飼料豬糞污染的土壤如何改良?
近年來,伴隨著農業經濟的快速發展,養豬場的規?;?、集約化程度不斷提高,養豬場產生的糞便大幅增加,其廢棄物污染環境的問題也日益突出。養殖畜牧場廢棄排泄物是繼工業“三廢”、農藥、化肥、交通廢氣和居民生活廢棄物之后的又一大環境污染源,而規?;B豬場又是萬年縣的主要污染源。由于養殖者環保意識不強、豬場糞便處理控制技術不到位等多種原因,不僅使農田生態環境受到破壞,人們的生活環境也面臨很大威脅。
增施糞肥是改良土壤的較好手段,但目前我國糞肥重金屬嚴重超標,據測算,1個年出欄1萬頭的豬場經糞便排泄砷150kg、銅450~750kg,如果作為肥料施人土壤,將會對農田土壤造成嚴重的重金屬污染。重金屬具有富集性,很難在環境中降解,由于重金屬的難降解性,所有已被重金屬污染的土地難以治理,只能利用不富集重金屬的不同作物品種來避免對人體造成危害。本文旨在探索豬糞重金屬污染, 對豬糞土壤污染、水體污染、空氣污染不作分析,目的是讓政府、社會、農民提高認識,引起廣泛重視,探索比較好的、有操作性的防控措施。
1 豬飼料與豬糞便中重金屬含量
據浙江、山東、廣西、江蘇、河南等地研究論文報道,豬糞與豬飼料中重金屬含量見表1。
2 豬糞便中重金屬的形態
2.1 銅金屬形態
一是交換態,占12.9%(8.9%~18.9%);二是碳酸鹽結合態,占8.5%(4.4%~12.9%);三是鐵錳氧化結合態,占18.2% (8.9%~36.8%);四是有機態,占54.2%(32.7%~75.7%);五是殘渣態,占 8.4%(4.2%~13.8%)。
2.2 鋅金屬形態
一是交換態,占0.16%;二是碳酸鹽結合態,占1.7%? 68.6%;三是鐵錳氧化結合態,占32.3%?68.6%;四是有機 態,占18.6%?53.4%;五是殘瘡態,占7.8%?13.7%。
3 畜禽糞便重金屬去除技術
3.1 化學法
原理:利用強酸等化學物質,降低畜禽糞便的pH值,使得其中的重金屬轉化成水溶的離子狀態析出,或者利用耦合劑通過耦合作用與重金屬結合成水溶物質析出,進而降低畜禽糞便中的重金屬含量,
優點:速度快,效果好。
缺點:成本高、工藝復雜、易造成二次污染,無法大范圍推廣。
3.2 電化學法
原理:利用電場的作用,使得畜禽糞便中的重金屬物質以電泳的方式,遷移到電源的兩極,進而降低畜禽糞便中的重金屬含量。
優點:去除重金屬效果明顯,能耗較低。
缺點:該方法需要重金屬處于可溶解狀態,局限性較大。
3.3 固化法
原理:利用水泥、工業礦渣和石灰等固化劑,將畜禽糞便固化,使得重金屬可以變成難溶狀態,不易滲透到土壤、水體中去,進而降低畜禽糞便中的重金屬污染。
優點:可以一定范圍內降低重金屬對土壤、水體的危害。
缺點:該方法治標不治本,依然存在較大的環境污染的 可能性。
3.4 生物吸附法
原理:本方法利用藻類、細菌、真菌等生物活性物質,主要通過化學、物理機制去除污染。
優點:簡便、高效、價格便宜,不會造成二次污染。
缺點:方法不成熟,仍在試驗階段,需進一步研究方可投入生產。
3.5 生物淋濾法(也稱生物浸提法、生物瀝浸法)
原理:利用嗜酸性硫桿菌將糞便中的重金屬浸提出來,使得不溶或難溶的重金屬變的可溶,通過糞便脫水,去除重金屬。
優點:成本低、便宜。
缺點:速度慢、效果不穩定、耗時長。
4 萬年縣豬糞便重金屬污染情況
4.1豬糞尿排泄量及重金屬量估算
2013年全年生豬出欄80.6萬頭,存欄48.5萬頭,其中母豬6.5萬頭,依據每頭豬每天排泄糞尿6kg計算,生豬養殖周期按6個月計,忽略仔豬42萬頭不計。萬年縣全年參與排泄豬的數量為46.8萬頭。
