規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)水污染物的排放清單篩選研究

蘇嫚麗 李哲 劉馳

摘 要：通過(guò)研究國(guó)內(nèi)已發(fā)布實(shí)施的水環(huán)境及畜禽養(yǎng)殖相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本文從規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染物產(chǎn)生及遷移途徑著手，研究規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染物排放清單，為建立規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)排污許可管理制度提供建議。

關(guān)鍵詞：規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖;水污染物;排放清單;排污許可

中圖分類號(hào)：X713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）19-0140-04

Abstract： By studying the water environment and livestock and poultry breeding standards that had been implemented in China， this paper started from the large-scale production and migration of pollutants in livestock and poultry breeding industry， and studied the pollutant discharge list of large-scale livestock and poultry breeding industry， in order to provide suggestions for the establishment of large-scale livestock and poultry farming sewage permit management system.

Keywords： large-scale livestock and poultry farming;water pollutants;emission inventory;sewage permit

隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人類活動(dòng)成為影響生態(tài)環(huán)境的重要因素。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和居民生活等活動(dòng)會(huì)排放大量污染物，造成諸多的大氣、水環(huán)境污染問(wèn)題。由于大氣環(huán)境的廣泛性及其污染的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)外自20世紀(jì)80年代開(kāi)始便陸續(xù)開(kāi)展大氣污染物排放清單的研究[1]，而在水環(huán)境污染方面，鮮有開(kāi)展污染排放清單研究。本文從畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染物進(jìn)入途徑和糞污治理途徑等入手，通過(guò)分析國(guó)內(nèi)已頒發(fā)的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，研究規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)水污染物排放清單篩選，為進(jìn)一步建立規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的排污許可管理制度提供依據(jù)。

1 畜禽養(yǎng)殖污染物的產(chǎn)生及遷移途徑

1.1 牲畜

為保障牲畜正常生長(zhǎng)發(fā)育，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，養(yǎng)殖飼料會(huì)添加重金屬微量元素和亞治療劑量的抗生素，牲畜患病時(shí)需要口服或注射治療劑量的抗生素。這些物質(zhì)經(jīng)牲畜代謝后，通過(guò)糞污排入環(huán)境。在國(guó)家及各級(jí)政府的鼓勵(lì)和支持下，規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)積極建設(shè)沼氣工程，利用厭氧發(fā)酵方式處理養(yǎng)殖糞污[2]，固體糞便經(jīng)發(fā)酵堆肥還田或制有機(jī)肥，以尿液為主的養(yǎng)殖廢水經(jīng)厭氧發(fā)酵后還田。糞便中的重金屬和抗生素，經(jīng)生物堆肥發(fā)酵后，未降解的部分進(jìn)入有機(jī)肥[3，4]，通過(guò)施用于農(nóng)田進(jìn)入土壤和地下水。重金屬和抗生素遷移途徑如圖1所示。

1.2 家禽

家禽腸道系統(tǒng)與牲畜不同，家禽沒(méi)有牙齒，腸道較短，消化腺分泌不旺盛，在攝入飼料后，近70%的飼料未經(jīng)消化就從泄殖腔排出體外，糞尿混合。規(guī)模化的家禽養(yǎng)殖糞污經(jīng)機(jī)械或人工收集后，堆肥還田或發(fā)酵制有機(jī)肥[5]。重金屬微量元素和抗生素進(jìn)入家禽體內(nèi)，經(jīng)代謝，由糞尿排出進(jìn)入有機(jī)肥，通過(guò)有機(jī)肥農(nóng)田施用，進(jìn)入土壤和地下水。家禽飼養(yǎng)和糞污處理處置及重金屬微量元素、抗生素遷移途徑如圖2所示。

2 污染物排放清單分類原則

鑒于畜禽養(yǎng)殖污染以水體污染為主，污染物從畜禽飲用水水體來(lái)源和畜禽養(yǎng)殖污染排放目標(biāo)水體兩個(gè)角度選定。畜禽養(yǎng)殖飲用水體來(lái)源指標(biāo)參照《無(wú)公害食品 畜禽飲用水水質(zhì)》（NY 5027—2008）[6]，污染物排放目標(biāo)水體指標(biāo)參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）。前者將污染物分為感官形狀及一般化學(xué)指標(biāo)、細(xì)菌學(xué)指標(biāo)、毒理學(xué)指標(biāo);后者將指標(biāo)分為常規(guī)指標(biāo)和非常規(guī)指標(biāo)，其中常規(guī)指標(biāo)包括感官形狀及一般化學(xué)指標(biāo)、微生物指標(biāo)、常見(jiàn)毒理學(xué)指標(biāo)和放射指標(biāo)，非常規(guī)指標(biāo)主要是少見(jiàn)的無(wú)機(jī)和有機(jī)毒理學(xué)指標(biāo)。參照兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的分類原則，綜合考慮畜禽養(yǎng)殖業(yè)的污染物產(chǎn)生特征，本文建立污染物排放清單，將污染物分為一般化學(xué)指標(biāo)、微生物指標(biāo)、毒理學(xué)指標(biāo)。其中，毒理學(xué)指標(biāo)又分為一般無(wú)機(jī)毒理指標(biāo)、重金屬和抗生素。

