Ciągły wzrost liczby ludności na świecie i związane z tym rosnące potrzeby żywieniowe wymuszają potrzebę zwiększenia plonów roślin uprawnych oraz intensyfikacji produkcji zwierzęcej. Prognozuje się, że do 2050 roku światowa konsumpcja mięsa i mleka może powiększyć się nawet dwukrotnie. Aktualnie wykorzystywanych jest 60 miliardów zwierząt hodowlanych/ rok, a w ciągu kolejnych 33 lat liczba ta może wzrosnąć nawet do 120 miliardów. Wysokotowarowa produkcja zwierzęca najbardziej rozwinięta jest w Ameryce Północnej oraz w Europie, coraz powszechniejsza staje się ona także na terenie Ameryki Łacińskiej oraz Azji. Niemniej jednak należy podkreślić, że w wyniku intensyfikacji produkcji zwierzęcej dochodzi do zagrożenia ekologicznego. Szczególnie uciążliwym źródłem zanieczyszczeń są duże fermy przemysłowe, definiowane jako instalacje wymagające uzyskania pozwolenia zintegrowanego, czyli o obsadzie ponad 40 000 osobników – w przypadku drobiu, 2 000 świń (tuczników) o wadze ponad 30 kg lub/i 750 macior (Dyr. Rady UE 96/61/EC dotycząca zintegrowanego zapobiegania zanieczyszczeniom i ich kontroli/Dyrektywa IPPC- Integrated Pollution Prevention and Control). Ponadto w 2010 r. Komisja Helsińska (HELCOM) uznała fermy wielkoprzemysłowe za punktowe źródła zanieczyszczeń rolniczych (ang. Baltic Agricultural Hot Spots), jednakowoż, poza instalacjami wskazanymi w Dyrektywie IPPC, za fermy przemysłowe uznano wówczas także fermy bydła o obsadzie przekraczającej 400 AU (ang. Animal Units). Aktualnie wskazuje się na potrzebę objęcia definicją ferm przemysłowych instalacji do intensywnego chowu owiec, kóz, koni oraz zwierząt futerkowych, o wielkości obsady odpowiadającej fermom IPPC.
PRODUKCJA ZWIERZĘCA A EMISJA GAZÓW CIEPLARNIANYCH
Przeprowadzone do tej pory badania jednoznacznie pokazują, że udział rolnictwa w emisji gazów cieplarnianych jest znaczący. Oszacowano, że w Polsce 9,2% gazów cieplarnianych trafiających do atmosfery pochodzi z rolnictwa. W Unii Europejskiej jest ich niemal 10%, natomiast w Irlandii udział ten osiąga rekordowe 30%. Tymczasem biorąc pod uwagę produkcję zwierzęcą, stwierdzono, że jest ona źródłem 18% wszystkich gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery na skutek działania człowieka. Ciekawostkę stanowi fakt, że udział produkcji mięsa wołowego, wieprzowego i drobiowego w emisji gazów cieplarnianych, wyrażonej ekwiwalentem dwutlenku węgla, jest większy niż udział transportu.
Niemniej jednak, zaznaczyć należy, że gazem cieplarnianym jest nie tylko CO2. Jest nim również metan (CH4), który w perspektywie stulecia wyróżnia się potencjałem cieplarnianym 23 razy większym niż CO2. Powstaje w wyniku bakteryjnych procesów fermentacyjnych w układzie pokarmowym zwierząt hodowlanych, szczególnie bydła mlecznego. Drugim źródłem CH4 jest gnojowica, która jest naturalnym, płynnym nawozem zwierzęcym, stanowiącym mieszaninę kału, moczu i wody używanej do spłukiwania stanowisk w oborach czy chlewniach bezściółkowych. Stanowi ona wysoce skoncentrowany nawóz, wyróżniający się wysoką zawartością składników mineralnych, oraz znacznym zanieczyszczeniem mikrobiologicznym. Oszacowano, że w Polsce na skutek produkcji zwierzęcej 71,7% emisji CH4 pochodzi z fermentacji jelitowej zwierząt, natomiast 28,2% z odchodów. Warto jednak zaznaczyć, że ilość CH4 z procesów trawiennych uzależniona jest od pogłowia zwierząt przeżuwających, oraz rodzaju i masy skarmianej paszy. Tymczasem na wielkość emisji CH4 z odchodów ma wpływ przede wszystkim sposób ich przechowywania, co wiąże się z temperaturą i dostępem tlenu (największe ilości CH4 powstają w warunkach beztlenowych). Ponadto szkodliwe są szczególnie odchody zwierząt żyjących w dużych fermach. Stwierdzono także, że odchody zwierząt tradycyjnie karmionych oraz utrzymywanych na ściółce (w dużych fermach zwierzęta żyją na betonie) wydzielają mniej CH4.
