动物环境工程学.docx

1、动物环境工程学 第一章 我国畜禽养殖业污染现状 第一节 我国农业环境污染问题 第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响 第四节 规模化畜禽养殖场产生污染的原因第一节 我国农业环境污染问题 1、化肥的不合理使用 化肥对农业的贡献是无可争议的 我国化肥利用率不高 未被利用的养分通过径流、淋溶、反硝化、吸附和侵蚀等方式进 入环境2、农药的大量使用影响农产品质量 农药的长期使用使土壤中的农药残留不断累积，影响了农作物的产量和质量 作物中残留农药通过食物链污染动物产品，直接威胁人体健康 农产品及畜产品污染影响对外贸易，造成重大经济损失第一节 我国农业环境污染问题 3、

2、规模化畜禽养殖场成为新的污染大户 以集约化规模饲养方式为主的畜禽养殖业迅猛发展 畜禽养殖占农业产值的比例大增 畜禽养殖也已成为环境污染的主要来源4、农业面源污染将长期制约水环境改善 农业面源污染问题已成为导致我国水质恶化的主要原因之一 农药污染、化肥污染、畜禽粪便污染是造成水体污染的主要原因 畜禽粪便的污染比例呈现加重的发展态势第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题 一、我国畜禽养殖业的发展 1、畜禽养殖业总体发展 我国的畜禽养殖业实现了连续20多年突飞猛进的发展，肉类、禽蛋、奶类产量均以10%以上的速度递增，取得令世人瞩目的成绩。 从1991年开始，我国肉类产量和禽蛋总产量连续多年保持世界第

3、一，畜禽养殖业目前已成为我国农业经济中一个独立重要的产业，畜禽养殖业产值及其在农业总产值中的比例持续上升，2010年，畜牧业占农业总产值的1/3。在一些养殖业发达地区，已成为农村经济“半壁江山”，甚至一些地方的支柱产业。 2010年肉类总产量7925万吨，连续21年居世界第一；禽蛋产量2762万吨，连续26年居世界第一；奶类产量3780万吨，居世界第三位；饲料产量1.58亿吨，居世界第二位；1978-2010年，在粮食产量年均增长2%、人口持续增长的情况下，肉蛋奶产量年递增率分别达到10%以上，为我国食物安全做出重大贡献。 （生产贡献） 2010年，我国肉蛋奶人均占有量分别达到了59.1kg、

4、20.6kg、28.2kg,有效保障了我国人民营养水平和膳食结构的改善。（营养贡献） 2009年，我国肉类蛋类产品分别占世界总产量的27.8%和41.4 %，中国畜牧业的发展解决了占世界20%的13亿人口对动物性营养的需求，对整个世界做出了贡献；作为畜牧生产与消费大国，国内畜牧业的稳定发展，为国际畜产品市场价格稳定作出贡献。（世界贡献） 近十年，中国奶业得到了快速发展。2010年，中国奶牛存栏1260万头，比2000年增长1.6倍。目前，中国奶牛存栏约占全球奶牛总量的8%。 2010年，中国牛奶总产量3575万吨，比2000年增长3.3倍，约占全世界产量的6%，居世界第三位第二节 畜禽养殖业发

5、展及其环境污染问题 一、我国畜禽养殖业的发展 2、规模化畜禽养殖业发展 随畜禽养殖业的发展，畜禽饲养规模不断扩大。2005年以来，规模化出现加速趋势。2010年，年出栏500头以上生猪、存栏500只以上蛋鸡、存栏100头以上奶牛规模化养殖分别达到34%、82%、28%，比2005年分别提高18、16、17个百分点。但是农户散养殖的生产方式仍占主要地位。与国外畜牧业规模化水平还有很大差距，提高规模化程度是我国畜牧业发展的必然趋势。 2010，年我国畜禽养殖的规模化和标准化比例不断提高，生猪(年出栏50头)、蛋鸡(年存栏2000只)和肉鸡(年出栏2000只)规模化养殖比例分别达到了60%，60%和

