资阳市畜禽养殖废水污灌对土壤及地下水的影响研究Word格式.docx

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4.1.2设计原则11

4.1.3设计路线11

4.2技术论证12

4.2.1监测技术论证12

4.2.2科研分析论证14

4.3.1监测布点14

4.3.2监测采样14

4.3.3分析测定15

第五章研究内容18

5.1畜禽废水污灌对土壤理化性质的影响18

5.1.1污灌废水污染物类型与污灌土壤理化性质改变的关系18

5.1.2污灌废水污染物要素浓度与污灌土壤理化性质改变的关系18

5.1.3污灌时间与污灌土壤理化性质改变的关系18

5.1.4土地利用方式与污灌土壤理化性质改变的关系18

5.1.5土壤类型与污灌土壤理化性质改变的关系18

5.2畜禽废水污灌对地下水的影响19

5.2.1污灌土壤类型与邻近地下水环境改变之间的关系19

5.2.2污灌土地利用方式与邻近地下水环境改变之间的关19

5.2.3污灌时间与邻近地下水环境改变之间的关系19

第六章实施进度20

第一章总论

1.1项目背景

资阳是典型的农业大市，畜牧业是其传统的优势产业，在全市农村经济中占有举足轻重的地位。

2007年，四川省政府把资阳确定为全省三个畜牧业现代化建设试点市之一，市委、市政府把现代畜牧经济强市作为资阳“两强”立市之一，全市4个县（市、区）中，有3个是全国生猪肉类生产百强县。

全市围绕建立现代畜牧业的产业体系，创新合作模式，建立并推广了五友“五控制”模式，正东“六统一”模式和川娇圈舍租赁、联养寄养的“BT”模式，进一步丰富和拓展了“六方合作”的内涵，促进“六方合作”向深度和广度扩展。

截止目前，全市“六方合作”机制已扩展到全市198个村，参与合作的肉食品企业有3户，饲料企业8户，种畜场19个，养殖协会91个，参与合作的养殖农户达2.55万户。

政府已向参与该机制的饲料企业、种畜场和肉食品加工企业下达粮食储备计划13万吨，农发行等金融机构向上述企业发放储备粮贷款4亿元，饲料企业赊销、配送饲料8万吨，种猪场配送仔猪56万头，肉食品加工企业订单收购协会农户优质生猪134.9万头。

2007年底，在各项优惠政策的激励下，全市通过招商引资和项目带动，引进了一批跨地区、跨行业的企业和业主参与我市生猪“三级良繁”体系建设，建成了以五友、川娇等为代表，存栏600头以上原种猪场9个，以正东、百盛等为代表，存栏30头以上扩繁场79个，引进优质种猪1.5万头，全市累计建成原种场16个，扩繁场91个，能繁母猪存栏达40万头，全市能繁母猪补贴已发放近1900万元，极大地调动了母猪养殖户的积极性，同时为生猪生产持续发展提供了保障。

然而，畜禽养殖业在带来经济效益的同时，产生了大量养殖废水，尽管大部分处理后废水水质达到了养殖行业排放标准，但排放废水污染物浓度仍然较高，直接排放将会对周围水体产生不利影响，还会造成水资源的浪费。

资阳市是一个相对缺水的城市，畜禽养殖废水污灌不仅可以将养殖行业排放废水加以综合利用，走一条行之有效的废弃物资源化道路，而且对于改善资阳市缺水状况意义重大。

不过，由于畜禽养殖排放废水有机物含量高且富含氮、磷等营养元素，污水中所含的大量氮磷化合物在土壤微生物的作用下，会转化为硝酸盐和磷酸盐，通过水的淋洗及地表径流氮、磷元素在水体中大量累积，最终引起水体富营养化；