3 污染物排放清單篩選

3.1 一般化學(xué)指標(biāo)

一般化學(xué)指標(biāo)主要是指在污水中廣泛存在、可檢測(cè)性強(qiáng)的指標(biāo)。《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18596—2001）中，一般化學(xué)指標(biāo)包括BOD5、COD、SS、NH3-N和TP。隨著環(huán)境管理要求的提高，2011年、2014年，我國(guó)先后兩次發(fā)布《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見(jiàn)稿，其中將TN納入控制要求。

《無(wú)公害食品 畜禽飲用水水質(zhì)》（GB 5027—2008）將硫酸鹽作為一般化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行控制。《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的集中式生活飲用水地表水源地補(bǔ)充項(xiàng)目包括硫酸鹽，《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）的地下水質(zhì)量常規(guī)指標(biāo)包括硫酸鹽。2010年以來(lái)，國(guó)家先后出臺(tái)了硫酸鹽類飼料添加劑的系列標(biāo)準(zhǔn)，包括硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸錳和硫酸銅等[7-9]。研究顯示，近年國(guó)內(nèi)外將硫酸鈉作為畜禽新型飼料蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑[10]。銅、鋅是動(dòng)物必需的微量元素，目前，我國(guó)飼料中允許添加的銅源、鋅源包括堿式氯化銅、堿式氯化鋅等[11，12]，并且飼料添加劑還包括氯化鈉。因此，要將硫酸鹽、氯化物納入污染物清單。

3.2 微生物指標(biāo)

《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18596—2001）的微生物指標(biāo)包括大腸菌群和蛔蟲(chóng)卵，《無(wú)公害食品 畜禽飲用水水質(zhì)》（NY 5027—2008）的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)為總大腸菌群，《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的細(xì)菌學(xué)指標(biāo)為糞大腸菌群，《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）的微生物指標(biāo)包括總大腸菌群和菌落總數(shù)?！渡镉袡C(jī)肥》（NY 884—2012）的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)包括糞大腸菌群數(shù)和蛔蟲(chóng)卵死亡率，《沼肥》（NY/T 2596—2014）的限量指標(biāo)包括糞大腸菌群和蛔蟲(chóng)卵死亡率。

總大腸菌群是指37℃培養(yǎng)，24h內(nèi)發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣的需氧及兼性厭氧的革蘭氏陰性無(wú)芽孢桿菌。糞大腸菌群是指44.5℃培養(yǎng)，24h內(nèi)發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣的需氧及兼性厭氧的革蘭氏陰性無(wú)芽孢桿菌?？偞竽c菌群既包括了來(lái)源于人類和其他溫血?jiǎng)游锛S便的糞大腸桿菌，還包括其他非糞便的桿菌，不能直接反映水體是否受到糞便污染，而糞大腸桿菌能更準(zhǔn)確地反映水體受糞便污染的情況，是目前國(guó)際通行的監(jiān)測(cè)水質(zhì)是否受糞便污染的指示菌[13]?；紫x(chóng)卵死亡率是糞便無(wú)害化的重要指標(biāo)，《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18596—2001）、《生物有機(jī)肥》（NY 884—2012）、《沼肥》（NY/T 2596—2014）3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均將蛔蟲(chóng)卵死亡率作為控制因子。因此，將糞大腸菌群和蛔蟲(chóng)卵死亡率納入畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物清單。

3.3 毒理學(xué)指標(biāo)

3.3.1 一般無(wú)機(jī)毒理指標(biāo)?！稛o(wú)公害食品 畜禽飲用水水質(zhì)》（NY 5027—2008）的毒理學(xué)指標(biāo)包括氟化物、氰化物和硝酸鹽;《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的基本項(xiàng)目包括氟化物、氰化物，集中式飲用水源補(bǔ)充項(xiàng)目包括硝酸鹽;《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）的毒理學(xué)指標(biāo)包括硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物和氰化物。

