1、氮磷

畜禽粪便中含有丰富的氮磷，2020 年我国畜禽 养殖业排放总氮 (TN) 约 60 万 t 和总磷 (TP) 约 12 万 t［9］．动物种类不同，其粪便中含有的氮磷总量也 有所 差 异．有 研 究 表 明，奶 牛 粪 便 中 ω ( TN ) 和ω(TP) 范 围分别 为 0. 32 ～ 4. 13  kg·t －1  和 0. 228. 74 kg·t －1 ，猪粪中 ω(TN) 和 ω(TP) 范围为0. 205. 19 kg·t －1和 0. 39 ～9. 35 kg·t －1 ，而鸡粪中 ω(TN) 和ω(TP) 要显著高于牛粪和猪粪，范围分别可达 48 kg·t －1和2 ～6 kg·t －1  (表 1) ，这与不同类别禽畜体内营养吸收系统的差异性有关［10］．以禽类养殖为 例，鸡的消化道内基本上不存在消化饲料粗纤维的 酶，饲料中的粗纤维主要靠盲肠中的微生物分解．由 于鸡小肠内容物仅少量通过盲肠且停留时间短，使 得微生物对粗纤维的消化能力受限［10］，故鸡粪 中 TN 和 TP 含量更高.

有研究表明，畜禽粪便中的氮主要以负三价的 NH4  -N和正五价的NO3－-N 为主，而磷则以正五价的 磷酸盐为主．畜禽粪便中氮磷的污染途径主要是 通过渗透和雨水侵蚀,TN 的损失主要来自于NH4  -N 的渗透损失，少量NO3－-N 转化为 NH3  扩散到大气中 ; TP 的损失主要依赖于降雨侵 蚀，在短时降雨的条件下颗粒态磷(AP) 为主要损失 形态，在雨季，磷的主要损失形态为可溶性磷(SP) .

2、重金属

畜禽粪便中重金属的检出率较高，镉 ( Cd) 、锌 (Zn) 、铜 ( Cu ) 、铅 ( Pb ) 、铬 ( Cr ) 、砷 ( As) 、汞 (Hg) 和镍 ( Ni) 等在畜禽粪便样品中均有检出.畜禽粪便中 Zn 的检出量较高，平均值范围可达 178. 83 ～1 019. 98 mg·kg －1 ，尤其是在猪粪中的残留 较为突出．Li 等研究发现，在生猪粪便样品中 Zn  的检出量可高达4 638. 72 mg·kg －1．除 Zn 之外，Cu  和 Cr 在畜禽粪便中的检出率和检出量也较为显著， 两者的检出量平均值范围分别可达 56. 93 ～531. 37  mg·kg －1和 12. 27 ～58. 93  mg·kg －1．畜禽粪便 中高 含量的 Zn 和 Cu 等重金属残留与这些元素在动物 饲料中的大量添加有关．有研究表明各种饲 料中的 Zn 和 Cu 的添加含量通常可达数十至数百 mg·kg －1 ，在一些饲料中甚至可高达数千mg·kg －1 .  与 Zn 和 Cu 相比，Pb、Cd、Hg 和 As 含量相对较低， 但是这些元素的生态毒性效应较大，给土壤生态系 统造成的潜在生态风险也较高.

动物类型对其粪便中残留的重金属种类和含量 也具有一定的影响．有研究表明，猪粪和鸡粪中重金属含量较高，其中 Cu 和 Zn 超标率分别可高达69. 0% 和 66. 0%．相对于猪粪和鸡粪，牛粪和羊粪中重金属检出率和检出量较低．这可能是由于不同种类动物的养殖方式不同导致的，特别是饲料配比上的差异可直接影响畜禽粪便中重金属的残留.  在中国，生产和使用的鸡饲料和猪饲料中添加的 Zn 和 Cu 含量较高，而牛羊饲料配比中 Zn 和 Cu 的添加量则相对较低.