土壤经长期污灌，污水中的悬浮物则会增加土壤容重，堵塞土壤孔隙，破坏土壤结构，使土壤出现板结，降低土壤肥力。

此外，污染物通过土壤渗入地下水或随雨水进入地表水体，当超过水体环境容量时，就会对水环境产生污染。

为了实现畜牧业发展与水体环境保护的双赢，有效改善水资源短缺现状，解决畜禽养殖业废弃物减量化、资源化、无害化过程中存在的问题显得尤为必要。

1.2项目主持单位

四川省环境保护局、四川省环境监测中心站、四川省环境科学研究院、资阳市环境保护局、资阳市环境监测站、资阳市市环境科学研究所。

1.3项目实施地点

资阳大兴农业综合开发有限公司、乐至县大自然黑山羊牧业有限公司、资阳市永盛牧业有限公司、简阳市杨森乳业有限公司、四川七环猪种改良有限公司等大中型畜禽养殖废水污灌企业。

1.4项目研究内容

（1）资阳市畜禽养殖废水污灌对土壤理化性质的影响；

（2）资阳市畜禽养殖废水污灌对地下水的影响。

1.5项目实施时间.

项目分任务分阶段于2009至2010年开展实施。

1.6项目经费预算

项目总经费概算为120万元，其中人员费用5万元，公务费5万元，调研费用40万元，资料费用10万元，业务费用30万元，小型仪器购置维修费用10万元，技术咨询服务费用10万元，其他费用10万元。

项目经费申请省环保局安排120万元。

1.7项目组织领导

项目由资阳市环境保护局成立专门的领导小组负责管理与协调；

由四川省环境监测中心站指导，资阳市环境监测站实施日常监测；

分析研究工作将通过省地合作方式，由四川省环境科学研究院指导、资阳市环境科学研究所负责完成，充分发挥科研单位在科研分析方面的优势。

1.8可行性研究结论

项目符合国家环境保护政策，技术方案合理，保障措施到位；

项目实施后经济、社会与环境效益显著。

因此，该项目切实可行。

第二章项目概况

2.1项目实施地概况

表1项目实施地概况

名称

建设时间

建设地点

地形

养殖规模（头/年）

资阳市大兴农业综合开发有限公司

2005

安岳县

丘陵

20000（猪）

乐至县大自然黑山羊牧业有限公司

2003

乐至县

20000（羊）

资阳市永盛牧业有限公司

2007

雁江区

12000（猪）

简阳市杨森乳业有限公司

2006

简阳市

500（牛）

四川七环猪种改良有限公司

2004

平坝

22000（猪）

2.2资阳市水环境概况

境内主要河流有沱江及其支流九曲河、阳化河、绛溪河、大清流河、濛溪河；

涪江支流岳阳河、龙台河、蟠龙河。

沱江资阳段全长17lkm，流域面积为5838.38km2。

境内主要湖库有老鹰水库、三岔湖、龙泉湖、朝阳水库等。

预计到2010年，资阳市城市集中式饮用水源地水质达标率达到100％，老鹰水库、朝阳水库、八角庙水库、张家岩水库等集中式饮用水源达到国家地表水III类水质标准。

农村饮用水源水质达标率超过80％。

沱江宏缘段、侯家坪段水质达标率达到80％以上，出境水质达到国家III类水环境质量标准；

阳化河保和镇、九曲河矮子桥水质达标率不低于70％，出口水质主要指标达到国家III类标准，九曲河、绛溪河、岳阳河的水质达标率不低于50％，出口水质达国家III类水环境质量标准。

