畜牧场的环境保护课件.ppt
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1、第八章 畜牧场的环境卫生防护,集约化工厂化规模化的畜牧业生产一方面大幅度地提高了畜牧业生产水平,增大了畜产品的数量另一方面给防止家畜疾病的发生与传播带来新的困难,并产生了大量家畜粪尿、污水等畜牧业生产废弃物。,畜牧场的环境保护的内容包括:一是防止畜牧场本身对周围环境的污染;二是避免周围环境对畜牧场的危害,以保证家畜健康和畜牧生产的顺利进行。,一、有关概念环境污染由于人为或自然的因素,使环境中本来的组成成分或状态以及环境素质发生了变化(即数量和质量发生变化),扰乱并破坏生态系统与人、畜正常的生活条件,对人、畜健康产生直接或间接甚至潜在的不良影响。包括污染物对大气、水体、土壤、生物等各自然环境的污
2、染。,自然净化在各种环境因素的正常平衡系统中,如渗入的一些有毒有害物质数量不多(即轻度污染时),各种环境因素能通过物理的、化学的和生物的作用降低污染物浓度或使其毒害作用完全消除的过程。也就是说,只有污染物数量增加到一定程度,超过了各环境因素正常平衡系统的净化能力时,才会造成平衡的破坏,使环境受到污染。,二、畜牧场环境污染的原因1.畜牧业经营方式及饲养规模的转变 2.畜牧场由农区、牧区转向城镇郊区 3.农业使用有机肥料逐渐转向使用化肥4.工农业废弃物对畜牧场环境的污染 5.饲料工业大发展,不合理使用添加剂和兽药而造成污染。,三、污染物质使畜牧场受到污染的物质有:工业生产过程中产生“三废”,农药和
3、化肥的残留物,以及畜产废弃物。可能造成污染的畜产废弃物有:家畜的粪尿;畜牧场的污水;场内剖检或死亡家畜的尸体;畜产品加工厂的污水及加工废弃物;畜牧场排散出的有害气体与不良气味;饲料加工厂的粉尘、畜舍内排散出的灰尘、畜牧场燃烧未尽的烟尘;屠宰场废弃的兽毛、蹄角、血液下水;孵化厂产生的废弃物死胚及蛋壳等。,第一节 空气污染,一、空气染污的概念空气污染就是指在空气的正常成分之外又增加了新的成分,或者使原有某种成分骤然增加,以至对人、畜和其它生物的健康产生了不良的影响,甚至会引起自然界的某些变化。,1.恶臭气味的产生畜牧生产对大气所造成的污染,主要是家畜的粪尿或畜产品加工厂等废弃物产生的一些有毒或有刺
4、激气味的混合气体。这些气体由畜舍或工作间经风机排出或是出于舍外的粪水出口、粪坑以及堆肥场等地,直接散发至畜牧场附近居民的上空,使之在空气中的数量增多,畜牧场产生的有害气体不利于人、畜的健康,而且影响家畜的生产性能。,这些混合气体种类繁多,很多是有机物的恶臭气味,例如脂肪族胺硫醇、硫化物、有机酸及粪臭素等,详见李p68表4-5。所有这些恶臭物质都可以对人、畜产生急性或慢性的毒害作用。,恶臭气体污染的范围和程度,取决于发生这些气味物体的数量多少。它们直接与畜牧场规模的大小、畜家饲养的密集程度、粪尿处理及施用的方法有关,有害气体的分布也直接受污染源距离、风速及风向、地形、地物、植被等因素的影响。,粪
5、尿中所含有机物可分成碳水化合物和含氮化合物。在有氧或无氧条件下分解出不同的物质。碳水化合物在有氧条件下分解释放热能,其产物为二氧化碳和水;而在无氧条件下,氧化反应不完全,可分解成甲烷、有机酸和各种醇类,这些物质略带臭味和酸味,使人产生不愉快的感觉。,含氮化合物主要是蛋白质,在酶的作用下,可分解成氨基酸,氨基酸在有氧条件下可继续分解,最终产物为硝酸盐类;而在无氧条件下可分解成氨、硫酸、乙烯醇、二甲基硫醚、硫化氢、甲胺、三甲胺等恶臭气体,有腐烂洋葱臭,腐败的蛋臭;鱼臭等各自特有的臭味。,2.影响恶臭气味扩散的因素(1)粪肥的动静状态(2)粪肥的不同施用方法(3)距污染源的距离(4)周围的环境条件,