6、85%左右。 据农业部统计，2009年我国肉牛出栏数为5770.1万头。从不同养殖规模场（户）年出栏肉牛数占当年全国肉牛出栏总数的比例看，出栏在1-9头（分散副业性质的养殖）的约占59.1%；出栏在10-99头（小规模专业养殖）的约占29.1%；出栏在100-499头（一定规模的专业养殖）的约占7%；出栏在500头以上（规模化的专业养殖）的约占5%。由此可见，目前我国肉牛养殖业仍然处于“小规模、大群体”的阶段，难以满足集约化、标准化、规模化的肉牛生产需求。中国肉牛生产主体是农户副业性质的养殖，生产经营规模小而分散，养殖水平低，产品档次低，养殖效益差，竞争力弱。这也反映出我国肉牛行业正处于起步阶

7、段。 第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题 一、我国畜禽养殖业的发展 3、中国养猪产业的发展 在我国肉品消费结构中，猪肉一直占有相当大的比例。1981年前，猪肉占全部肉类消费的95%以上；以后，随畜禽业发展，猪肉比例有所下降，但猪肉产量占肉类总产量的比例仍保持在70%以上，占主要地位。“猪肉价格”在中国的商品中一直具有特殊的“价格信号”意义，它的价格涨跌也意味着农副产品乃至整个物价水平的涨跌。养猪业还能走多远？ 2010年，我国出栏生猪6.67亿头，猪肉产量5070万吨，人均年消费猪肉38kg,在肉类生产结构中，仍占最大份额65%。 我国养猪数量和猪肉产量在世界养猪业中已占一半左右。 小背景

8、我国的养猪业正进入新一轮产业升级和转型期；农户大棚养猪在完成了其历史使命，留下一个无法愈合的伤口后，正悄然退出历史舞台；专业化猪场不得不在规模、技术、设施、环境、市场、流通等环节中寻找利润的增长点。无法解决的难题 第二节 畜禽养殖业发展及其环境污染问题 二、畜禽养殖业污染现状 随着养殖业集约化程度和生产规模的不断扩大，养殖业粪污的随意排放已造成我国新的环境污染问题。 根据国家环保总局对全国规模化畜禽养殖业污染情况的调查：1999年，全国畜禽粪便产生量约为19亿吨，而我国各工业行业该年产工业固体废物总量为7.8亿吨，是其2.4倍；2007年，我国畜禽粪便产量已达41亿吨，是工业固体废物的4.1倍

9、；2010年已超过45亿吨，预计2015年达到60亿吨。 我国当前主要是末端治理模式，60%的养殖场缺少干湿分离这一最为必要的粪污处理设施；集约化养殖场污染治理设施建成率不足30%，80%以上的规模化养殖场没有足够数量配套耕地来消纳其产生的粪污。如今，养殖污染产生的环境问题、影响范围、深刻程度已远远超过了工业污染，在21世纪，现代畜牧业产生的环境影响堪与全球气候变化的影响相匹敌。 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响 一、对地表水的影响1、畜禽粪污的流失及其污染 国家环保总局2000年调查表面，畜禽粪便进入水体的流失率可达25%-30%，而液体排泄物则达到50%以上。该年畜禽粪便中主要污染物C

10、OD、BOD、NH3-N、TP、TN进入水体的流失量分别为797万吨、581万吨、156万吨、47万吨、407万吨，而全国工业废水的COD排放量为692万吨，生活污水的COD排放量为697万吨。（2000年数据） 目前畜禽粪便造成的氮磷流失污染主要是由于缺乏有效的收集控制措施,产生的畜禽粪便随意堆置。在雨季和非雨季,畜禽粪便中的氮磷元素分别通过降雨冲刷和渗透的途径流失进入环境。可流失的氮、磷元素量最多可达到畜禽粪便中氮磷含量的60%左右。 2、水体富营养化 研究表明，对于湖泊水库等水域，当水体中无机氮含量大于0.2mg/L，磷酸态磷大于0.01mg/L时，就可能引起水华现象（水花或藻花）。 水

