УДК 631.95:636.2/.4
Экологическая обстановка на животноводческих
комплексах, фермах, птицефабриках
и прилегающих к ним территориях
«ВНИИ Агроэкоинформ»
Аннотация
Рассматриваются результаты исследований по экологической обстановке на животноводческих комплексах, фермах и птицефабриках и влияние животноводческих отходов на окружающую среду.
Ключевые слова: ЖИВОТНОВОДЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ, ФЕРМЫ, ПТИЦЕФАБРИКИ, ЗАГРЯЗНЕНИЕ, НАВОЗ, ПОМЕТЫ, ПОМЕТНЫЕ СТОКИ, ПОЧВА, ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ, АЗОТ, ФОСФОР, КАЛИЙ
______________________________________________________________________
Анализ реформ, проведенных в сельском хозяйстве за последние годы, показал, что, несмотря на попытки разукрупнить бывшие совхозы и колхозы с целью перехода на рельсы фермерского хозяйствования, удельный вес крупных животноводческих комплексов остается значительным.
Среди комплексов, производящих молоко и говядину, по-прежнему выделяются молочные, мясные и племенные хозяйства. Комплексы по производству молока включают предприятия на 400, 600, 800, 1200 и 2000 коров, по выращиванию и откорму молодняка КРС – на 5 и 10 тыс. голов в год, по откорму КРС на площадках – на 5, 10, 20, 30 тыс. скотомест.
Остаются действующими, несмотря на некоторое сокращение, комплексы по выращиванию и откорму свиней на 12, 24, 54, 108, 216 тыс. голов в год.
Сохранение и продолжающееся функционирование крупных животноводческих комплексов объясняется высокой степенью механизации и автоматизации технологических операций на комплексах, позволяющих иметь высокую производительность труда, эффективно, с высокой окупаемостью, использовать корма и, как следствие, резко снижать себестоимость продукции.
Вместе с тем, как показывают результаты наблюдений, эксплуатация крупных животноводческих комплексов сопровождается ухудшением экологических условий окружающей их природной среды. Технологии производства продукции на комплексах, особенно крупных свиноводческих, предусматривают, в основном, бесподстилочное содержание животных, когда экскременты удаляются с помощью гидросмыва.
При такой технологии накапливается огромное количество навозных стоков, которые, в зависимости от вида животных и мощности животноводческих комплексов, составляют от 100 до 7000 куб. м в сутки.
Жидкий навоз представляет собой полидисперсную систему, включающую воду, твердую фракцию и газообразные соединения.
Количество получаемого навоза зависит от вида животных, их возраста, способов содержания, состава кормов, величины поголовья и других факторов (табл. 1) [1, 2, 3].
Таблица 1. Выход навоза от одной свиньи [3]
Половозрастные группы | Количество навоза | |
кг/сутки | влажность, % | |
Хряки-производители | 11,1 | 89,4 |
Свиноматки холостые | 8,8 | 90,8 |
Свиноматки супоросные | 10,0 | 90,0 |
Свиноматки подсосные | 13,3 | 93,1 |
Поросята – отъем до 30 кг | 2,4 | 86,0 |
Свиньи – откорм до 40 кг | 3,5 | 86,6 |
Свиньи – откорм 41-80 кг | 5,1 | 87,0 |
Свиньи – откорм свыше 80 кг | 6,6 | 87,5 |
На одну голову в сутки в среднем на свинокомплексе с законченным циклом воспроизводства образуется 4,5 кг навоза влажностью 88,1%.
Влажность и состав навоза крупного рогатого скота зависят от качества и количества потребляемых кормов, направления продуктивности животных (мясное, молочное), их возраста и массы, вида применяемой подстилки, способа удаления навоза.
Среднее количество навоза, получаемое от единицы крупного рогатого скота, приведено в таблице 2 [4].
Таблица 2. Выход навоза и мочи от КРС
Половозрастные группы | Суточный выход от одной головы | |
навоза, кг | мочи, л | |
Быки-производители | 30 | 10 |
Коровы | 35 | 20 |
Телята 2-3 месяцев | 0,5 | 4 |
Телята до 6 месяцев | 5 | 2,5 |
Молодняк 6-12 месяцев | 10 | 4 |
Молодняк 12-18 месяцев | 20 | 7 |
Молодняк на откорме 6-12 месяцев | 14 | 12 |
Свыше 12 месяцев | 23 | 12 |
Влажность неразбавленного навоза крупного рогатого скота в среднем равна 86% при влажности кала 78,8% и мочи – 98,1%. Содержание золы в сухом веществе такого навоза составляет 16%. В зависимости от степени разбавления водой, жидкий навоз КРС содержит в растворенном или коллоидальном состоянии 9-17 % сухого существа, при влажности 92% и меньше. На фракции он практически не распадается. Плотность сухого вещества составляет 1250 кг в одном кубометре.