6、3.恶臭气味强度的测定和表示方法恶臭气体含量可以用化学方法测定,但许多恶臭气体多为混合气体,至今还没找出怎样测定畜产恶臭气体的强度与臭味之间相关性的好方法。有毒有害气味的强弱与其浓度有直接关系,但一般的恶臭物质,其气味强弱与其毒性并不成正比。,各国对有毒有害恶臭气体臭味强度的表示方法各异。我国对恶臭强度的表示方法采用6级评价法。参见李p73表4-8,第二节 水体污染及防治,水体污染是指排入天然水体的污染物质改变了水体的组成并使水质恶化,给人畜带来危害。天然水体对排入其中的某些物质有一定的容纳限度,在这个限度范围内,天然水体能够通过自净作用使排入物质的浓度自然降低,不致引起危害,但如有过量物质排
7、入水体,超过了水体的自净能力,就会造成污染。,一、污染源与污染形式,1.腐败有机物质及富营养化现象碳水化合物和含氮化合物等腐败有机物,涉及范围广,排出量大,如不加处理,污染范围也非常大。腐败有机物在水中以悬浮或溶解状态存在,首先使水质混浊,水色污黄,气味恶臭,同时大量消耗水中的氧,使溶解氧含量迅速下降。,由于水体氮、磷养分增加,而使藻类大量增殖从而降低水体DO,危及渔业生产的现象称为水体的“富营养化”。水体富营养化,要重新恢复原貌很不容易。一般认为,当水中总磷大于20mg/m3,无机氮大于300 mg/m3,即可确定养分富集化了。,2.生物性污染及介水传染病 水体微生物含量在很大程度上取决于水
8、中有机物含量的多少。水体如受到病原微生物的污染,则可通过饮水、饲料或接触的方式导致介水传染病的流行。介水传染病的发生与流行,取决于水体受污染的程度以及病原微生物在水中生存的时间等因素。,直接从水中检查病原微生物,难度较大,所以对水中微生物的检测多选择“指示菌”来表示水质受粪便污染的情况。一般用大肠杆菌群作为水体受粪便污染的指示菌。因为:大肠杆菌群在粪便中数量多,易检出,其数值与污染程度成正比,而且其在水中不能自行繁殖增长,其存活时间也比病原微生物略长些。,粪便中仅次于大肠菌群的是粪链球菌,如水体中发现有这两种菌同时存在时,则表明水体是近期受粪便污染的。粪链球菌在家畜粪便中的数量往往大于大肠菌群
9、,即 FSFC所以近年来也有用FC/FS比值来区别人与家畜粪便污染。,家畜粪便大肠杆菌群与粪链球菌的比值(Fc/Fs)小于1.0,而人类的比值为4.4,因此,根据Fc/Fs比值即可判断污染源:Fc/Fs4.0表示受人粪便污染;Fc/Fs0.7表示受畜粪污染;Fc/Fs4或2表示混合污染,以人粪为主;Fc/Fs1或0.7表示混合污染,以畜粪为主;Fc/Fs2或1.0表示难以判定污染来源。,3.有毒物质的污染 污染水体的有毒物质种类很多,有无机物和有机物两类。无机性毒物中比较常见的有铅、汞、砷、铬、镉、镍、铜、锌、氟、氰化物以及各种酸和碱等;有机性毒物中有酚类化合物、聚氯联苯、有机氯农药、有机磷农
10、药、合成洗涤剂、有机酸、石油等。,4.致癌物质的污染 某些化学物质具有致癌作用,常见的如砷、铬、镍、铍、苯胺、34苯骈芘及其它芳香烃等。水中的致癌性物质主要来自工业废水,如石油工业、颜料工业、化学工业、燃料工业等的废水。致癌物质在水体中有的还能在悬浮物、基底污泥和水生生物体内蓄积。关于致癌物质污染水体后对人和动物健康引起的危害问题,已逐渐引起注意。,5.放射性物质的污染 天然水中放射性物质含量极微,在一般情况下对机体是无害的。由于人为的污染,例如有人工放射性元素侵入水体时,就可使水中的放射性急剧增强,引起机体内照射(射线电离能力射线)。生活饮用水水质标准规定:总放射性限量为0.1贝柯/升(Bg
