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简介

被细菌污染的水是美国地表水受损的主要原因之一。虽然许多细菌在环境中自然存在，是许多生态系统过程的重要组成部分，但有些细菌可能导致疾病，因此值得关注。这些细菌(大肠杆菌0157:H7、沙门氏菌等)以及病毒(肠病毒、腺病毒等)和一些原生动物(隐孢子虫、贾第鞭毛虫等)被称为病原体。大多数存在于人类和其他温血动物的胃肠道中，随粪便排出。

在肠道和粪便中发现的一种细菌是大肠杆菌。大多数人称之为大肠杆菌。它是一种重要的粪便大肠菌群，可以帮助防止肠道内有害细菌的生长。虽然有一些大肠杆菌菌株会导致疾病，如大肠杆菌0157:H7(通常与食物中毒有关)，但大多数大肠杆菌是无害的。大肠杆菌的存在可以作为存在粪便污染的指标。

各国制定了水质标准，以限制在存在病原体时接触娱乐用水。在包括密歇根州在内的大多数州，用来确定娱乐用水是否超过水质标准的生物(指标)是大肠杆菌，尽管通常是其他细菌、病毒和原生动物引起了许多与游泳和摄入污染水有关的疾病。如果大肠杆菌以一定数量存在，那么病原体也会出现的可能性就会更大。

我们为什么不直接监测病原体呢?病原体种类繁多，经常发生变异，测量起来更加困难和昂贵。此外，在实验室进行的任何测试通常都需要大量的水。仅仅测量一种病原体并不能提供其他可能存在的病原体的信息。因此，大肠杆菌的存在被用作病原体存在的指示。的环境保护署娱乐用水中大肠杆菌的推荐标准是基于阈值浓度。当超过这些数字时，水传播疾病的健康风险就被认为高得不可接受1。

这些细菌从哪里来，它们是如何进入地表水的?

湖泊和溪流排泄物的重要来源包括废水排放、雨水径流和粪便径流。这些来源的粪便来自于温血动物，包括人类、宠物、野生动物和农场动物。粪便中的许多细菌可以在动物外部的环境中存活，从而在进入河流时提高细菌浓度。环境保护署据估计，一头奶牛一天可以产生大约120磅的湿粪便，其中80%是水。另一方面，人类每天要排泄3到6磅的粪便，一只鹅平均每天要排泄0.34磅的粪便。这些数值表明，即使牲畜排出少量粪便进入地表水，也会造成重大影响。不管污染动物是生病还是健康，它们都可以通过粪便传播病原体。然而，那些生病的人更有可能释放病原体。因此，良好的农场卫生习惯、健康的饮食和良好的畜牧业将有助于减少牲畜释放病原体3。粪便还含有营养物质和有机物。向地表水添加营养物质，特别是磷和氮，会增加藻类生长，降低水的清晰度，并增加氨的浓度，这可能对鱼类有害。增加的有机物也成为细菌和其他微生物的食物来源，导致水中氧气含量降低，更深的底层水域通常没有氧气。

在一场大风暴中，降水可以冲刷掉地面，并在重力作用下流向较低的地区;渗入土壤，要么被扎根的植被吸收，要么继续向地下深处流动(渗透)，最终到达地下水;或者蒸发回大气中。土壤有能力通过将细菌和其他微生物困在土壤颗粒之间的孔隙空间来去除它们。然而，研究发现，地下地砖排水沟可能是河流细菌的来源，特别是当裂缝、虫洞和土壤中的其他管道提供了从地表到地砖排水沟的直接通道时。

最近在强降雨前施用于土地或潮湿土地上的肥料也会被冲进附近的溪流。此外，能够接触到溪流的牲畜不仅是溪流粪便的直接来源，而且在它们进入水中时还会侵蚀和破坏河岸，这也会导致营养物质和沉积物的输入增加。

对水体和人类健康有什么影响?

