吴建敏　徐　俊　董　渊　曹雪林　承尧兴　吴开贵

摘要 通过对30个奶牛、猪、禽规模养殖场饲料与废水中有机物、添加元素及限制元素进行检测与分析评价,结果发现,80%的养殖废水污染物与营养元素有线性关系,其相关强度按元素类别为添加元素>限制元素>有机物,其中氮、铜、铁、砷、锌、镁、铬、镉呈高度线性关系,氨氮、锰、汞呈中度线性关系,CODcr呈低度线性关系,磷、BOD5和铅则为非线性关系。在线性模型中砷、镁呈对应因子关系,其他均呈非对应多因子互作关系。经线性概率因子评价,营养元素中氮、铜、砷、锰为养殖废水污染物主要影响因子。

关键词 营养元素;畜禽养殖;废水污染物;相关性

中图分类号 X713 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2009)13-0266-02

畜禽废水污染物是指粪尿与冲洗水及其处理后排放废水中含有的各种有毒有害物质,包括病原微生物、寄生虫、有机物、无机元素、重金属以及残留农药与兽药等。目前对畜禽养殖污染物研究较多,主要以有机污染及宏观研究为主[1-3],饲料营养元素对畜禽养殖污染物的影响,仅局限于单一元素的迁移变化[4-6];但营养元素与养殖废水污染物因子间相关关系及其互作影响未见研究报道。本研究重点对规模养殖场饲料与废水中有机物、无机元素(添加元素)和重金属元素(限制元素)进行了检测与分析评价,探索相关关系与互作影响,筛选主要影响因子,为有效监控与治理养殖废水污染物提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 取样方案

按奶牛、猪、禽规模养殖场分类各10个,并按存栏量转换猪单位(按产污量折算1头奶牛=5头猪,50羽禽=1头猪),在800～100 000头范围内随机确定取样点。取饲料和废水样品各30份。饲料样品按饲料种类等分取样1kg;废水(包括尿混合废水及处理废水)取排放口废水为主,无排放口的取沉淀待外运废水,分3次混合取样5L。

1.2 检测参数

饲料检测水分(LW)、粗灰分(LA)、总氮(LTN)、总磷(LTP)、铜(LCu)、铁(LFe)、锰(LMn)、镁(LMg)、砷(LAs)、汞(LHg)、铅(LPb)、铬(LCr)、镉(LCd);废水检测总氮(WTN)、氨氮(WAN)、总磷(WTP)、化学耗氧量(CODcr)、生化耗氧量(BOD5)、铜(WCu)、铁(WFe)、锰(WMn)、锌(WZn)、镁(WMg)、砷(WAs)、汞(WHg)、铅(WPb)、铬(WCr)、镉(WCd)。

1.3 检测方法

饲料参数采用饲料标准检测方法,养殖废水采用水质测定标准方法,其中测定重金属采用微波消解方法对样品进行前处理。

1.4 数据处理

监测数据应用SPSS软件进行分析处理。按污染物性质及饲料添加类型分为有机物、添加元素和限制元素3个类别。通过回归分析选择最多2个营养元素与1个废水污染物建立线性模型(Model)。

1.5 分类评价

应用概率相加原理,建立线性概率因子评价方法,按线性模型(Model)中营养元素(Li)与相应污染物类别中污染物种类(Yj)的比值计为该营养元素的因子概率(Pi=Li/Yj);再将各类别该因子概率累加(Pt=∑Pi),并计算其概率比重(Pp=Pt/∑Pt),设定线性概率因子评价标准:当Pp<0.05时,则为小概率因子;0.050.1时,则为主要概率因子。