11、/L);总放射性限量为1贝柯/升(Bg/L)。,二、污染的判定,水被污染后,原有的物理学、化学、生物学特性会发生某些变化。根据这些变化,就可以判定水被污染的程度。1.是否污染2.污染的性质3.污染程度 可根据各指标的升降幅度来判定。,三、水体污染的自净,水体受污染后由于自身的物理、化学和生物学等多种因素的综合作用,使水体在一定时间和条件下,逐渐消除污染的过程称“水的自净”。水体自净是自然界的一个有利因素,对污水有自然净化的辅助作用。,水体自净作用的几种形式:,1.混合稀释作用2.沉降和逸散3.日光照射4.有机物的分解5.水栖生物的拮抗作用6.生物学转化及生物富集,生物转化是指污染物在生物体内传
12、递过程中,有些物质可在生物体内转化成为某种新的物质,使其毒性进一步增强或降低的过程。无机汞在厌氧菌作用下可转化成一甲基汞、有氯化甲基汞(CH3HgCL)和碘化甲基汞(CH3HgI)和二甲基汞(CH3HgCH3)。,生物富集(生物浓集)有些物质通过食物链在各种生物体之间传递的过程中,沿着食物链,在生物体内的浓度逐渐增高的现象,称为生物富集或生物浓集。由于生物富集的结果,可使生物体内的污染物浓度提高千倍到几十万倍。例如:汞 海水 浮游生物 小鱼 大鱼0.0001ppm 0.001-0.002ppm 0.2-0.5ppm 1-5ppm,第三节 土壤的污染及防治,一、土壤污染的特点1.土壤污染影响的间
13、接性 土壤污染后所产生的影响都是间接的。2.土壤污染转化过程的复杂性 污染物进入土壤后,其转归过程比较复杂。3.土壤污染影响的长期性 土壤被一些污染物污染后其影响是长期的。4.土壤污染与水体污染,大气污染的相关性,二、土壤污染的途径及危害1.化学农药污染 2.不合理施肥引起的污染 3.污水灌溉引起的污染 4.工业废气引起的污染土壤的自净过程比较缓慢,而且复杂。,三、土壤污染的防治(一)控制和消除土壤污染源1.控制和消除工业“三废”的排放 大力推广闭路循环,无毒无害生产工艺。2.加强污灌区的监测和管理 3.开展农药污染的综合防治(1)农业病虫害的综合防治,(2)施药的安全期(3)积极发展高效、低
14、毒、低残留的农药新品种 4.合理施用化学肥料(二)治理土壤污染的措施 1.生物防治 2.施加抑制剂 3.增施有机肥,第四节 畜牧生产废弃物的处理和利用,一、粪便的无害化处理与利用(一)合理规划畜牧场(二)用作肥料1.土地还原法就是把家畜粪尿作为肥料直接 施入农田的方法。施入农田及时翻耕;及时施用。,2.腐熟堆肥法是将人、畜粪便与有机物、杂草等垃圾混合后,堆积起来,在湿度、温度、空气、养分等方面给微生物的生长、繁殖创造一个良好的环境,使微生物大量生长繁殖,从而使有机物分解、转化成为植物能够吸收利用的无机盐和腐殖质。堆肥过程中产生的高温(一般可达5070)及微生物的相互拮抗作用使病原体及寄生虫卵死
15、亡达到无害化的目的。,同时还能获得优质肥料,其施用量可比新鲜粪便提高45倍。堆肥发酵过程可分三个阶段:温度上升期好氧微生物繁殖旺盛,使容易分解的简单有机物分解,放出热量不断提高堆肥温度,条件适宜一般3 5天即可达50以上。北方冬季温度上升较慢,有时需要2 3周才能达到50。,高温维持期温度达到50以上后,便维持在一定的范围内。此时嗜热菌活动很旺盛,使肥料中的复杂有机物(如纤维素、半纤维素、蛋白质等)分解,开始形成比较稳定的腐殖质,嗜中温微生物(包括病原菌)和蠕虫卵很快死亡。如果温度继续升高到60以上,杀灭微生物的效果更好,维持1-2周即可杀死病原体、寄生虫卵、蝇蛆及农作物害虫。,温度下降期随着