11、体富营养化危害：（1）对水源的危害：富营养化水不宜作饮用水，对自来水及工业用水源产生严重影响；并且水源中若含有较高浓度的N、P会使水中NO2-N、NO3-N 增加， NO2-N、NO3-N 对人畜有害，可大致婴儿、胎儿变性血红蛋白增高，丧失输氧能力，同时NO2-N有致癌作用。 水体富营养化危害：（2）促使湖泊老化：主要指富营养化使水生生态系统收到破坏、生物遗体的迅速堆积和腐败，造成水质恶化，水体变浅，造成湖泊老化和向沼泽化转化。（3）富营养化对水体感官性状的影响： 透明度低 由无色变为绿色（或红色），表面有“水花”现象，藻体成片或成团漂浮水面。 在溶解氧不足情况下，有机质厌氧分解，产生大量的氨

12、气、硫化氢、甲烷等气体，散发出难闻的腥臭味。 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响二、对地下水的影响 将畜禽粪便堆放或作为粪肥施入土壤，部分氮、磷不仅随地表水或水土流失流入江河、湖泊污染地表水，且会渗入地下污染地下水。畜禽粪便污染物中有毒、有害成分进入地下水中，会使地下水溶解氧含量减少，水质中有毒成分增多，严重时水体发黑、变臭、失去使用价值。畜禽粪便一旦污染地下水，将极难治理恢复，造成持久性污染。在一些养殖时间长、规模较大养殖场周围，已有发现埋深100米以下的地下水水质受到污染的迹象。 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响三、对土壤和农作物的影响 过量的污染物排放入土壤，出现降解不完全和厌氧腐

13、解，产生恶臭物质和亚硝酸盐等有害物质，引起土壤组成和性状发生改变，导致土壤空隙堵塞，造成土壤透气、透水性下降及板结，严重影响土壤质量； 作物徒长、倒伏、晚熟或不熟、造成减产、甚至毒害作物出现大面积腐烂； 畜禽粪便中各种病原微生物造成土壤生物污染和疫病传播； 土壤的污染还容易引起地下水污染；三、对土壤和农作物的影响 饲料中磷、铜、锌、砷及其他微量元素含量超标，将引起这些元素含量较高的畜禽粪便在土壤中富集，从而对作物产生毒害，严重影响作物的生长发育，使作物减产。 饲料中有70%左右的磷以植酸磷的形式存在，不能被畜禽利用，大部分随粪便排出体外，造成土壤和地下水磷污染。荷兰、中国台湾、美国等地由于土壤

14、中含磷量过高已开始限制某些地区的畜禽饲养量，以减少其粪便中磷对土壤的危害。第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响四、对大气环境的影响 1、恶臭：畜禽对蛋白质饲料的利用率较低，畜禽粪便中未消化养分经厌氧发酵产生大量氨气、硫化氢、甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚、二甲胺及多种低级脂肪酸等有恶臭的气体，恶臭扩散范围一般在100m-1000m； 2、尘埃和微生物：畜禽养殖场排除的大量粉尘携带着微生物，为其营养和庇护，增强了微生物活里和生存时间。这些尘埃和微生物可随风传播30km以上。尘埃污染使大气可吸入颗粒物增加，呼吸道疾病发病率提高；微生物污染引起口蹄疫和大肠埃希菌、炭疽、布氏杆菌、真菌孢子等引起的疫病传

15、播。 3、温室效应： 在大气层中，二氧化碳（CO2）甲烷（CH4）及一氧化二氮（N2O）等痕量气体为代表和其他微量气体如氢氟碳化合物（HFCs）、过氟碳化合物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等，统称为温室气体。二氧化碳约占空气体积的0.03，但对温室效应的贡献却约占55%。二氧化碳在大气中的存留期很长，可达200年，是导致全球气候变暖的“罪魁祸首”。 3、温室效应： 餐桌上的肉类原来是碳密集型产品，根据联合国政府间气候变化专门委员会的研究，人们每生产1千克肉，就会排放出36.4千克的二氧化碳。 2006年，联合国粮农组织公布了牲畜的巨大阴影：环境问题与选择的报告：肉类食品生产向大气层排放的温室