第三章项目开展的必要性和可行性

3.1项目开展的必要性

3.1.1畜牧业发展与环境保护相协调的需要

资阳市畜禽养殖业包括猪、牛、羊、鸡、鸭、鹅、兔等，是四川重要的瘦肉型猪、羊生产基地。

目前，畜禽养殖业以农村家庭散养生猪和山羊为主，并逐步由分散、粗放型养殖向规模化、集约化经营转变。

随着畜牧业生产的快速发展，畜禽养殖场对环境的污染愈来愈受到人们的关注。

从经济效益上讲，养殖业是一种微利产业，不可能拿出大量资金来处理受益很小的粪尿污水，所以最大限度地减少畜禽养殖场的用水量，可以降低废物治理成本。

但是，现有多数养猪场多采用漏缝地板或高床饲养方式等，猪粪多用水冲洗，造成污水量加大，处理困难，对环境的污染不断增加。

这些由尿液、饲料残渣、夹杂粪便及圈舍冲洗水组成的畜禽养殖废水（冲洗水及尿液占了绝大部分），具有总量大、收集难、污染物浓度高、危害性大等特点，直接排放会对地表水、地下水体产生污染，严重影响人畜饮水安全。

这不仅危及环境质量状况，而且严重影响到农村经济特别是畜牧业经济的健康发展，治理养殖业环境污染已成为当前非常迫切的任务。

3.1.2解决水资源短缺问题的需要

我国人均占有的淡水资源不丰富，而且时空分布极为不均，相当一部分地区的水资源十分缺乏，据统计，全国有近80％的城市缺水，全国每年缺水总量达1200亿m3。

与此同时，全国污水排放总量却在不断增加。

2001年，全国污水排放总量为428亿吨，2004年为482亿吨，3年增长了12.6％。

随着社会发展、城市化进程加快和人口增加，今后一段时期内全社会需水总量与污水排放总量必将逐步增加，水资源将日趋紧张，水资源供需矛盾会更加尖锐。

农业是用水大户，约占总用水量的60％~70％，所以许多地方用水危机首先出现在农业上。

其中，灌溉农业用水占总用水量的70％以上。

由于水资源的开发利用几乎达到了临界状态，灌溉用水不断地被工业和城市生活用水所挤占，农业生产缺水日趋严重。

农业灌溉用水的不足只能通过节水灌溉、污水灌溉甚至严重超采地下水进行弥补。

因此，解决水资源紧缺的关键是：

一方面要大力推行节水灌溉技术，例如喷灌、微灌、渗灌等技术；

另一方面应加强对污水的利用，从而达到节省水资源的目的，促进农业的可持续发展。

然而，在水资源日益短缺的今天，开源显得比节流更为重要，污水灌溉将成为缓解水资源供需矛盾的最重要组成部分。

3.1.3降低畜禽废水处理成本的需要

土壤有强大的净化能力，土壤相当于一个巨大的污水处理厂，对外界环境条件的变化及外来物质具有一定的缓冲能力，各种污染物进入土壤后，使得土壤的固相、液相之间进行一系列的物理、化学反应，污水在土壤中迁移、转化、积累的同时，水体得到了一定程度的净化。

发达国家的实践证明，传统的生物处理不能从根本上解决水污染，只能延缓水污染的进程。

综合世界各国的畜禽污水灌溉与传统生物处理效果相比，前者对氮、磷、钾的去除率分别是后者的2.2倍、3.3倍和4.3倍。

因此，污水农业灌溉完全可以作为畜禽养殖污水处理的有益补充。

传统的处理方法去除污水中的营养氮和磷营物，需要昂贵的设备、化学品、能耗和费用，而污水土地处理系统可以达到同样的处理水平，能耗却只有传统处理的约1/10，基建投资为1/2～1/3，运行费用为1/3～1/5。

3.1.4可持续发展的需要

畜禽养殖污水中含有大量有机物和氮、磷等营养物质，是农作物生长过程中所需要的，且在一定范围内能使作物增产。

畜禽养殖废水处理到一定程度再回用于农田灌溉是污水资源化的有效途径，不仅为农业生产提供了灌溉水源，也为污水的处理提供了一条廉价的解决途径，既保护了水环境，促进了农业生产，又缓解了水资源供需之间的矛盾，是实施可持续发展战略，促进水资源和生态环境、社会经济协调发展的重要举措。

污水灌溉固然有不少优点，但是有一个前提条件，那就是污水的水质要达到一定的要求，因为土壤的净化能力是有限的，超过这个限度，会导致土壤质量下降，甚至恶化，影响土壤的生产能力。