16、有机质分解、放出热量减少、温度开始下降到50以下,高温菌逐渐减少,堆体塌陷缩小,堆内形成厌氧环境,厌氧性微生物开始活动,有机物分解变为腐殖质。成熟的堆肥呈棕黑色、松软,无特殊臭味,不招苍蝇,卫生上无害。,粪肥腐熟过程要经过生粪半腐熟腐熟过劲四个阶段,即粪肥中有机物质在微生物作用下进行矿质化和腐植化的过程。矿质化是微生物将有机质变成无机养分的过程,也就是速效养分的释放;腐植化则是有机物再合成腐植质的过程,也即是粪肥熟化的标志。,粪肥腐熟过程中微生物群落多而复杂,以好气腐生菌占多数,不同家畜粪便的微生物群落有较大差异,猪粪以氨化细菌多,有机磷分解菌次之,反硝化菌和纤维分解菌较少,硝化细菌更少;马、
17、牛粪亦不同,马粪中含大量高温纤维素分解菌,牛粪则是凉性肥料。,各种家畜粪肥种类不同,但所含有机物主要是碳水化合物和含氮化合物(1)碳水化合物 在有氧条件下,碳水化合物大部分分解为二氧化碳和水,并释放大量热能,而在无氧条件下,则大部分分解成甲烷、有机酸和各种醇类,并产生少量二氧化碳,其分解反应如下:C6H10O5+H2O C3H6O3+C2H5OH+CO2(乳酸)(乙醇)2C2H5OH CH3COOH+CH4(乙醇)(乙酸)(甲烷),(2)含氮化合物 主是蛋白质在酶作用下分解成多肽、酰胺、氨基酸;氨基酸分解时产生氨,在有氧条件下进一步经硝化细菌氧化成硝酸,此作用都发生在堆肥的外层,于是粪肥达矿质
18、化;在堆肥内部由于水分过多或压紧形成局部厌氧条件,几乎没有硝酸盐产生,有机质变成腐植质(黑色胡敏酸),所以此时粪肥既有大量速效氮被释放,能嗅到臭味,又有腐烂黑色的腐植质,这表明粪肥已腐熟,其腐熟度比较高。家畜尿中的含氮物质主要为尿素、尿酸等。其中以尿素分解速度最快,2天可完全分解,尿酸次之,马尿酸最慢,24天只分解全氮的23%。,堆肥中微生物的生长需要有碳,其蛋白质的合成需要有氮,平均每利用30份碳需1份氮。适宜的堆肥物料碳氮比为26-35:1。碳氮比大于35,则分解效率低,需时长;低于26,则过剩氮会转变成氨逸散于大气而损失。各种畜粪的碳氮比,大致为:猪粪7.14-13.4:1,羊粪为12.
19、3:1,马粪为13.4:1,牛粪为21.5:1。,粪便堆腐的方法有坑式及平地两种。坑式堆腐是我国北方传统的积肥方式,采用此种方式积肥要经常向圈里加垫料,以吸收粪尿中水分及其分解过程中产生的氨,一般粪与垫料的比例以1:3-4为宜。平地堆腐是将家畜粪便及垫料等清除至舍外单独设置的堆肥场地上,平地分层堆积,使粪堆内进行好气分解,为此,必须控制好堆腐的条件。,我国利用腐熟堆肥法处理家畜粪尿非常普遍,并有很丰富的经验;所使用的通气方法比较简便易行,例如将玉米秸捆或带小孔的竹竿在堆肥过程中插入粪堆,以保持好气发酵的环境。约经4-5天即可堆肥内温度升高至60-70,两周即可达均匀分解,充分腐熟的目的。近些年
20、,我国已普遍推广粪便与磷肥混合堆腐的方法。这种方法首先有增磷作用,其次有保磷及保氮作用,此外尚有一定解磷作用。,粪便经腐熟处理后,其无害化程度通常用二项指标来评定:(1)肥料质量 外观呈暗褐色,松软无臭。如测定其中总氮、磷、钾的含量,肥效好,速效氮有所增加,总氮和磷、钾不应过多减少。(2)卫生指标 首先是观察苍蝇孳生情况,如成蝇的密度、蝇蛆死亡率和蝇蛹羽化率;其次是大肠杆菌值及蛔虫卵死亡率;此外尚须定期检查堆肥的温度,(三)粪便的生物能利用粪便是具能量的有机物。潜存于粪便中的能量被微生物分解而释放的热能,叫“生物能”;1.沼气的生产沼气是一种无色、略带臭味的混合气体,主要成分是一种简单的碳氢化
