由于近些年消費者對肉類的需求不斷增長，全球養(yǎng)豬業(yè)規(guī)模也在快速增加。過去50年，全球生豬年產(chǎn)量有所增加，2018年達到約1.2億t。預(yù)計2030年豬肉總消費量將增長13%，到2050年將增長22%。目前，全球主要的豬肉生產(chǎn)國是中國（占全球產(chǎn)量的45%），其次是美國、德國、西班牙和越南，這五個國家占世界豬肉產(chǎn)量的近65%。畜牧業(yè)的快速擴張導(dǎo)致養(yǎng)殖場廢棄物增加，尤其是豬糞，而規(guī)模養(yǎng)殖場產(chǎn)生的大量豬糞對環(huán)境有嚴重的負面影響，首先，堆積的糞便會產(chǎn)生難聞氣味，主要是由于蛋白質(zhì)的厭氧分解，其次，糞污中的氮和磷化合物會污染土壤和水體。在生豬飼養(yǎng)管理中，豬糞的化學成分取決于許多因素，包括動物的各個生長階段以及喂養(yǎng)管理方式。豬場中產(chǎn)生的糞污是尿液、糞便和水組成的混合物。液體組分主要包含含氮化合物（包括氨、銨化合物、硝酸鹽）和有機物。固體部分主要包含磷酸化合物，主要以無機形式（占總P含量的74%～87%）和有機化合物存在。

1、生豬糞污危害

1.1氣體

畜牧業(yè)是溫室氣體排放的主要來源，約占所有農(nóng)業(yè)排放量的66%。此外，處理豬糞會導(dǎo)致淡水系統(tǒng)中的陸地酸化和富營養(yǎng)化，而在儲存和運輸過程中釋放氣體會加劇這些環(huán)境問題。因此，豬場糞污的不當管理會對環(huán)境、人類、動物健康以及氣候變化產(chǎn)生重大影響。

生豬糞污中會排出氨（NH3）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和硫化氫（H2S）等氣體，這些氣體由糞便中的微生物呼吸產(chǎn)生（細菌不用氧氣進行呼吸，而是利用氮和硫等無機來源）。NH3可引起眼疾和嚴重的呼吸系統(tǒng)惡化。雖然NH3通常不致命，但是長期暴露和接觸會對人和動物呼吸系統(tǒng)的健康有嚴重影響，就像人類吸入NH3會對呼吸系統(tǒng)造成影響一樣，其他牲畜也容易受到感染。在豬中，NH3濃度到達50 ppm，會使預(yù)期的生產(chǎn)性能和健康狀況下降，若豬只長期暴露在NH3濃度300 ppm左右會引起抽搐。CO2似乎不像其他糞便氣體那樣構(gòu)成威脅，但是，從它可以替代血液中的氧氣的角度來看，它是危險的。中等濃度的CO2可導(dǎo)致呼吸急促和頭暈，但是需要注意人類在死亡前可以忍受CO2濃度高達260 000 ppm，而豬只能忍受200 000 ppm。CH4從人類短期呼吸的角度來看不是一個嚴重的問題，但如果在帶有糞便堆放的建筑物中，并且通風不當，則可能會導(dǎo)致頭痛和窒息。此外，CH4在糞便液體頂部的泡沫中會大量積聚，并且高度易燃。H2S是最容易在養(yǎng)殖場造成人員與動物死亡的氣體，被認為是最危險的氣體。這種氣體很容易沿著地面和狹窄空間（如糞便堆積的空間）傳播，它會導(dǎo)致鼻子中的神經(jīng)細胞麻痹，從而使嗅覺功能減弱，在氣體濃度達到700～1 000 ppm時，會導(dǎo)致人迅速失去意識，并在幾分鐘內(nèi)死亡。

1.2重金屬

通常，將動物糞便施用于農(nóng)業(yè)用地，以提高土壤肥力和有機質(zhì)含量。然而，這種做法也會導(dǎo)致嚴重的環(huán)境問題，例如地表水的硝酸鹽和磷酸鹽污染。動物糞便施用引起的另一個重要問題是重金屬污染，因為動物糞便含有高濃度的金屬（Cu、Zn、As、Cd）。由于長期在農(nóng)田施肥中使用，糞便中的重金屬殘留物會積聚在表層土壤中。重金屬的積累不僅會影響土壤肥力和產(chǎn)品質(zhì)量，還會通過雨水和徑流促進重金屬遷移到更深層的地下水中。有研究表明通過檢查農(nóng)場環(huán)境田間供水和排水系統(tǒng)中動物飼料、糞便和沉積物中的重金屬水平來評估豬場糞便中的重金屬危害，與雞糞和牛糞相比，豬糞可能造成更高的重金屬污染風險，Sager報道，奧地利豬糞中的平均銅含量為282 mg/kg。同樣，對英格蘭和威爾士糞便的調(diào)查通常發(fā)現(xiàn)豬糞漿中的Cu含量為350 mg/kg。然而，Dong等人發(fā)現(xiàn)中國長江三角洲大城市杭州養(yǎng)豬場的豬糞中的平均銅濃度要高得多，為1 018 mg/kg。這些動物飼料中的礦物添加劑會與糞便生產(chǎn)一起使得重金屬積累并增加對環(huán)境污染的風險。