Объемы сточных вод промышленных комплексов существенно различаются в зависимости от применяемых систем удаления навоза. В частности, для транспортировки навозной массы на крупных свиноводческих комплексах используется система гидросмыва, при которой на один объем навоза расходуется 6-10 объемов технической воды. В результате образуется огромное количество навозных стоков влажностью более 98%, на обработку которых требуется до 30% средств от стоимости свинокомплекса. Но, поскольку при этом способе удается быстро удалить навоз из помещений, обеспечивая соблюдение зоогигиенических требований при содержании огромных поголовий животных и избегая появления инфекций, все эксплуатационные затраты считаются оправданными.
В таблице 3 показана зависимость объемов навозных стоков на животноводческих комплексах от способов их уборки и удаления [5].
Таблица 3. Объем сточных вод промышленных комплексов в зависимости от способов их удаления
Количество единовременно содержащихся голов | Выход экскрементов, тыс. куб. м/год | Выход стоков, тыс. куб. м/год | |
при самосплаве | при гидросмыве | ||
Производство свинины | |||
12000 | 36,0 | 52,4 | – |
24000 | 70,5 | 96,8 | 195,5 |
37000 | 114,0 | 181,0 | 332,5 |
73000 | 239,0 | 321,0 | 940,0 |
Производство говядины | |||
10000 | 94,8 | 113 | – |
20000 | 328,0 | – | – |
30000 | 493,0 | – | – |
Производство молока | |||
600 | 12,0 | 14,2 | 20,8 |
800 | 16,0 | 18,9 | 30,6 |
1200 | 24,0 | 28,5 | 46,0 |
Анализ данных таблицы свидетельствует, что при использовании воды в больших количествах для удаления навоза из животноводческих помещений количество навозных стоков резко увеличивается, что можно видеть на примере производства свинины. На комплексе по выращиванию 108 тыс. свиней в год образуется до 3-4 тысяч кубометров навозных стоков за сутки.
Содержание в навозе (навозных стоках) основных компонентов в значительной мере меняется в зависимости от разбавления водой, что видно из данных таблицы 4 [2].
Таблица 4. Химический состав жидкого навоза свиней и КРС, г/л
Показатель | Животноводческий комплекс | |
на 108 тыс. свиней | на 10 тыс. голов КРС | |
Величина РН | 7,1-7,2 | 6,0-7,7 |
Сухой остаток | 13,5 | 3,7-5,0 |
Взвешенные вещества | 12,4-20,9 | 1,2-8,6 |
ХПК | 7,6-40,0 | 5,0-11,7 |
БПК пятидневная | 3,0-6,7 | 1,8-9,2 |
Общий азот | 1,7-4,4 | 1,3-3,9 |
Аммиачный азот | 0,6-1,4 | 1,4-2,7 |
Фосфаты | 0,4-0,9 | 0,15-1,80 |
Калий | 0,6 | 0,25-1,90 |
Кальций | 0,14-0,40 | 0,3-0,6 |
Магний | 0,14-0,30 | 0,1-0,2 |
Натрий | 0,10-0,15 | 0,1 |
Гидрокарбонаты | 4,8-5,1 | 0,9 |
Хлориды | 0,1-0,6 | 0,12-0,90 |
Сульфаты | 0,2 | 0,4-0,45 |
Примечание: ХПК – химическое потребление кислорода,
БПК – биологическая потребность в кислороде
В хозяйствах РФ ежегодные объемы производства полужидкого и жидкого навоза, помета, навозных, пометных стоков превышают 300 млн. тонн [6].
В этом количестве удобрений содержится более 750 тыс. т азота, 310 тыс. т фосфора, 660 тыс. т калия, миллиарды жизнеспособных яиц и личинок гельминтов, потенциально способных вызвать эпидемии и эпизоотопии.
Вместе с бесподстилочным навозом, пометом в биосферу поступают многочисленные токсические соединения: соли тяжелых металлов, остаточные количества антибиотиков, дезинфицирующих веществ, экологически опасные газообразные соединения (меркаптаны, крезолы, фенолы, сероводород, аммиак, метан, всего более 130 наименований летучих веществ).
Согласно расчетам, бесподстилочный навоз и помет по уровню химического загрязнения окружающей среды в 10 раз более опасны в сравнении с коммунально-бытовыми отходами. По данным Всемирной организации здравоохранения, они являются фактором передачи более 100 видов различных возбудителей болезней животных и человека.
Поступая в открытые водоемы напрямую или через грунтовые воды, навозные стоки с животноводческих комплексов оказывают эвтрофирующее действие, что резко ухудшает качество воды и делает ее непригодной для водопользователей и биопланктона.
Неочищенные навозные стоки также загрязняют почву и снижают ее плодородие, нарушая структуру и гранулометрический состав.