21、合物。甲烷(CH4)占总体积的6075%,二氧化碳(CO2)约占25 40%,还含有少量的氧、氢、一氧化碳、硫化氢等气体。,一份甲烷与二份氧气混合燃烧,可产生大量热能,甲烷燃烧时最高温度可达1400。空气中甲烷含量达2530%时,对人畜有一定麻醉作用。在发酵的初期,粪尿等含有丰富有机物可被沼气池中的几种好气性微生物分解在氧气不足的环境中,厌气性菌开始活动,其过程大体上分为两个阶段:第一阶段为成酸阶段,由成酸细菌将碳水化合物、多糖、蛋白质等三类化合物分解成短链脂肪酸(乙酸、乳酸、丙酸)、氨气和二氧化碳;,第二阶段是沼气和二氧化碳的生成过程。粪便厌气发酵生产沼气过程的主要反应为:CH3COOH C
22、H4+CO2乙酸 甲烷CO2+4H2 CH4+2H2O4CH3CH2COOH+2H2O 4CH3COOH+CO2+3CH4,粪便产生沼气必备的条件,保持严格厌氧环境;沼气生产是利用厌氧的甲烷分解菌分解有机物的结果,因此,建造四壁不透气的沼气池,上面加盖密封,创造严格厌氧的环境是生产沼气的首要条件;需要充足的有机物;为保证沼气菌等各种微生物正常生长和大量繁殖,一般认为每立方米发酵池容积,每天加入1.6 4.8kg固形物为宜;,有机物中碳氮比以251较适当;此条件下产气系数较高,这个在进料时须注意适当搭配、综合进料;保持一定的池温(30 40);沼气菌生存温度范围为870,以3538最活跃,此时产
23、气快且多,发酵期约为1个月,如池温在15,则产生沼气少而慢,发酵期约为1年。温度对产气速度的影响见安p314表12-6,沼气池应保持合适的酸碱度(pH在6.47.2时产气量最高)。酸碱度可用pH试纸测试,一般情况下发酵液可能过酸,可用石灰水或草木灰中和。发酵池干物质与水的比例以110为宜。在发酵时对粪便应进行稀释,稀释不足会增加有害气体(如氨等)或积聚有机酸而抑制发酵,稀释过度会使耗水量增加并增大发酵池容积。,2.沼气发酵残渣的综合利用 家畜粪便经沼气发酵,其残渣中约95%的寄生虫卵被杀死,钩端螺旋体、福氏痢疾杆菌、大肠杆菌全部或大部被杀死(见李 p224表10-8),残渣还保留了大部分养分。
24、养分的多少取决于粪便的组成见安p311表12-5粪便中碳水化合物分解成甲烷逸出,蛋白质虽经降解,但又重新合成微生物蛋白,使蛋白质含量增加,其中必需氨基酸也有增加,如鸡粪在沼气发酵前蛋白质(占干物质%)为16.08,蛋氨酸为0.104,经发酵后前者为36.89,后者为0.715,使氨基酸营养更为平衡。因而畜粪经沼气发酵既回收了能量、减少了疾病的传播,其残渣还可作饲料、肥料等对粪便进行多层次的利用。,沼气发酵残渣作反刍家畜饲料效果良好,对猪如长期饲喂还能增强其对粗饲料的消化能力。沼气残渣可直接作鱼的饵料,可促进水中浮游生物的繁殖,从而增加了鱼饵,可使淡水养鱼增产2550%,发酵残渣不可作蚯蚓的饲料
25、。畜粪发酵分解后,约60%的碳素转变为沼气,而氮素损失很少,且转化为速效养分,因而肥效增高。,如鸡粪经发酵产气后,固形物剩下50%,这种废液呈黑粘稠状,无臭味,不招苍蝇,施于农田肥效良好。沼渣中含有植物生长素类物质,可使农作物和果树增产;沼渣还可作花肥;作食用菌培养料,增产效果亦佳。,(四)用作饲料 1.粪便的营养 见安p311表12-5 各种家畜粪便的化学成分和营养价值受多种因素的影响,如家畜的种类和类别,营养水平和日粮成分,养分摄入量和消化吸收力,生产性能,饲养管理和饲料损耗,粪便管理和处理系统,垫料及其它添加物,以及环境因素等。见李p223表10-7,2.粪便加工为饲料的方法(1)粪便酸
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