16、气体大于交通业，占全球温室气体总排放量的18。其中，全球105亿头牛排放出的废气被认为是导致全球变暖的最大元凶，其中包括大量的甲烷，而这种气体正是产生温室效应的主要气体之一 。 第三节 畜禽养殖粪污排放对环境的影响五、对人体健康和畜牧业发展的影响 畜禽粪便中含有大量病原微生物、寄生虫卵及滋生的蚊蝇，使环境中病原菌和寄生虫大量繁殖，造成人、畜传染病的蔓延，尤其是人需共患病的疫情发生会带来灾难性危害。世界卫生组织报道，目前已有200种“人畜共患传染病”。其中较为严重的至少有89种，如由猪传染的约25种、由家禽传染的24种、由牛传染的26种、由羊传染的25种等。而这些人需共患病的传播载体主要是畜禽粪

17、尿排泄物。 五、对人体健康和畜牧业发展的影响 据分析：畜牧场所在地排放的每毫升污水中平均含有33万个大肠杆菌和69万个肠球菌，在这样的环境中仔猪（鸡）成活率低、增重慢、蛋鸡产蛋少、饲料报酬低，阻碍了畜牧业的发展。 据对局部环境污染较严重的规模化猪场调查：仔猪黄痢、白痢、传染性胃肠炎、支原体病及猪蛔虫病的发病率可提高50%以上，不仅影响畜禽生产水平和经济效益，还威胁畜禽的生存条件。 五、对人体健康和畜牧业发展的影响 禽流感是家禽之间直接传播的一种疾病，哺乳动物和鸟类之间也能传播，近年来爆发频率越来越高，危害性极大，传染性极强，对所有家禽都是致死性的。现代畜牧业的高度密集性为病毒快速传播和迅猛蔓延

18、提供了入口和渠道。同时，由于动物饲料的生产和加工过程中大量使用含有毒素的化学制剂，饲料本身存在着被污染和不安全的隐患，客观上诱发了一些尚未知晓的病毒，酿成家禽传染病频繁爆发。这种病毒极易变异，已产生15种亚型。 近年世界各地频频发生的猪霍乱、口蹄疫、疯牛病、羊痘等疾病也极易通过食物链传播给人类，给人类健康造成巨大威胁！ 第四节 规模化畜禽养殖场产生污染的原因一、种植业与养殖业严重脱节 1、畜牧业经营方式及饲养规模的转变； 2、规模化畜禽养殖场区域布局不合理； 3、农业由使用粪肥转向使用化肥。 随畜禽养殖规模集约化，但大多数养殖场周围没有相应的配套耕地，畜禽粪便不能及时被农业利用；养殖场大量在向

19、城市、城镇周边集中，造成农牧脱节，最终导致养殖业与种植业的日益分离。从事养殖的不种地，粪便不能当作肥料；种地的不再从事养殖，农田靠施化肥，畜禽粪便成为废弃物，形成公害。 畜禽养殖业的布局 纵观全国范围内，畜禽养殖在我国分布很不平衡，产品格局朝几个重要区域集中：生猪集中在长江、中原、东北地区，存栏量占到了70%-80%；肉牛集中在东北等，占全国比重60%以上；奶牛主要集中在东北、华北大中城市的郊区，其中河北、内蒙古、黑龙江三省区较多；禽蛋集中在七个主产省，约占72%。 调查发现，对环境影响较大的大中型畜禽养殖场有80%分布在人口集中、水系发达的东部沿海地区和北京、上海等大城市周围，导致养殖业和种

20、植业分离。 第四节 规模化畜禽养殖场产生污染的原因 二、相应环境政策和环境管理严重滞后 1、缺乏相应的环境政策、法规； 2、规模化畜禽养殖环境管理严重滞后； 3、畜禽养殖场内部环境管理薄弱。 三、缺乏实用的畜禽粪便处理技术第二章 畜禽养殖生产及污染物排放 第一节 养猪场生产及排污 第二节 养牛场生产及排污 第三节 养鸡场生产及排污 第四节 畜禽养殖场对环境的要求 表2-1 猪排粪量体重/kg20406080100限饲：饲料采食量 排粪量/kg0.911.431.430.711.950.992.471.262.991.54任饲：饲料采食量 排粪量/kg1.390.691.950.932.311.