随着地表水中大肠杆菌浓度的增加，很可能发生了某种类型的粪便污染。当浓度超过水质标准时，人们接触病原体的风险就更大了。与暴露于被粪便污染的水(游泳、注射)有关的最常见疾病是胃肠炎，可导致恶心、呕吐、腹部绞痛、发烧、头痛和腹泻。在受影响的水域游泳还可能导致眼睛、耳朵、鼻子、皮肤和喉咙感染以及呼吸道疾病。在更罕见的情况下，受污染的水可能导致更严重的疾病，如肝炎、沙门氏菌病或痢疾。

减少径流的管理实践

畜禽粪便是一种有价值的土壤改良剂和作物养分来源。然而，从施用地点逸出的粪便会污染地表水和地下水。从施用肥料的农田、牧场和农田流出的径流会将沉积物、有机固体、营养物质和病原体输送到地表水。耕作和肥料管理措施可迅速将肥料转移到根区，通过循环利用有价值的作物养分，有助于保护水质和提高农场盈利能力。

为了帮助农民处理防止肥料从土地上流失的问题，自然资源保护署(bob体育下载ios美国核管理委员会)、密BOB体育歇根州立大学分校(MSUE)，其他人则提出了各种各样的最佳管理实践(bmp)，可以实施这些实践来减少在储存、处理或向土地施用肥料时的风险。

识别高风险领域

当对农田施用肥料时，重要的是要确定农田中可能发生径流的高风险区域。这些地区包括斜坡地、靠近沟渠和水道的田地、在潮湿天气容易被洪水淹没的底层土地、瓦片排水的土地和有表面入口的排水土地。长期以来，植被过滤器、缓冲带和草地水道一直被用于将种植或施肥的土地与附近的水道分开。广泛使用的稳定土壤和防止地面流动、径流和土壤侵蚀的土壤保持措施将有助于防止粪便污染物进入水道5。

覆盖作物和植被过滤带

当在裸露的土壤表面施用肥料时，养分和其他污染物积聚在地表，增加了径流水中养分和细菌运输的机会。但是，当粪肥施用于有营养的表面时，植物生物量和有机物会过滤细菌和营养物质。为保护土壤不受风蚀和水蚀、循环养分、改善土壤结构和肥力而在田间种植的覆盖作物已被证明是减少地面水流、沉降和水道粪便污染的有效屏障6。植被过滤带，由种植或天然植被组成，在田地边缘或污染源地区的下坡，也提供了一些拦截或捕获污染物的保护。一些研究发现，使用植物缓冲条可以完全或接近完全去除大肠菌群7,8。然而，一项研究发现，虽然草缓冲带在捕获土壤方面的有效性为99%，但在捕获粪便大肠菌群方面的有效性仅为74%。该研究在家禽粪便上模拟降雨，得出的结论是，仅用草缓冲条并不能充分降低细菌浓度，以满足水质标准。

管理排干农田的肥料

五大湖地区的许多高产农田都有用于地下排水的排水瓦。然而，在一些田地里，施用于土地上的肥料可以通过大孔隙(由植物根、裂缝、蚯蚓和其他自然过程在土壤中形成的大而连续的开口)优先流入地下排水沟。肥料、营养物质和污染物通过地下排水沟从施用地点逸出，不能在种植系统中循环利用，会降低地表水质量。耕作破坏大孔隙，延迟肥料移动，并可大大降低废水中的细菌浓度。优先流向地下排水沟是很难预测的，但以下提示和事实可能有助于解决优先流向和管理瓷砖排水土地上的粪便10:

• 在干燥的土地上施肥，如果预报没有下雨的话。大多数问题发生在潮湿的地面或雨天。
• 使用保护性耕作和覆盖作物来稳定土壤，帮助保持肥料在适当的地方。
• 在施肥过程中监测瓦线。如果有任何可检测到的气味或污水变色，停止应用。
• 施用肥料时，用量不能引起肥料运输。允许的农艺用量可能不是正确的用量(用量低于6000加仑/英亩的问题很少被报道)。农艺率是根据肥料的养分含量和每年作物的养分需求，而不一定是根据土壤处理和保留肥料的能力。由于稀释的肥料浆的营养成分低，一次施用的量可能过高而无法保留在根区。
• 注意土壤类型。质地细腻的土壤，如粘土壤土和粉壤土，比质地粗糙的土壤，如沙壤土，更有可能有夜间爬行动物的洞穴，这些洞穴是粪便污染物的直接管道。
• 将瓷砖排放到蓄水池或人工湿地，以减少粪便细菌。在对135个人工湿地的回顾中，平均湿地减少了92个粪便大肠菌群。

因为每个领域都是不同的，所以学习正确的施用量，正确的耕作量，以及正确的管理每个领域的方法是至关重要的。肥料的土地应用必须得到与饲养和种植计划同样的细节关注。

别让他们靠近小溪

禁止牲畜进入溪流和其他地表水是减少水污染和保护溪流栖息地的另一种有效方法。在有直接河流通道的区域设置围栏，防止牲畜践踏河岸，加剧水土流失，破坏河岸植被。它还可以防止牲畜直接排便到水里。牲畜接触水传播疾病和脚腐病的机会也将减至最低。然而，如果牲畜依赖于现在被封锁的地表水，就需要另一种水源。