此外，通过地下渗漏、地表径流还将污染地下水和地表水。

因此，积极开展畜禽废水污灌相关研究，对于养殖业经济、社会、水土环境的可持续发展意义重大。

3.2项目开展的可行性

3.2.1国家政策保障

当前，我国资源相对不足已成为制约我国经济社会发展的突出矛盾。

党的十七大提出要建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。

因此，必须树立和落实以人为本、全面协调可持续的科学发展观，坚持资源开发与节约并重，把节约放在首位的方针，保护环境和安全生产，大力发展循环经济，紧紧围绕实现经济增长方式的根本性转变，以提高资源利用效率为核心，以节能、节水、节材、节地、资源综合利用和发展循环经济为重点，加快结构调整，推进技术进步，加强法制建设，完善政策措施，强化节约意识，尽快建立健全促进节约型社会建设的体制和机制，逐步形成节约型的增长方式和消费模式，以资源的高效和循环利用，建设节约型社会，促进经济社会可持续发展。

作为建立节约型社会重要内容的节约用水、水体污染治理与污水循环利用，在环境问题日益突出的今天更是重中之重。

要使水污染得到根本性的改善；

除了需要按照国家政策要求全面调整经济和城市的发展模式外，发展一种低费用、低能耗的污水——土壤循环圈，利用污水灌溉，是加快改善水污染，特别是解决缺水地区的水污染和生态恶化的根本出路，同时，也是贯彻落实国家政策的重要举措。

3.2.2科研成果保障

我国自1957年开始污水灌溉试验，北京、天津、西安、抚顺、石家庄等城市先后开辟了大型污水灌区。

从污水农业利用特点考虑，我国污水灌溉可划分为两类：

一是北方水肥并重污灌区，污灌面积达76.2万hm2，占全国污灌面积的86.6％；

二是南方重肥污灌区，面积为11.79万hm2，占全国污灌面积的2.94％。

随着污水排放量日益增多，以及农业用水日渐紧张，许多大、中城市近郊和工矿区附近的农田越来越多地利用污水灌溉。

有关废水污灌对土壤与地下水体的环境影响研究也同时开展起来，在这些研究成果中，研究对象最多的就是污水灌溉对土壤环境的影响，其中，尤其以污水灌溉对土壤重金属含量、分布、累积与迁移转化特性居多，其次为污水灌溉对地下水环境的影响、对土壤酶活性和微生物类群分布的影响、对作物生长于品质的影响。

因此，大量已有的污灌研究成果可以为畜禽养殖废水污灌对土壤与地下水环境的影响研究提供有益参考。

3.2.3监测技术保障

国家出台了一系列的土壤与水环境质量标准与监测技术规范，如《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）、《地下水质量标准》（GB/T14848—9）、《农田灌溉水质标准》（GB5084—92）、《畜禽养殖业污染物排放标准》（18596—2001）、《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）、《食用农产品产地环境质量评价标准》（HJ332—2006）、《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T8—2001）、《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T91—2002）、《地下水环境监测技术规范》（HJ/T164—2004）、《水质采样技术指导》（GB/T12998—91）、《土壤环境监测技术规范》（HJ/T166—2004）、《土壤监测技术路线》与《地表水监测技术路线》等。

该研究项目监测指标全部参照这些规范与准则选取制订，在保证研究内容完整、研究深度的前提下，做到了监测技术的易操作性。

第四章项目设计

4.1项目设计

4.1.1指导思想

通过以资阳市集约化养殖场污灌区域为试验基地连续开展三年的土壤、水体环境质量的跟踪监测，定量掌握污灌土壤环境质量在污灌废水不同污染物质类型、浓度、不同污灌时期、不同土地利用方式、不同土壤条件等因素影响下的变化规律；