21、182.771.423.231.66Yf = 0.530 F - 0.049， Yf -粪便排泄量；F-饲料采食量幻灯片25 表2-2 猪排尿量体重/kg20406080100饮水量/kg5.125.586.046.506.96尿排泄量/kg2.452.652.853.053.26YU = 0.205 + 0.438 W， YU -尿排泄量；W-饮水量幻灯片26 表2-3 猪生长阶段粪尿排泄量体重/kg20406080100限饲粪尿量/kg2.883.363.844.324.79任饲粪尿量/kg3.143.584.034.474.92幻灯片27表2-4 年出栏万头猪场粪污水排放量项目饲养周期/

22、d存栏数量/头平均排粪尿/kg/头.d平均冲洗水量/kg/头.d产生污水量/t/d母猪3655006.723018.36公猪365256.41260.81仔猪4913802.911017.82 育肥猪10529205.952075.77 总排泄量-112.8冲洗用水量： 传统养殖干清粪工艺，平均每头猪冲洗水量10-15L； 规模化猪场水泡粪工艺，平均每头猪冲洗水量20-25L； 规模化猪场水冲粪工艺，平均每头猪冲洗水量35-40L。 表2-5 牛粪污排泄量项目1-6月龄小牛12月龄小母牛18月龄小母牛12月龄小肉牛成年牛体重/kg140270380400500 粪尿量/L/d714212745

23、养牛场冲洗水量为：500-800L/头.d地面平养肉鸡 鸡的肠道短，对饲料的消化吸收能力差，饲料中约有70%-80%的营养成分未被消化吸收而排出体外，鸡粪中粗蛋白含量高达25%-28%。 养鸡场每只鸡日排泄粪量为：0.1-0.11 kg/只.d；养鸡场冲洗水用量为：1.10-1.25 kg/只 第三节 家畜在生态系统中的位置 一、家畜粪便与生产者的关系二、家畜粪便与分解者的关系（一）土壤微生物种类、生物量及其意义 1、土壤微生物种类 2、土壤微生物量及其意义 3、土壤有机质 4、土壤矿化作用（二）分解者在家畜粪便转化过程中的作用 1、氮素 2、磷素 3、钾素 第三节 家畜在生态系统中的位置 （

24、三）影响分解者利用家畜粪便的因素 1、水分，60%-80%适宜。 2、温度，分解有机物最适温度25-35。 3、有机物的碳氮比，C/N为20时最佳。 4、pH值，5-8时，最利于微生物分解有机物。 5、其它养分，重金属，如锌、锰、铜、钼等过量，对土壤微生物产生毒害，微生物活性降低，数量减少。 第三节 家畜在生态系统中的位置 三、家畜粪便的施用与土壤肥力 1、增加土壤有机质，改善土壤养分状况，改善土壤结构，提高土壤肥力； 2、有机肥料为微生物活动提供大量的能源物质； 3、促进土壤增氮保肥，调控土壤氮素平衡； 4、提高土壤磷素含量，维持土壤磷平衡； 5、施用有机肥，提高土壤加速利用率； 6、施用粪

25、肥可显著提高土壤中各种酶活性，促进土壤养分转化利用。 第三节 家畜在生态系统中的位置 四、家畜粪肥施用与生态平衡 目前我国化肥的平均有效利用率比国外低10%-15%。近年来，我国化肥施用量不断增加，但化肥使用效果呈下降趋势，与有机肥的施用量急剧减少有关系。 土壤有机质不足，易造成化肥流失，降低化肥有效利用率。有机肥与化肥配合施用，可合理利用资源，改良土壤，培肥地力，用地与养地相结合，提高土壤生产力水平，可更好地利用农田土壤、保护农业生态平衡。 本章思考题： 1、名词解释：土壤微生物量、土壤有机质、 土壤矿化作用、腐殖质 2、家畜粪便主要化学性状？ 3、家畜粪便与生产者、分解者的关系？ 4、施用