其他做法及注意事项

许多其他的方法可以减少粪便进入地表水和地下水，包括改变动物饮食、牧场围栏、适当的粪便储存和粪便处理，包括堆肥、厌氧泻湖、厌氧消化和化学处理。所描述的许多bmp为经营者提供了经济效益并改善了牲畜性能。州和联邦机构的成本分担计划也可用于实施实践。

减少径流流入河流的关键管理措施

• 将肥料加入土壤中
• 在相对干燥的土地上施肥
• 避免前往陡峭斜坡地区
• 避免靠近水体的区域
• 避免在容易撒肥料的地方
• 避开容易发生洪水的地区
• 避免在冻土上施用
• 添加缓冲带或草坪水道
• 用栅栏隔开水流进入区域

引文和信息来源

1-阿尔弗雷德·杜福尔，1984。新鲜娱乐用水的健康影响标准。epa - 600/1 - 84 - 004。研究和发展办公室，美bob体育登录国环保局，华盛顿特区。

美国的两环境保护署．2008.常见粪肥处理系统。访问地址:http://www.epa.gov/oecaagct/ag101/ dairymanure.html

3-Spiehs, Mindy和Sagar Goyal, 2007。肥料管理系统中病原控制的最佳管理实践。明尼苏达公告编号08544，明尼苏达大学，明尼阿波利斯，明尼苏达州。10页。访问地址:www.extension.umn.edu/ distribution/livestocksystems/DI8544.html

4-科尔施，里克和珍妮丝·沃德，2009。防止粪便病原体移动到水资源的最佳管理实践。可访问:http://www.extension.org/pages/Best__Management__实践__(BMPs)_to_Prevent_Manure_Pathogen_Movement_to_Water_Resources

5-哈里根，t.m.， W.诺斯科特，N.雷克托和D.博林格，2007。保持土地施肥在根区:第1部分:沉积物和污染物径流。分机公告WO-1036。BOB体育密歇根州立大学，东兰辛，密歇根州48824。

6-哈里根，t.m.， D.R.马奇和S.S.斯纳普，2006。生物抑制覆盖的增浆播种。农业应用工程22(6):827-834。bob体育合法吗

7-林t.t.， D.R.爱德华兹，S.R.沃克曼，B.T.拉尔森和L.邓恩。1998。植被过滤带去除径流中的牛粪成分。反式。ASAE 41:1375 - 1381。

8-沙利文，蒂莫西J.，詹姆斯A.摩尔，大卫R.托马斯等2007。植物缓冲液在防止粪便大肠菌群从牧场运输中的功效。2007。环境管理。Vol. 40(6): 958-965。

9-科因，m.s.， R.A.吉尔菲伦，R.W.罗兹，R.L.布莱文斯，1995。土壤和粪便大肠菌群陷阱草过滤条在模拟雨。J.土壤水分保持，30(4):349 - 349。

10-Harrigan, T.M.， 2005。瓦排农田上的肥料。密歇根乳制品评论Vol. 10(1): 10-12。BOB体育密歇根州立大学东兰辛校区

11-奈特，罗伯特L.，小维克多W. E.佩恩，罗伯特E.博勒克，罗纳德A.克拉克，小约翰H.普里斯，2000。畜禽废水治理人工湿地。生态工程。卷15(1-2):41-55。

12-Pfost, Donald, Charles Fulhage和David Rastorfer, 2000。贮存/处理禽畜粪便的厌氧泻湖。密苏里大学分校，EQ 387。哥伦比亚，密苏里州，8页。

其他来源资料

GAAMPS。2009.肥料管理和利用的公认农业和管理实践。密歇根州农业部，密歇根州兰辛，47页。bob体育合法吗访问地址:http://www.michigan。gov /文件/ MDA_Manure_GAAMP_129695_7.pdf

作者感谢本文的审稿人:Erin Dreelin博士，副主任，密歇根州立大学水科学中心，Irene Xagoraraki博士助理教授，密歇根州立大学土木与环境工程系教授，史蒂夫·萨弗曼副教授，密歇根州立大学生物系统与农业工程系“，”

欲了解更多信息，请访问:

animalagteam.msu.edu

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