氟是動(dòng)物體內(nèi)必需的微量元素，動(dòng)物飼料中添加氟化物可促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖，參與骨骼代謝，過(guò)多的氟化物隨動(dòng)物糞尿排出體外，會(huì)抑制土壤纖維素的分解、土壤硝化作用及呼吸強(qiáng)度，使土壤有機(jī)質(zhì)含量和pH值明顯增高[14];植物吸收氟化物后，其光合作用會(huì)受到抑制，且氟化物對(duì)參與光合作用的酶也表現(xiàn)出抑制傾向[15]。氰化物是劇毒物質(zhì)，以無(wú)機(jī)鹽或游離的氫氰酸（HCN）形式存在于自然界或以氰苷的形式存在于一些植物中。氰苷本身無(wú)毒，但當(dāng)含氰苷飼料被家畜采食后，在動(dòng)物體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生氫氰酸，氰離子（CN-）會(huì)抑制細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性[16]。硝酸鹽和亞硝酸鹽主要來(lái)源于化肥、動(dòng)物糞便施用和污水灌溉過(guò)程中污染物質(zhì)在遷移中發(fā)生的硝化-反硝化作用。綜合考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，將硝酸鹽、亞硝酸鹽、氟化物和氰化物納入畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物清單。

3.3.2 重金屬。在以畜禽糞便為原料的有機(jī)肥中，飼料添加劑是有機(jī)肥中重金屬的重要來(lái)源[17]。國(guó)家相關(guān)部門發(fā)布了多項(xiàng)飼料標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范飼料中重金屬元素的添加量?！讹暳闲l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13078—2017）的重金屬控制因子包括總砷、鉛、汞、鎘和鉻5項(xiàng);國(guó)家多項(xiàng)飼料添加劑標(biāo)準(zhǔn)，《飼料添加劑 蛋氨酸鋅絡(luò)（螯）合物》（GB 21694—2017）、《飼料添加劑 堿式氯化銅》（GB/T 21696—2008）、《飼料添加劑 乳酸鋅》（GB/T 23735—2009）、《飼料添加劑 硫酸鋅》（GB/T 23865—2010）、《飼料添加劑 硫酸銅》（GB 34459—2017）、《飼料添加劑 硫酸錳》（GB 34468—2017）等，包含總砷、鉛、鎘、汞和錳5項(xiàng)重金屬控制因子。

《無(wú)公害食品 畜禽飲用水水質(zhì)》（NY 5027—2008）中，重金屬控制因子包括砷、汞、鉛、鎘和鉻5項(xiàng);國(guó)家《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（二次修訂征求意見(jiàn)稿）中增加了銅、鋅;《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848—2017）中，常規(guī)指標(biāo)重金屬因子包括鐵、錳、銅、鋅，毒理學(xué)指標(biāo)包括汞、砷、鎘、鉻和鉛;《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中，基本項(xiàng)目重金屬因子包括銅、鋅、砷、汞、鎘、鉻和鉛，集中式飲用水源補(bǔ)充項(xiàng)目重金屬因子包括鐵、錳。國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的重金屬因子如表1所示。

綜合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將9種重金屬因子納入畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物清單，其主要包括砷、鉛、汞、鎘、鉻、銅、鋅、鐵和錳。

3.3.3 抗生素。畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，抗生素用于動(dòng)物疾病防治、提高飼料利用率、促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)等方面。根據(jù)相關(guān)研究，我國(guó)用于動(dòng)物生長(zhǎng)促進(jìn)劑（飼料添加劑）的抗生素有60多種，每年約有6 000t抗生素用于飼料添加劑，75%的抗生素不被動(dòng)物機(jī)體吸收而隨動(dòng)物糞便排出，導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖廢水成為自然界水體環(huán)境中抗生素污染的主要來(lái)源[18]。

國(guó)內(nèi)對(duì)畜禽養(yǎng)殖業(yè)排泄物中抗生素殘留情況的大量研究顯示[18-22]，四環(huán)素類、磺胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、喹諾酮類和氯霉素類檢出率較高。β-內(nèi)酰胺類抗生素因其安全性、有效性是最廣泛的抗生素[23]。綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)畜禽養(yǎng)殖廢棄物中抗生素殘留狀況的研究，有必要將6類典型常用的抗生素納入畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物清單。畜禽養(yǎng)殖主要抗生素類污染物包括四環(huán)素類、喹諾酮類、磺胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、氯霉素類和β-內(nèi)酰胺類。

4 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物清單

通過(guò)以上篩選，建立畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物水污染物清單，如表2所示。