26、有机肥对农业生态平衡的影响？ 畜禽养殖业的环境管理 畜禽养殖污染防治基本原则 养殖场的正确选址与合理布局 畜禽养殖废物资源化利用 第四章 畜禽养殖污染环境管理与防治途径 第一节 畜禽养殖业环境管理 一、发达国家和地区畜禽养殖业的环境管理 1、加拿大：认为对畜禽养殖场建设进行管理是控制畜禽污染的重要措施，通过对畜禽养殖场建设的管理，就控制了畜禽养殖污染的源头。因此，加拿大实行了新办牧场审批制度，对畜禽粪便环境污染的管理主要采取畜牧业与农业高度结合的方式，并且以充足的土地进行消化作为解决畜禽污染的出发点。同时家禽养殖场建设的管理，严格核发生产许可证，并对养殖场污染防治实性强制性技术规范。 第一节

27、畜禽养殖业环境管理 一、发达国家和地区畜禽养殖业的环境管理 2、美国：美国在国家总的法律条文中有规定，在各州的环境立法中制度化，再在下一级地方政府法律条文中细化，构成了畜牧环境污染的三位一体的环境管理体系，使得畜牧业环境污染得到有效控制。 3、英国：英国被认为是基本无污染的国家，与其完善的环境管理系统分不开。 4、其他发达国家和地区 第一节 畜禽养殖业环境管理 一、发达国家和地区畜禽养殖业的环境管理 5、发达国家和地区畜禽污染防治管理经验 （1）加强畜禽养殖场建设 管理； （2）实施种养区域平衡一体化； （3）控制畜禽粪便施用量； （4）要求污染治理并达标排放； （5）制定优惠政策； （6）形

28、成法律、法规和技术规范的完整体系； （7）污染转移策略。 第一节 畜禽养殖业环境管理 二、我国畜禽养殖业的环境管理 1、国家层次上的畜禽养殖环境管理政策 关于畜禽养殖业粪污管理的专项法规在2000年以前几乎没有。在我国的环境保护法、大气污染防治法、水法、固体废弃物污染环境防治法中均为涉及畜禽粪污污染控制。 2001年5月和12月，国家环保总局分别颁发：畜禽养殖污染防治管理办法、畜禽养殖业污染物排放标准和畜禽养殖业污染防治技术规范。2009年9月30日，国家环境保护部发布畜禽养殖业污染治理工程技术规范（），此标准自2009年12月1日实施。 2、地方性的畜禽养殖环境管理政策 （1）上海市 （2）

29、北京市 （3）杭州市 （4）台湾省 3、我国与发达国家畜禽污染防治管理的比较（1）发达国家具有完整的法律体系，我国尚属起步阶段；（2）国外法规系统全面，我国在某些方面空白；（3）立法重点不同；（4）不断完善畜禽污染防治法律和法规；（5）法律手段与经济手段相结合。 第一节 畜禽养殖业环境管理 我国规模化畜禽养殖污染防治必须以充分利用资源为出发点，对养殖业的全过程污染防治。从源头及生产过程中减少污染物产生、排放，提倡农牧结合、种养平衡、综合利用，实现养殖污染物零排放；另一方面建立严格的法规、标准，通过立法促使养殖场采取污染防治措施. 第二节 畜禽养殖污染防治基本原则 一、减量化原则：即通过养殖结构

30、调整及清洁生产减少畜禽粪污的产生量； 二、资源化原则：是养殖污染防治的核心，充分利用粪污资源，使其便废为宝； 三、无害化原则：利用之前进行无害化处理，使其对家畜生长生产、作物生长、环境无害、无污染； 四、生态化原则：畜牧业回归农业，种植业与畜牧业结合，实现生态系统良性循环； 五、产业化原则：粪便堆肥、污水处理产业化。 第三节 养殖场的正确选址、合理布局与清洁生产 一、畜禽养殖场场址选择 1、选择养殖地域：（1）生活饮用水水源保护区、风景名胜区、自然保护区、城市和城镇居民区等人口集中地区以及其他禁养区域内禁止建设养殖场；（2）要求集约化养猪场周围3000m内无大型化工厂、矿场、皮革厂、肉品加工厂、屠宰场及其他牧场污染源；（3）场址距离交通要道、公共场所、居民区、城镇、学校1000m以上，原理医院、畜产品加工厂、垃圾污水处理厂2000m以上