1.3抗生素

由于消費者對動物源性食品的需求不斷增長，導(dǎo)致了集約化和大規(guī)模的畜牧生產(chǎn)，從而產(chǎn)生了大量的糞便，而像生豬等動物所排泄的糞便對環(huán)境都會產(chǎn)生各種負面影響。一方面，由于抗生素在動物體內(nèi)吸收之后的排泄量很大，因此經(jīng)常在牲畜糞便中檢測到抗生素。四環(huán)素類、青霉素類和磺胺類抗生素是動物使用抗生素量最大的，分別占獸用抗生素總銷售額的32%、26%和12%。對于豬的糞便排泄物，雖然豬胃腸道微生物群中含有多種已知支持宿主健康的細菌，但它們也可能是耐藥基因的來源。集約化豬場的特點是細菌載量高，高抗菌素的存在會促進抗菌素耐藥菌（ARB）和抗生素耐藥基因（ARG）的發(fā)生。此外，腸道微生物群的紊亂可能會增強ARG轉(zhuǎn)移或增加動物脫落的ARB豐度。通常，對于動物攝入的抗生素給藥劑量中，超過一半的抗生素原封不動地從尿液和糞便中排泄。只有少數(shù)抗生素被宿主動物部分代謝，產(chǎn)生活性微生物或無活性代謝物。在飼喂磺胺哌嗪、磺胺氯吡嗪、磺胺喹嗪和磺胺喹嗪的育肥豬中，排泄率隨著相應(yīng)磺胺類藥物極性的降低而增加，磺胺喹嗪（85%）和磺胺氯哌嗪（62%）在13 d后排泄率最高。此外，磺胺地莫嗪和磺胺嗪的排泄率分別為38%和43%。根據(jù)抗生素的物理化學特性和對土壤成分的分析可知，這些抗生素化合物可能保留在糞污改良的土壤中，或者可能通過浸出或徑流轉(zhuǎn)移到地下水和地表水中。此外，污染物可以通過水長距離攜帶并影響整個水生生態(tài)系統(tǒng)。此外，降解速率因抗生素類型而異，在許多情況下，降解速率可能非常低，當在土壤中存在長達30 d時，這些化合物可能會被農(nóng)作物吸收，在那里它們積累，然后進入食物鏈。

2、豬場分類

與養(yǎng)豬場技術(shù)解決方案相關(guān)的長期研究經(jīng)驗可以將它們分為三種類型。

2.1封閉式大型養(yǎng)豬場

封閉式大型養(yǎng)豬場是一個自給自足的“單一系統(tǒng)”，生產(chǎn)和加工直接在農(nóng)場進行，不涉及外部參與者。其特點是豬糞加工場所和儲存能力充足；在具有成本效益的運輸距離內(nèi)有足夠的農(nóng)業(yè)用地來施用生產(chǎn)的所有有機肥料；擁有的飼料廠和肉類加工廠；種植自用作物用于飼料和銷售，以及直接銷售豬肉和副產(chǎn)品。

2.2組合式大型養(yǎng)豬場

組合式大型養(yǎng)豬場是一個“單一系統(tǒng)”，外部參與者的參與最少。與封閉式農(nóng)場相比，它沒有飼料廠，而是購買飼料。可用的農(nóng)業(yè)用地不足以施用生產(chǎn)的所有有機肥料。因此，這樣的農(nóng)場租用一些土地用于施肥，有時會導(dǎo)致不經(jīng)濟的運輸距離。

2.3開放式養(yǎng)豬場

開放式養(yǎng)豬場是一個涉及許多外部參與者的“單一系統(tǒng)”，它與組合式農(nóng)場的不同之處在于，豬糞加工和有機肥料田間施用都交給了第三方。

3、糞污處理方式

因營養(yǎng)成分高，豬糞長期以來一直被認為是一種寶貴的農(nóng)業(yè)資源。利用豬糞的最常見方法是通過液體豬糞（LPM）施肥：LPM富含氮、磷和鉀，是植物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。如果施用得當，LPM可以幫助提高土壤肥力和作物產(chǎn)量，同時減少對化肥的需求。

3.1豬糞直接還田

新鮮豬糞中含有多種有機物，包括氮0.5%、磷0.25%和鉀肥0.5%，除此之外，它還含有膠體狀的腐植酸，可以改善土壤的碎裂結(jié)構(gòu)，加強土壤儲水能力和土壤通風，促進農(nóng)作物的生長。據(jù)統(tǒng)計，一頭豬一年可排泄糞便約2～2.5 t，其施肥成分如轉(zhuǎn)化為肥料，其施肥成分約為50 kg硫酸銨、27.5 kg過磷酸鈣和20 kg硫酸鉀。施用鮮豬糞在農(nóng)田中，一方面可以提高每hm2糧食產(chǎn)量約50 kg，同時還可以提高土壤肥力，實現(xiàn)資源化利用。同時，豬糞中的病原微生物也會對環(huán)境以及人類健康造成危害。此外，豬糞在環(huán)境中的的自潔能力有限，如果施肥過多，很容易產(chǎn)生污染，因此豬糞的施用率也相當有限。