3、抗生素及抗性基因

畜禽养殖业对抗生素的消耗十分 巨大，几乎 是人类医用抗生素用量的两倍．2020 年我国用于畜牧业生产 ( 猪、牛和家禽) 的抗生素总量为 16万 t，且随着畜牧业产能的提升呈逐年上升趋势．抗生素作为抗菌剂、生长促进剂和疫苗等进入畜禽体内后，在动物肠道中的吸附性较弱，仅有小部分抗生素可以被代谢和吸收，50%～90% 的 抗生素将伴随粪便和尿液排出体外．国内外已有大量文献报道了畜禽粪便中抗生素残留情况， 其中检出率较高的抗生素种类主要有四环素类、 磺胺类和氟喹诺酮类等．这些抗生素均为广谱抗菌类药物，在动物饲养中常用来防止各类细菌性感染、立克次体病、衣原体病和支原体病等．有研究发现，猪粪和鸡粪中四环素类含量平均值分别为8 963  μg·kg －1 和9 669  μg·kg －1 ，磺胺类含 量平均值分别为2 279  μg·kg －1 和4 368  μg·kg －1 ， 氟喹 诺酮类含量平均 值 分 别 为 628  μg·kg －1 和 1 680  μg·kg －1．Martínez-Carballo 等,研究 证 实， 大密度养殖和抗生素过量使用是四环素类和磺胺 类药物在猪粪和鸡粪中残留的主要原 因．反刍动 物(牛和羊等) 由于消化生理与单胃动物差异较 大，抗生素体内停留时间和吸收率大于猪和禽类， 因此牛粪 中检出四环素类、磺胺类和氟 喹诺酮类 抗生素含量平均值明显低于猪粪和鸡粪，分别为 563 、41 和 709 μg·kg －1.抗生素的长期残留会产生选择性压力，诱导产 生抗 生 素 抗 性 基 因 ( ARGs ) 、可移动基因元件 (MGEs) 和抗生素抗性细菌 ( ARB) ．有研究表明，环境中四环素类、磺胺类和氟喹诺酮类等 ARGs 在畜禽粪便中的多样性和丰度均较为突出， 这与畜禽粪便中抗生素的污染种类与浓度密切相 关．Mu 等调查了我国北方多个畜禽养殖场畜禽 粪便中 ARGs 的种类和丰度，发现不同畜禽粪便中 ARGs 含量的总体趋势为 : 鸡粪＞猪粪 ＞牛粪，其中 四环素类和磺胺类 ARGs 多样性和丰度较为突出， 两者的 ARGs 相对丰度分别可达 10 －6 ～10 －3和 10 －510－2．ARGs 给生态系统带来的风险比抗生素本身更大．有研究表明，与牲畜相关的 ARB 和 ARGs 在 动物和人类中的流行率之间存在密切联系．因此，抗生素及其抗性基因对生态环境和人类健康的潜在风险已经成为全球关注的热点.

4、病原微生物

畜禽粪便是病原微生物繁衍的温床，有研究表明，畜禽粪便中含有大量的病毒、致病菌和寄生虫卵等．据统计，每年随畜禽粪便排至环境中的隐孢 子虫卵囊约 3. 2 × 1023 个，平均每 mL 粪尿混合物含 有 33 万个大肠杆菌和 69 万个大肠球菌，每升畜禽粪污中含有 190 个蛔虫卵和100个线虫卵．有研究证明，多数致病微生物及寄生虫卵在未经处理的畜禽粪便中可长期生存，如沙门氏菌和李斯特菌等细菌病原体能够持续生存 120 d，而蛔虫卵能够存活数年．畜禽粪便中含有多种可适应宿主或人畜共患的病原体，如大肠杆菌、沙门氏菌、轮状病毒和 贾第虫等，直接在土地上施用畜禽粪便将对环境和 健康构成威胁．以上微生物可能会污染粮食作物，通过食物链影响人类健康，甚至可能引发严重疾病，如李氏杆菌不仅能引起牛、羊流产和死胎，还能感染婴儿、孕妇、老年人和免疫功能较弱的人群， 引发败血病和脑膜炎等.

5、恶臭及温室气体

畜禽粪便长期堆放过程中会向大气中持续释放具有恶臭的气体，包括 NH3 、H2 S 、挥发性脂肪酸 (VFAs) 和对-甲酚等．其中，对-甲酚浓度高达 1. 228  mg · m－3［36］．与猪粪和牛粪相比，家禽粪便释放 NH3与有机硫化物的浓度相对较高，这可能与家禽饲料 添加蛋氨酸以预防疾病有关．有研究表明，在畜禽粪 便堆肥发酵过程中 φ( NH3 ) 可达4 100 × 10 －6 ，其可在高温环境下产生甲基硫醇和二甲基二硫醚等有害气体．这些气体不但气味难闻，而且具有刺激性， 会使人感到眼睛刺痛、头痛和呼吸困难，不仅严重 影响区域环境质量，造成空气污染，还会增加呼吸道 疾病感染率，给人类健康带来威胁［38］．更为重要的 是，畜禽粪便长期堆放向大气中排放大量 CH4 和 N2O等温室气体，有研究表明，两种温室气体的共同作用对预期全球变暖贡献率约为 20%．随着我 国对“双碳”目标的不断重视，提升畜禽粪污无害化 处理率，降低温室气体排放量，也是一项迫在眉睫的工作.