掌握不同灌溉定额条件下的土壤——植物系统对污水中有机物及主要有害物质的安全承受量；

掌握畜禽养殖废水污灌对土壤与邻近地下水的近期、中期与远期影响。

在综合应用上述研究成果的基础上，根据土壤水分动态、土壤污染降解能力、不同作物耗水需肥量、污染物在水土环境中的残留规律及防渗要求，提出资阳市污灌畜禽废水不同污染物类型、不同土壤条件下主要作物的污灌方式及次数、最佳灌溉时间、灌溉定额；

根据污灌水质、土壤类型、作物品种和气候条件，对污灌区的布局要进行合理规划，制定污水灌溉管理办法，制订适用于丘陵地区畜禽养殖业畜禽污水灌溉的科技标准，实现科学适度的污水灌溉，保证资阳市畜禽养殖废水污灌条件下的土壤与水体环境的安全。

4.1.2设计原则

（1）区别对待，分类开展，突出重点，深入研究。

（2）合理安排，分步实施，分期推进。

（3）研究方案设计合理，目标可达。

4.1.3设计路线

畜禽养殖废水污染物进入土壤后通常有四个转移途径：

一是通过土壤的自净作用而消减；

一部分因土壤的吸附等作用而留存在土层中：

一部分被作物吸收；

还有一部分随水的下渗而进入含水层。

因此，重点将畜禽养殖废水污灌对土壤与水体环境的影响确定为研究重点。

同时由于污灌废水对土壤环境的影响因素主要包括污染物质类型、浓度、污灌时间、土地利用方式与土壤条件等，在项目研究内容设计上，围绕这五条主线，将项目划分为污灌废水污染物类型与污灌土壤理化性质改变的关系、污灌废水污染物要素浓度与污灌土壤理化性质改变的关系、污灌时间与污灌土壤理化性质改变的关系、土地利用方式与污灌土壤理化性质改变的关系以及土壤类型与污灌土壤理化性质改变的关系等五个子项目。

畜禽养殖污水主要通过地下渗漏方式污染地表水，因此项目研究，内容设计主要包括污灌土壤类型与邻近地下水环境改变之间的关系、污灌土地利用方式与邻近地下水环境改变之间的关系以及污灌时间与邻近地下水环境改变之间的关系等三个子项目。

项目设计路线见图1。

4.2技术论证

4.2.1监测技术论证

四川省环境监测中心站是具有雄厚的技术实力和先进的科研、测试手段的省级环保科研机构，是省内环境监测系统印技术、数据、网络中心。

现有职工200多人，其中科技人员170余人，高、中级专业人员100余人，有万元以上的大型精密分析测试仪器80多台（套）。

近年取得科技成果100多项；

其中有30多项获得省、部级重大科技成果奖，有的还获国家专利权。

图1项目设计路线

资阳市环境监测站在岗工作人员35人中，24人持有上岗证。

其中，高级职称人员有3人，中级职称人员有13人，大专以上学历占77％，实验室负责人与关键岗位人员专业技术能力高、经验丰富、质量管理意识强。

监测人员具备扎实的环境监测、分析化学基础理论和专业知识；

正确熟练地掌握地下水监测操作技术和质量控制程序；

熟知有关环境监测管理的法规、标准和规定；

学习和了解监测新技术、新方法。

全部监测人员持有上岗证，且上岗理论考试与历年接受上级质控考核成绩均为优异。

因此，项目由资阳市环境监测站进行布点采样、由四川省环境监测中心站开展分析工作，监测技术有重要保障。

4.2.2科研分析论证

项目分析研究工作将通过省地合作方式，分析研究工作将通过省地合作方式，由四川省环境科学研究院指导、资阳市环境科学研究所负责完成，充分发挥科研单位在科研分析方面的优势。

4.3方案设计

4.3.1监测布点

为避免主观限制条件影响，土壤监测布点采用简单随机法，即将监测单元分成网格，每个网格编上号码，决定采样点样品数后，随机抽取规定的样品数的样品，随机数的获得利用查随机数表的方法获得。