3.2加工飼料

利用豬糞加工飼料是畜禽糞便綜合利用的重要途徑，也是節(jié)約糧食資源的重要舉措。豬糞中的總蛋白質(zhì)值幾乎高于其攝食的飼料。此外，豬糞中還含有其他基本營養(yǎng)成分，如粗纖維、鈣、磷、礦物質(zhì)、微量元素、各種維生素。豬糞中的大多數(shù)維生素含量高于它們的基本飼料。所以對于堆積的豬糞要立即處理，避免快速分解和營養(yǎng)價值下降。在豬糞處理中，目前使用的主要用做干飼料、青貯飼料氨化和發(fā)酵。加工后的豬糞可用作加工反芻動物、豬、魚等的飼料，特別是用于魚飼料，10～23.61 kg豬糞可生產(chǎn)約1 kg水狀魚飼料和雜食性魚飼料，一頭豬的糞便可生產(chǎn)約50 kg魚飼料。

3.3沼氣發(fā)酵

在厭氧條件下，微生物通過分解代謝使有機物質(zhì)最終產(chǎn)生沼氣和污泥的一系列過程稱為沼氣發(fā)酵。沼氣發(fā)酵后，可以大大減輕豬糞的氣味，通過厭氧發(fā)酵可以殺死豬糞中存在的大部分寄生蟲、蟲卵和一些病菌。沼氣發(fā)酵意味著將豬糞從廢物轉(zhuǎn)化為資產(chǎn)。發(fā)酵后產(chǎn)生的甲烷可以作為燃料，含有大量有機物的沼液殘渣可以作為良好的有機肥料，可以提高土壤的肥力，改善土壤狀況，防止土壤板結(jié)，減少肥料的實際使用。

3.4動物繁殖

豬糞可以用來繁殖蚯蚓和蛆蟲。蚯蚓處理垃圾的能力很強，能分解豬糞中的生物蛋白和其他營養(yǎng)成分，既有環(huán)境價值，又有經(jīng)濟意義。蚯蚓分解的糞便不僅具有較好的施肥效果，而且可以避免農(nóng)田直接施用大量畜禽糞便造成環(huán)境污染。蛆蟲富含蛋白質(zhì)，含有優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，既可用作禽畜和魚類的鮮活餌料，用于禽畜和魚類的幼體階段（如幼魚、雛雞等）及喜食活動餌料的動物（如牛蛙、觀賞鳥類等），更可作為替代魚粉的動物蛋白飼料。將新鮮的豬、雞、鴨等糞料先入池用農(nóng)富康糞便分解劑有效微生物發(fā)酵和降低糞便臭味。發(fā)酵好后送入蠅蛆養(yǎng)殖房。雜食性蛆蟲生長速度快，同時，它的繁殖方法簡單，經(jīng)濟效益高。而且，蠅蛆蛋白活性粉具有抗疲勞、抗輻射、延緩衰老、護肝、增強免疫力等作用，是較為理想的保健品。

3.5好氧堆肥發(fā)酵

豬糞好氧堆肥發(fā)酵是指豬糞利用好氧微生物，將有機物分解并產(chǎn)生腐殖質(zhì)促進植物生長的過程，同時，經(jīng)過好樣堆肥的豬糞也可使病原微生物失活。這是一種可以將豬糞轉(zhuǎn)化為有機肥料以改善土壤狀況的方式，幫助作物生長，將分解良好的豬糞作為有機肥料，不僅可以提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量，還可以改善土壤的物理和化學特性。目前，好氧堆肥方法已廣泛用于分解家禽糞便。在商業(yè)堆肥設(shè)施中，堆肥堆垛翻轉(zhuǎn)機通常用于大規(guī)模豬糞堆肥，將氧氣引入堆肥堆，有助于加速分解過程。豬糞是富含氮的有機材料，是平衡堆肥中C：N比例不可或缺的原材料。豬糞的管理使用需科學的規(guī)劃和管理，以確保其得到有效使用而不會對環(huán)境造成危害。在豬糞施用農(nóng)田過程中并避免在大量降雨期間或靠近地表水源時施用，防止徑流進入附近的水體。此外，一定要做定期的土壤測試，有助于監(jiān)測土壤養(yǎng)分水平并防止過度施用。

4、總結(jié)

畜牧養(yǎng)殖業(yè)在快速發(fā)展?jié)M足更多消費者需求的同時，隨之而來的便是環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展問題帶來的挑戰(zhàn)。要對養(yǎng)殖場糞污科學化、資源化處理，一方面需要增強養(yǎng)殖場（戶）環(huán)境保護意識，另一方面，需要政府、高校和優(yōu)秀企業(yè)聯(lián)合起來，促進技術(shù)革新共同打造綠色養(yǎng)殖環(huán)境，這是生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。科學合理的管理和利用養(yǎng)豬生產(chǎn)廢棄物（特別是糞便），這些廢物就可以被納入可重復(fù)使用和可回收的選擇中，從而更接近循環(huán)經(jīng)濟。