1、氮磷

畜禽粪便中含有丰富的氮磷，2020 年我国畜禽 养殖业排放总氮 (TN) 约 60 万 t 和总磷 (TP) 约 12 万 t［9］．动物种类不同，其粪便中含有的氮磷总量也 有所 差 异．有 研 究 表 明，奶 牛 粪 便 中 ω ( TN ) 和ω(TP) 范 围分别 为 0. 32 ～ 4. 13  kg·t －1  和 0. 228. 74 kg·t －1 ，猪粪中 ω(TN) 和 ω(TP) 范围为0. 205. 19 kg·t －1和 0. 39 ～9. 35 kg·t －1 ，而鸡粪中 ω(TN) 和ω(TP) 要显著高于牛粪和猪粪，范围分别可达 48 kg·t －1和2 ～6 kg·t －1  (表 1) ，这与不同类别禽畜体内营养吸收系统的差异性有关［10］．以禽类养殖为 例，鸡的消化道内基本上不存在消化饲料粗纤维的 酶，饲料中的粗纤维主要靠盲肠中的微生物分解．由 于鸡小肠内容物仅少量通过盲肠且停留时间短，使 得微生物对粗纤维的消化能力受限［10］，故鸡粪 中 TN 和 TP 含量更高.

有研究表明，畜禽粪便中的氮主要以负三价的 NH4  -N和正五价的NO3－-N 为主，而磷则以正五价的 磷酸盐为主．畜禽粪便中氮磷的污染途径主要是 通过渗透和雨水侵蚀,TN 的损失主要来自于NH4  -N 的渗透损失，少量NO3－-N 转化为 NH3  扩散到大气中 ; TP 的损失主要依赖于降雨侵 蚀，在短时降雨的条件下颗粒态磷(AP) 为主要损失 形态，在雨季，磷的主要损失形态为可溶性磷(SP) .

2、重金属

畜禽粪便中重金属的检出率较高，镉 ( Cd) 、锌 (Zn) 、铜 ( Cu ) 、铅 ( Pb ) 、铬 ( Cr ) 、砷 ( As) 、汞 (Hg) 和镍 ( Ni) 等在畜禽粪便样品中均有检出.畜禽粪便中 Zn 的检出量较高，平均值范围可达 178. 83 ～1 019. 98 mg·kg －1 ，尤其是在猪粪中的残留 较为突出．Li 等研究发现，在生猪粪便样品中 Zn  的检出量可高达4 638. 72 mg·kg －1．除 Zn 之外，Cu  和 Cr 在畜禽粪便中的检出率和检出量也较为显著， 两者的检出量平均值范围分别可达 56. 93 ～531. 37  mg·kg －1和 12. 27 ～58. 93  mg·kg －1．畜禽粪便 中高 含量的 Zn 和 Cu 等重金属残留与这些元素在动物 饲料中的大量添加有关．有研究表明各种饲 料中的 Zn 和 Cu 的添加含量通常可达数十至数百 mg·kg －1 ，在一些饲料中甚至可高达数千mg·kg －1 .  与 Zn 和 Cu 相比，Pb、Cd、Hg 和 As 含量相对较低， 但是这些元素的生态毒性效应较大，给土壤生态系 统造成的潜在生态风险也较高.

动物类型对其粪便中残留的重金属种类和含量 也具有一定的影响．有研究表明，猪粪和鸡粪中重金属含量较高，其中 Cu 和 Zn 超标率分别可高达69. 0% 和 66. 0%．相对于猪粪和鸡粪，牛粪和羊粪中重金属检出率和检出量较低．这可能是由于不同种类动物的养殖方式不同导致的，特别是饲料配比上的差异可直接影响畜禽粪便中重金属的残留.  在中国，生产和使用的鸡饲料和猪饲料中添加的 Zn 和 Cu 含量较高，而牛羊饲料配比中 Zn 和 Cu 的添加量则相对较低.