據報道,年出欄萬頭豬場經糞便排泄量,按砷為150 kg、 銅為450?750 kg估算,萬年縣每年至少通過豬糞排出砷7.2 t、 銅21.0-35.1 t。
4.2 豬糞重金屬含量推算
從上述5個省合計187個豬糞樣品,70個飼料樣品檢測可知:銅平均為537.27mg/kg,鋅平均為1 107.16mg/kg,砷平均為32.5 mg/kg。因缺乏萬年縣豬糞樣品檢測數據,所以只能推測萬年縣豬糞重金屬含量應在上述范圍之內,具體數據有待檢測。
5 萬年縣規模養豬場豬糞處理建議
目前,豬糞重金屬去除缺乏行之有效的方法,歐美一些發達國家釆取以耕地消納豬糞安全量確定養豬規模的辦法。如德國釆用飼養2.5頭/hm2標準,根據耕地面積確定養豬量,且養豬場建在農田之中,規模一般都不是很大?,F推廣的生物發酵床法、沼氣法只能解決豬糞尿、污水對環境惡臭的污染,而生物發酵床處理豬糞、沼氣渣,重金屬無法去除。發酵床生態養豬廢棄墊料中N、P含量較高,適合于種植業肥料,但礦物質元素Cu、Zn及重金屬元素As、Pb的富集量較高,其肥效有待進一步檢驗。若作為肥料或廢棄物最終必然會分布到農田和水域,造成環境重金屬污染。為此建議如下。
5.1 把好“進口”關,低成本防治重金屬污染
一是根據銅和鋅的需要量設計飼料配方,為降低動物的銅和鋅排泄量,應按銅、鋅供需平衡進行添加。二是使用有機微量元素或納米原料、有機銅和鋅產品特別是氨基酸態或肽態的銅和鋅,其生物利用率高于無機形態的銅和鋅, 而且在促生長作用和增強機體免疫能力方面的效應高于無機銅和鋅。有機銅和鋅產品在保證銅、鋅促生長效果前提下可以大幅度降低飼料中銅、鋅的添加量,減少糞便中銅、鋅的排泄量,從而避免引起環境污染,也解決了資源浪費的問題。三是鼓勵“土養豬法”,肉豬在進人育肥期,停用飼料添加劑,以混合飼料進行飼養,從飼料中減少重金屬攝入量。
5.2 把好“出口”關,防止重金屬集中污染
豬攝人飼料經消化吸收后,主要是以糞便、尿水的形式排泄,而飼料中的重金屬大多數是存集在豬糞中,收集好豬糞,可減少后續處理量。一是干清欄,清掃攔糞,減少沖洗欄舍用水量。二是干濕分離糞污,豬糞污水經干濕分離機分離出部分干糞,減少污水中的有機質含量。三是沼氣池發酵, 干濕分離后的豬糞尿經管道收集進人水解酸化池、厭氧發 酵池(經水解、酸化、乙酸形成、產甲烷等4個階段產生沼氣、降解有機質),進人氧化塘儲存,豬糞尿經厭氧發酵處理,在沼氣池及氧化塘中長時間滯流,自然沉降分層,形成相對液態的沼液、固態的沼渣。沼液一般經化學沉淀法處理,稀釋后用于農田灌溉,利用其液態的流動性,延長其流域,擴大土地消納面積。干豬糞及沼渣釆用生物瀝浸技術以高效低成本去除沼糞渣中重金屬。加工成有機肥,經有機肥的運輸銷售,擴大土地消納面積。
5.3 豬糞堆漚發酵腐熟返田
生物發酵床法處理的豬糞或普通固液分離處理的豬糞堆漚發酵腐熟限量返田。根據2013年結題的國家紅壤改良工程技術研究中心和江西省紅壤研究所通過30年的研究,聯合完成的《紅壤稻田長期施用豬糞的生態效益及承載力評估》題研究結論,施用豬糞可取得良好的經濟生態效益,但長期施用豬糞可能增加土壤的重金屬含量。專家建議,在施用豬糞時應調整施用方式,控制豬糞施用量,在施用方式上,將豬糞堆漚發酵腐熟后還田或加工成有機肥,可鈍化土壤重金屬活性,減少土壤重金屬的沉積,在施用量上,以本次研究中紅壤稻田施用豬糞的土壤銅、鋅、鉻、砷累積速率計算,豬糞最大施用量應控制在每年6405kg/hm2以內。
這是個方法問題,可以池化,可以干化。
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