布点数量满足样本容量要求，即由均方差和绝对偏差、变异系数和相对偏差计算样品数，结合调查区域环境状况确定。

同时，在非污染区的同类土壤中布设一个或几个对照采样点，尽量做到不同土壤类型都有布点，污染较重的地区加密布点。

4.3.2监测采样

土壤、污灌水监测采样方法分别参照HJ/T166—2004《土壤环境监测技术规范》中的第4、5、6条规定和NY/T396—2000《农用水源环境质量监测技术规范》中的第4条规定进行。

污灌区内的监测剖面上采集包气带（0~200cm）土壤样品（取样间隔为20cm），调查不同污染物在土壤中的残留量，分析污染物在不同土壤质地中残留特点以及垂向上污染物的残留特征；

污灌水样品采样地点为污灌区内灌溉进水口处；

邻近地下水体采样地点为监测井内水体。

4.3.3分析测定

（1）土壤环境背景值与污灌土壤环境质量测定

土壤环境背景值与污灌土壤环境质量测定项目与方法见表2。

表2土壤环境背景值测定项目与方法

项目

分析方法

方法来源

总铬

火焰原子吸收分光光度法

GB/T17137—1997

总镉

石墨炉原子吸收分光光度法

GB/T17141—1997

总汞

冷原子吸收分光光度法

GB/T17136—1997

总砷

GB/T17134—1997

总铅

总铜

GB/T17138—1997

总锌

总镍

GB/T17139—1997

pH值

电位法

GB7859—1987

阳离子交换量

乙酸铵法

GB7863—1987

全氮

凯氏法

GB7173—87

全磷

酸溶一钼锑抗比色法

全钾

NaOH熔融一火焰光度法

GB7854—87

有机质

重铬酸钾容量法

GB7857—87

（2）污灌废水水质测定

污灌废水水质测定项目与方法见表3。

表3污灌废水水质测定项目与方法

项目

五日生化需氧量

稀释与接种法

GB/T7488—1987

化学需氧量

重铬酸盐法

GB/T11914—1989

悬浮物

重量法

GB/T11901—1989

阴离子表面活性剂

亚甲基蓝分光光度法

GB/T6920—1986

玻璃电极法

GB/T13195—1991

全盐量

HJ/T51—1999

氯化物

硝酸银滴定法

GB/T11896—1989

硫化物

GB/T16489—1996

汞

GB/T7468—1987

镉

原子吸收分光光度法

GB/T7475—1987

砷

二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法

GB/T7485—1987

六价铬

二苯碳酰二肼分光光度法

GB/T7467—1987

铅

粪大肠菌群数

多管发酵法

GB/T5750—1985

蛔虫卵数

沉淀集卵法

铜

GB/T7475—1987

锌

总硒

2,3—二氨基萘荧光光度法

GB/T11920—1989

氟化物

离子选择电极法

GB/T7484—1987

氰化物

GB/T7487—1987

石油类

红外分光光度法

GB/T16488—1996

挥发酚

蒸馏后4—氨基安替比林分光光度法

GB/T7490—l987

苯

气相色谱法

GB/T11890—1989

三氯乙醛

吡唑啉酮分光光度法

HJ/T50—1999

丙烯醛

气相色谱法

GB/T11934—1989

（3）污灌土壤邻近地下水体环境质量测定

污灌土壤邻近地下水体环境质量测定项目与方法见表4。

表4污灌土壤邻近地下水体环境质量测定项目与方法

色度

铂钴比色法

GB/T11903—1989

臭和味

嗅气和尝味法

浑浊度

分光光度法

GB/T13200—1991

溶解性总固体

HJ/T51—1999

总硬度

EDTA滴定法

GB/T7477—1987

溶解氧

碘量法

GB/T7489—1987

高锰酸盐指数

酸性高锰酸钾氧化法

GB/T11892—1989

重铬酸盐