注：一般無(wú)機(jī)毒理學(xué)指標(biāo)，重金屬和抗生素均屬于毒理學(xué)指標(biāo)。

5 結(jié)論

建立畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物清單，便于加強(qiáng)畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放管理。但是，國(guó)家現(xiàn)行的《固定污染源排污許可分類管理名錄（2017年版）》僅對(duì)畜禽養(yǎng)殖行業(yè)中設(shè)有污水排放口的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)、養(yǎng)殖小區(qū)實(shí)施重點(diǎn)管理，而對(duì)糞污全部綜合利用、不設(shè)污水排放口的規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)未提出環(huán)境管理要求，并且在固定源排污許可證中僅對(duì)COD、NH3-N、TN等控制因子給出許可要求，對(duì)其他如重金屬、抗生素等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高、危害程度大的特征污染因子無(wú)法實(shí)現(xiàn)管控。

參考文獻(xiàn)：

[1]張愷，駱春會(huì)，陳旭鋒，等.中國(guó)不同尺度大氣污染物排放清單編制工作綜述[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2019（3）：59-68.

[2]鄧良偉，陳子愛(ài)，袁心飛，等.規(guī)?；i場(chǎng)糞污處理工程模式與技術(shù)定位[J].養(yǎng)豬，2008（6）：21-24.

[3]劉榮樂(lè).我國(guó)商品有機(jī)肥料和有機(jī)廢棄物中重金屬的含量現(xiàn)狀與分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005（2）：392-397.

[4]張樹(shù)清，張夫道，劉秀梅，等.規(guī)?；B(yǎng)殖畜禽糞主要有害成分測(cè)定分析研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2005（6）：822-829.

[5]范建華，李尚民，胡艷，等.我國(guó)養(yǎng)禽業(yè)糞污排放治理現(xiàn)狀建議[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017（30）：64-66.

[6]農(nóng)業(yè)部.無(wú)公害食品 畜禽飲用水水質(zhì)：NY 5027—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[7]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).飼料添加劑 硫酸鋅：GB/T 25865—2010[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

[8]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).飼料添加劑 硫酸銅：GB 34459—2017[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[9]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).飼料添加劑 硫酸錳：GB 34468—2017[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[10]葉成遠(yuǎn)，張惠云.一種新型飼料蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑：硫酸鈉[J].飼料博覽，1997（3）：39-41.

[11]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).飼料添加劑 堿式氯化銅：GB/T 21696—2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[12]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).飼料添加劑 乳酸鋅：GB/T 23735—2009[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[13]許又分，李宗，劉如銦，等.水環(huán)境微生物溯源技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)展[J].生物技術(shù)通報(bào)，2019（9）：23-32.

[14]王惟咨，何增躍，葉兆杰.氟化物對(duì)土壤中幾種生化代謝過(guò)程影響的研究初報(bào)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1989（5）：7-9.

[15]劉英俊，朱曉華，蘭方菲，等.飼料中的砷制劑和氟化物對(duì)畜禽的作用及其對(duì)環(huán)境的影響[J].畜牧與獸醫(yī)，2013（2）：87-90.

[16]瞿明仁.氰化物及其對(duì)畜禽的危害[J].中國(guó)飼料，1993（7）：24-25.

[17]王飛，趙立欣，沈玉君，等.華北地區(qū)畜禽糞便有機(jī)肥中重金屬含量及溯源分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013（19）：202-207.

[18]姜凌霄.鄱陽(yáng)湖區(qū)典型養(yǎng)豬場(chǎng)廢水抗生素污染特征及催化降解研究[D].南昌：南昌航空大學(xué)，2012.

[19]陳昦，董元華，王輝，等.江蘇省畜禽糞便中磺胺類藥物殘留特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008（1）：385-389.

[20]張慧敏，章明奎，顧國(guó)平.浙北地區(qū)畜禽糞便和農(nóng)田土壤中四環(huán)素類抗生素殘留[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2008（3）：69-73.

[21]陳永山，章海波，駱永明，等.典型規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)廢水中獸用抗生素污染特征與去除效率研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010（11）：2205-2212.

[22]Luo Y，Xu L，Rysz M，et al. Occurrence and transport of tetracycline，sulfonamide，quinolone，and macrolide antibiotics in the Haihe River Basin，China[J].Environmental Science&Technology，2011（5）：1827-1833.

[23]朱安祥，朱瑞奇，吳韓，等.β-內(nèi)酰胺類抗生素耐藥機(jī)制研究進(jìn)展[J].江西畜牧獸醫(yī)雜志，2019（2）：1-3.