3、抗生素及抗性基因

畜禽养殖业对抗生素的消耗十分 巨大，几乎 是人类医用抗生素用量的两倍．2020 年我国用于畜牧业生产 ( 猪、牛和家禽) 的抗生素总量为 16万 t，且随着畜牧业产能的提升呈逐年上升趋势．抗生素作为抗菌剂、生长促进剂和疫苗等进入畜禽体内后，在动物肠道中的吸附性较弱，仅有小部分抗生素可以被代谢和吸收，50%～90% 的 抗生素将伴随粪便和尿液排出体外．国内外已有大量文献报道了畜禽粪便中抗生素残留情况， 其中检出率较高的抗生素种类主要有四环素类、 磺胺类和氟喹诺酮类等．这些抗生素均为广谱抗菌类药物，在动物饲养中常用来防止各类细菌性感染、立克次体病、衣原体病和支原体病等．有研究发现，猪粪和鸡粪中四环素类含量平均值分别为8 963  μg·kg －1 和9 669  μg·kg －1 ，磺胺类含 量平均值分别为2 279  μg·kg －1 和4 368  μg·kg －1 ， 氟喹 诺酮类含量平均 值 分 别 为 628  μg·kg －1 和 1 680  μg·kg －1．Martínez-Carballo 等,研究 证 实， 大密度养殖和抗生素过量使用是四环素类和磺胺 类药物在猪粪和鸡粪中残留的主要原 因．反刍动 物(牛和羊等) 由于消化生理与单胃动物差异较 大，抗生素体内停留时间和吸收率大于猪和禽类， 因此牛粪 中检出四环素类、磺胺类和氟 喹诺酮类 抗生素含量平均值明显低于猪粪和鸡粪，分别为 563 、41 和 709 μg·kg －1.抗生素的长期残留会产生选择性压力，诱导产 生抗 生 素 抗 性 基 因 ( ARGs ) 、可移动基因元件 (MGEs) 和抗生素抗性细菌 ( ARB) ．有研究表明，环境中四环素类、磺胺类和氟喹诺酮类等 ARGs 在畜禽粪便中的多样性和丰度均较为突出， 这与畜禽粪便中抗生素的污染种类与浓度密切相 关．Mu 等调查了我国北方多个畜禽养殖场畜禽 粪便中 ARGs 的种类和丰度，发现不同畜禽粪便中 ARGs 含量的总体趋势为 : 鸡粪＞猪粪 ＞牛粪，其中 四环素类和磺胺类 ARGs 多样性和丰度较为突出， 两者的 ARGs 相对丰度分别可达 10 －6 ～10 －3和 10 －510－2．ARGs 给生态系统带来的风险比抗生素本身更大．有研究表明，与牲畜相关的 ARB 和 ARGs 在 动物和人类中的流行率之间存在密切联系．因此，抗生素及其抗性基因对生态环境和人类健康的潜在风险已经成为全球关注的热点.

4、病原微生物

畜禽粪便是病原微生物繁衍的温床，有研究表明，畜禽粪便中含有大量的病毒、致病菌和寄生虫卵等．据统计，每年随畜禽粪便排至环境中的隐孢 子虫卵囊约 3. 2 × 1023 个，平均每 mL 粪尿混合物含 有 33 万个大肠杆菌和 69 万个大肠球菌，每升畜禽粪污中含有 190 个蛔虫卵和100个线虫卵．有研究证明，多数致病微生物及寄生虫卵在未经处理的畜禽粪便中可长期生存，如沙门氏菌和李斯特菌等细菌病原体能够持续生存 120 d，而蛔虫卵能够存活数年．畜禽粪便中含有多种可适应宿主或人畜共患的病原体，如大肠杆菌、沙门氏菌、轮状病毒和 贾第虫等，直接在土地上施用畜禽粪便将对环境和 健康构成威胁．以上微生物可能会污染粮食作物，通过食物链影响人类健康，甚至可能引发严重疾病，如李氏杆菌不仅能引起牛、羊流产和死胎，还能感染婴儿、孕妇、老年人和免疫功能较弱的人群， 引发败血病和脑膜炎等.

5、恶臭及温室气体

畜禽粪便长期堆放过程中会向大气中持续释放具有恶臭的气体，包括 NH3 、H2 S 、挥发性脂肪酸 (VFAs) 和对-甲酚等．其中，对-甲酚浓度高达 1. 228  mg · m－3［36］．与猪粪和牛粪相比，家禽粪便释放 NH3与有机硫化物的浓度相对较高，这可能与家禽饲料 添加蛋氨酸以预防疾病有关．有研究表明，在畜禽粪 便堆肥发酵过程中 φ( NH3 ) 可达4 100 × 10 －6 ，其可在高温环境下产生甲基硫醇和二甲基二硫醚等有害气体．这些气体不但气味难闻，而且具有刺激性， 会使人感到眼睛刺痛、头痛和呼吸困难，不仅严重 影响区域环境质量，造成空气污染，还会增加呼吸道 疾病感染率，给人类健康带来威胁［38］．更为重要的 是，畜禽粪便长期堆放向大气中排放大量 CH4 和 N2O等温室气体，有研究表明，两种温室气体的共同作用对预期全球变暖贡献率约为 20%．随着我 国对“双碳”目标的不断重视，提升畜禽粪污无害化 处理率，降低温室气体排放量，也是一项迫在眉睫的工作.