物、在裸露的地面种草种菜,夏季可以防暑,优质的牧草可以作为饲料,提高母猪的繁殖性能。

　　3、降低污染的饲养方式

　　3.1 阶段饲养

　　阶段性饲养即根据猪的生长阶段提供适宜营养组成的日粮,是降低氮排泄量更经济的方法。近年的许多研究报道表明.根据畜禽不同年龄、不同生理机能变化及环境的改变配制日粮,可以有效地减少氮磷的排放量。氨基酸需要随畜禽年龄和生理状态而异,要使氮的损失降到最低,必须经常调整氨基酸的供给量。对饲养种猪而言,实行阶段饲喂对降低氮的排出是有益的,妊娠母猪对氮的需要量远低于泌乳母猪,妊娠期重新配制日粮比使用同种日粮可降低氮的排出量15%～20%,旦不影响繁殖性能。

　　3.2 公母分饲

　　不同性别猪的营养需要是不同的,将公猪、阉公猪、母猪分开饲养可以针对它们不同的营养需要进行日粮配制,可以减少饲料浪费和污染,大大提高饲料营养的利用率。

　　4、降低污染的营养学措施

　　4.1 原料的合理选择

　　选择原料首先要保证原料的90%来源于已认定的绿色食品产品及其副产品,其次,要注意选购消化率高、营养变异小的原料。再次是要注意选择有毒有害成分低、安全性高的饲料,以减少有毒有害成分在猪体内累积和排出后的环境污染。

　　4.2 饲料的适宜加工

　　饲料加工的适宜程度对畜禽的消化吸收影响很大,不同的畜禽对饲料加工的要求是不一样的。采用膨化和颗粒化加工技术,可以破坏和抑制饲料中的抗营养因子、有毒有害物质和微生物,改善饲料卫生,提高养分的消化率,使粪便排出的干物质减少1/3。

　　4.3 尽可能准确测定猪营养需要和饲料营养

　　动物不同的生长阶段其营养需要差别很大,生产中要尽可能地准确估计动物各生长阶段的营养需要及各营养物质的利用率,设计出营养水平与动物生理需要基本一致的日粮,这是减少养分消耗和降低环境污染的关键。

　　4.4 配制氨基酸平衡日粮

　　随着动物营养中对蛋白质、氨基酸研究的不断深入,猪曰粮配制逐步由“粗蛋白”向“氨基酸一可消化利用氨基酸理想蛋白质氨基酸模式”过渡,在不影响猪生产性能的前提下,满足低蛋白条件下的氨基酸平衡,避免日粮蛋白质的安全边际量过大而造成的浪费,既节约了蛋白质资源又降低了氮的排泄。将猪日粮中的蛋白质含量每降低1%,氮的排出量则减少8.4%。按理想蛋白质模式配制的玉米—豆粕型日粮,可使蛋白质水平降低2～3个百分点,可降低生长猪的氮排泄量40%。

　　4.5 添加剂的使用

　　4.5.1 添加合成氨基酸

　　提高氨基酸平衡的简单方法是采用合成氨基酸替代日粮中的蛋白质,以满足猪对氨基酸的需要,减少粪中氮的排出量。如果日粮配制得当,应该至少可以达到典型玉米豆粕型曰粮同样的生产性能。目前,猪日粮中广泛应用合成赖氨酸,其他合成的氨基酸也将逐步得到应用,从而减少氮的排泄量及氨的散发量,降低了堆放粪尿中其他臭味化合物的质量分数。

　　4.5.2 酶制剂
(1)复合酶
日粮中加酶制剂可提高氮的消化率。Johanlnborr(1992)报道,在饲料中加酶量正确时,每头猪的氮排出量可减少10%～15%。
(2)NSP降解酶
使用NSP降解酶可以消除NSP的抗营养作用,使饲料中营养成分得到充分利用,减少饲料浪费,降低动物对环境的影响。
(3)植酸酶
在不添加植酸酶的情况下,猪对玉米中磷的消化率仅为16%,对豆粕中磷的消化率为38%。所以,在猪日粮中使用植酸酶可显著提高植酸磷的消化利用率,减少无机磷的添加量,从而减少猪粪便磷排出对环境的污染。另外,植酸酶可提高猪对日粮蛋白质和氨基酸及钙的消化率。因此,它可降低猪日粮的蛋白水平,减少氮对环境污染。