2 结果与分析

2.1 营养元素与废水污染物的相关性

在15个线性模型中,有9个为高度线性关系(1.0>R>0.7,P<0.05),占60%;有5个为中度线性关系(0.7>R>0.5,P<0.05),占33.33%;1个为低度线性关系(0.5>R>0,P=0.093),占7.67%。废水磷(WP)、BOD5和铅(WPb)与营养元素间不存在线性关系。按废水污染物元素类别分析,5个有机物中氮(WN)为高度线性关系,占20%;氨氮(WAN)为中度线性关系,占20%;CODcr为低度线性关系,占20%;磷(WP)与BOD5为非线性关系,占40%。6个添加元素中铜(WCu)、铁(WFe)、砷(WAs)、锌(WZn)、镁(WMg)均为高度线性关系,占83.33%;锰(WMn)为中度线性关系,占16.67%。4个限制元素中,铬(WCr)与镉(WCd)为高度线性关系,占50%;汞(WHg)为中度线性关系,占25%;铅(WPb)无线性关系,占25%。按对应因子分,仅砷(WAs)、镁(WMg)具有对应因子关系,其他均为非对应因子关系。

2.2 线性概率因子评价

根据饲料间与废水中有机物、添加元素、限制元素中出现的各营养元素因子概率比重,按设定的线性概率因子评价标准得出饲料水分(LW)、灰分(LA)、氨氮(LAN)、铅(LPb)、镉(LCd)5个小概率因子,概率比重(Pp)小计为0.11;磷(LP)、铁(LFe)、镁(LMg)、汞(LHg)、铬(LCr)5个中概率因子,小计为0.32;氮(LN)、铜(LCu)、砷(LAs)、锰(LMn)4个主要概率因子,小计为0.57。

3 结论与讨论

研究发现,养殖废水污染物受营养元素不同程度的影响,其中添加元素类污染物受营养元素影响最大,限制元素次之,有机物最小。表明养殖废水污染物主要受饲料添加元素影响,印证了添加元素畜禽消化吸收率低,而粪尿含量却很高的观点[7]。而且与粪便中添加元素释放向水体迁移的规律相吻合[8]。检测结果表明,废水污染物氮、铜、铁、砷、锌、镁、铬、镉与营养元素存在高度线性关系(R>0.7,P<0.05),氨氮、锰、汞为中度线性关系(0.7>R>0.5,P<0.05),CODcr为低度线性关系(R=0.445,P=0.094),而磷、BOD5和铅则为非线性关系。说明营养元素对80%的废水污染物有直接影响,其中砷、镁为对应因子直接影响,其他为非对应多因子互作影响。

线性概率因子评价结果表明,影响废水污染物的营养元素中,水分、灰分、氨氮、铅、镉为小概率因子,磷、铁、镁、汞、铬为中概率因子,氮、铜、砷、锰为主要概率因子。各类因子概率比重分别为0.11、0.32、0.57,主要概率因子以添加元素为主,与上述结论相一致。因此,饲料中氮、铜、砷、锰是影响废水污染物的重要参数。

4 参考文献

[1] 黄爱霞,邹晓庭.集约化畜禽养殖污染的现状及解决方法[J].甘肃畜牧兽医,2006,187(2):42-44.

[2] 李晓涓,杨丽娟.畜禽养殖污染是不容忽视的新的环境问题[J].环境保护科学,2005,32(129):56-57.

[3] 熊慧欣,赵秀兰,徐轶群.规模化畜禽养殖污染的防治[J].家畜生态,2004,24(4):249-251.

[4] 张利痒,纪海燕.饲料安全与环境污染治理[J].环境保护,2007(1):65-68.

[5] 石军,孙德文,陈安国.减少畜禽养殖污染的营养学途径[J].粮油食品科技,2002,10(3):33-34.

[6] TIM LUNDEEN.Modification to diet could reduce ordo[J].Feedstuff,2007(9):10-11.

[7] 徐伟朴,陈同斌,刘俊良,等.规模化畜禽养殖对环境的污染及防治策略[J].环境科学,2004,25(6S):105-108.

[8] 章明奎,顾国平.不同来源畜禽粪中磷铜锌化学形态及释放潜力研究[J].中国生态农业学报,2008,16(1):96-99.