Исходя из самоочищающей способности почвы, экологически безопасная утилизация всего объема бесподстилочного навоза и помета возможна на полях общей площадью 3,8 млн. га.
Однако отсутствие надежной, высокопроизводительной техники, необходимость снижения эксплуатационных, транспортных расходов во всех хозяйствах обусловили применение чрезвычайно высоких доз бесподстилочного навоза и помета. Площадь сельскохозяйственных угодий, используемых для утилизации данных видов удобрений, ограничена 1 млн. га. Дозы их внесения в среднем втрое превышают нормативные. Систематическое гиперинтенсивное применение бесподстилочного навоза и помета на одних и тех же полях с бессменным севооборотом нарушает процессы саморегулирования и самовозобновления плодородия почв, усиливает ее эрозию, химическое и биологическое загрязнение (табл. 5) [6].
Таблица 5. Влияние различных доз бесподстилочного навоза на санитарное состояние почвы [6]
Варианты | Санитарное состояние почвы | Количество микроорганизмов, тыс. шт./г почвы | ||||
коли- титр | титр анаэробов | тест термофилов | степень загрязнения | нитрофикаторы | денитро-фикаторы | |
Контроль | 0,1 | 0,1 | 0,01 | чистая | 68 | 22 |
Бесподстилочный навоз, N 300 | 0,01 | 0,001 | 0,001 | относительно безопасная | 101 | 222 |
Бесподстилочный навоз, N 700 | 0,001 | 0,0001 | 0,00001 | загрязненная, опасная | 190 | 524 |
ПДК = | 1,0-0,01 | 0,1-0,001 | 0,01-0,0001 |
Значительное загрязнение почвы, грунтовых и поверхностных вод происходит при хранении органических удобрений возле ферм на грунтовых площадках. При длительном хранении навоза в слое почвы 0-4 м содержится от 4950 кг/га (птицефабрика) до 6340 кг/га (ферма КРС) минерального азота, в том числе кг/га нитратного, или в 17-21 раз больше по сравнению с незагрязненной почвой.
Содержание нитратного азота в грунтовых водах на площадках хранения удобрений превышает содержание его в дренажных водах с поля в 2 раза, аммонийного азота – в 8 раз, фосфора – в 1172 раза, калия – в 106 раз (табл. 6) [6].
Таблица 6. Влияние длительного хранения органических удобрений на загрязнение почвы и грунтовых вод [6]
Объект | Глубина отбора, см | PH | N-O3 | N-H4 | PO4 | K |
мл/л | ||||||
Поле, дренажные воды | 100 | 6,9 | 9,8 | 0,23 | 0,02 | 4,0 |
Площадка для хра- нения органичес-ких удобрений | 70-80 | 7,6 | 18,6 | 1,94 | 23,45 | 425,0 |
Уровень заболеваемости населения в районах функционирования крупных животноводческих предприятий и птицефабрик в 1,6 раза превышает ее средний показатель в РФ. Районы расположения индустриальных животноводческих и птицеводческих объектов, как правило, являются экологически неблагополучными, в ряде случаев определяются как зоны экологического бедствия. Наибольший уровень экологических нагрузок испытывают поля утилизации бесподстилочного навоза и помета. Площадь полей, загрязненных органогенными отходами, в т. ч. отходами животноводства и птицеводства, в РФ превышает 2,4 млн. га, из которых 20% являются сильно загрязненными, 54% – загрязненными, 26% – слабозагрязненными.
Научными учреждениями РФ разработаны ресурсосберегающие, высокоэффективные технологии производства и использования органических удобрений, обеспечивающих высокую оплату их урожаем и сохранение окружающей среды от загрязнения, к числу которых относятся:
– технологии искусственной анаэробной очистки бесподстилочного навоза с получением биогаза;
– технологии самоочистки бесподстилочного навоза в каскаде биопрудов;
– технологии поверхностного внесения бесподстилочного навоза дождеванием;
– технологии поверхностного и внутрипочвенного внесения бесподстилочного навоза с помощью мобильного транспорта;
– технологии биоферментации и др.
Список использованных литературных источников
1. , , Мальцман , утилизация и влияние на природную среду сточных вод животноводческих комплексов. Обзорная информация. ВНИИТЭИСХ. – М. – 1979. – 24 с.
2. , , Мальцман технология обработки отходов животноводства и охране природы. – М.: Высшая школа. – 1984. – С. 15-18.
3. , , Матяш и утилизация навоза на свиноводческих фермах. ВНИИТЭИСХ. – М. – 1982. – С. 12-26.
4. , , Егорова и утилизация на фермах крупного рогатого скота. – М.: Животноводство. – 1981, №2. – С. 20-22.
5. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. – М. – 1975. – 21 с.
6. Проблема деградации, охраны и восстановления продуктивности сельскохозяйственных земель России. – М.: МСХ РФ, РАСХН. – 2007. – 75 с.