　　4.5.3 生物活性肽

　　生物活性肽是蛋白质中25个天然氨基酸以不同组成和排列方式构成的从二肽到复杂的线性、环形结构的不同肽类的总称,是源于蛋白质的多功能化合物。生物活性肽通过肠道黏膜吸收,运转速度快,吸收速率高,用量小,作用大,并能够促进动物对矿物质的吸收利用,且具有免疫调节作用,可以节约昂贵的蛋白质资源(鱼粉、血浆蛋白粉等),降低了饲料配方成本,又避免了使用动物蛋白对环境的污染问题。

　　4.5.4 酸化剂

　　酸化剂主要用于仔猪。通过降低消化道PH来影响仔猪对营养物质的消化作用,减少腹泻率及腹泻带来的恶臭。大多数研究表明,日粮中添加有机酸可提高仔猪对蛋白质的消化和吸收,提高氮在机体内的存留。

　　4.5.5 微生态制剂

　　微生态制剂(EM)不仅含有大量的优质菌体蛋白,而且还含有丰富的维生素、酶和抗病毒物质等免疫活性物质。因此,在猪日粮中添加EM,不仅可增加营养,提高饲料的利用率,同时在环保方面,EM可以清除粪尿恶臭,净化生态环境。EM中的微生物通过对有机固体物质和分解过程中产生的有害物质及分解产物进行发酵分解和合成,有效地降低了有毒有害物质的含量。

　　4.5.6 微量元素螯合物

　　近年来推出的氨基酸微量元素螯合物添加剂,具有稳定性好,吸收利用率高,生物学效价高的特点,在生猪日粮中用低剂量的氨基酸微量元素螯合物代替高剂量的无机微量元素,可使猪的生产性能无降低或有提高趋势,降低了粪便中微量元素的排泄量。Pierce等(2005)对猪的研究发现,只需饲喂NRC规定量的50%的有机微量元素，就能达到正常的瘦肉生长速率,粪便中微量元素的排泄量也有了显著地减少(铜减少75%,锌50%,铁14%)。另外,氨基酸微量元素螯合物还能够增强杀菌能力,提高免疫反应,缓解应激,提高生产性能。

　　4.5.7 寡聚糖

　　寡聚糖亦称低聚糖或寡糖,是指2～10个相同或不同的单糖经脱水缩合由糖苷链连接形成的具有直链或支链的低聚合糖类的总称。目前,在动物营养中所研究的寡聚糖主要有寡葡萄糖、半乳寡糖、果寡糖、寡木糖、甘露寡糖、异源糖寡糖类。寡聚糖作为饲料添加剂:(1)通过唯一选择性增殖双歧杆菌等有益菌发挥作用;(2)阻止病原菌在肠黏膜的定植;(3)还有提高机体免疫力的作用,且具备无污染、无残留、功能强大的特点,是取代抗生素的理想生态营养饲料添加剂,减少了抗生素添加剂对环境的污染。

　　4,5.8 非营养性添加剂

　　有研究表明,膨润土可与粪尿中氨结合,减少氨的散发量。生长猪饲粮中添加海泡石,可使粪尿中氨散发量减少。1982年美国研究者测定出丝兰提取物中的有效成分,可限制粪便中氮的生成,提高有机物的分解率,从而可降低畜禽舍空气中氨的质量分数,达到除臭效果。这种提取物有2个活性成分:一个与氨结合,另一个与硫化氢、吲哚等有毒有害气体结合,而起到控制恶臭的作用。同时,它还能协同肠内微生物分解饲料,提高肠道的消化机能,促进营养成分的吸收,并能抑制微生物区系尿素酶的活性,从而抑制尿素的分解,减少畜禽排泄物中40%～50%的氨量。

　　4.5.9 中草药添加剂

　　中草药添加剂含有多种营养成分和生物活性物质,兼备营养和药物2种功能。如薄荷中含有30多种抗菌活性物质,在猪饲料中添加250克/吨和500克/D屯含5%精油的薄荷,日增重和饲料转化率分别提高6.5%～10.0%和12%～17%,并且还可降低粪便中氮的排出量。

　　5、小结

　　养猪业的发展,不能以牺牲动物福利、人类健康和生态保护为前提,必须面对养猪业造成环境污染的现实。在养猪生产中,我们必须遵守国家相关产品质量法和行业卫生标准,在动物遗传育种、动物营养与疫病防治、高品质饲料原料的研发和使用、饲料加工工艺、饲料配方设计、饲养技术等方面,不但要利用好现有条件和技术,更要不断加大研发力度,通过更科学的技术手段,促进养猪与生态环境的和谐、健康、可持续发展。　　

作者：陈中胜  郁富慧 河南省黄泛区农场