Innym gazem cieplarnianym jest podtlenek azotu (N2O), którego źródło w rolnictwie stanowią m.in. odchody zwierzęce, z których emisja uzależniona jest od gatunku, wieku i systemu utrzymania zwierząt, jak również sposobu przechowywania i zagospodarowania odchodów zwierzęcych. Gaz ten ma 300-krotnie większy potencjał ocieplający niż CO2. ONZ alarmuje, że rosnąca emisja N2O może osłabić warstwę ozonową, chroniącą Ziemię przed promieniowaniem ultrafioletowym. Szacuje się, że 83,7% krajowej emisji podtlenku azotu pochodzi z rolnictwa. Z odchodów zwierzęcych uwalnia się 22,4% azotu.
Poza gazami cieplarnianymi intensywna produkcja zwierzęca odpowiedzialna jest za emisję amoniaku do atmosfery. Gaz powstaje w wyniku procesów bakteryjnych i enzymatycznych zachodzących w odchodach zwierząt. Ogólnoświatowa emisja amoniaku z ferm hodowlanych wynosi około 26 mln ton, co stanowi 42% globalnej emisji amoniaku. W Polsce określa się ją na poziomie 322-350 tys. ton z czego 94% pochodzi z hodowli zwierząt gospodarskich. Ponadto mieszając się z powietrzem atmosferycznym, amoniak przyczynia się do powstawania kwaśnych deszczy, co stanowi zagrożenie dla naturalnych ekosystemów. Następnie z opadami atmosferycznymi amoniak wraca do środowiska powodując poważną jego degenerację. Osiadając na powierzchni ziemi zostaje on utleniony do kwasu azotowego i przyczynia się do zakwaszania gleby, przez co wzrasta rozpuszczalność oraz możliwość przemieszczania się niektórych substancji toksycznych (m.in. metali ciężkich).
ZANIECZYSZCZENIE WÓD
Poza emisją gazów cieplarnianych, poważnym problemem wynikającym z intensyfikacji produkcji zwierzęcej są znaczne ilości odchodów, które trzeba zagospodarować. Przykładowo gnojowica stosowana jest jako nawóz naturalny ceniony głównie za wysoką zawartość składników pokarmowych, występujących w formach łatwo dostępnych dla roślin. Z drugiej jednak strony, gnojowica jest dużym zagrożeniem dla wód gruntowych oraz cieków powierzchniowych. Aby uniknąć wszelkich pułapek (tj. wymywania azotanów do wód gruntowych) związanych z stosowaniem gnojowicy ważne jest właściwe nawożenie. Należy pamiętać, że gdy gnojowica wylewana w nieodpowiednim terminie może dojść do wymywania i odpływu składników nawozowych (azotu, fosfor) do cieków wodnych. Obecność w płytkich wodach podziemnych zanieczyszczeń pochodzenia rolniczego, przede wszystkim związków azotu, wpływa na walory konsumpcyjne tych wód, ograniczając lub wykluczając możliwość spożycia. Zanieczyszczenie wód gruntowych powyżej 50 mg N- NO3 /l wyklucza ich wykorzystanie jako wody do picia. Co więcej nadmierne wzbogacanie wód substancjami biogennymi, głównie związkami fosforu i azotu, prowadzi do ich eutrofizacji, która wywołuje wiele niekorzystnych procesów zachodzących w ekosystemach wodnych, m.in. prowadzi do:
zahamowania fotosyntezy,
obumierania roślinności wodnej,
wydzielania się toksycznych gazów, np. siarkowodoru,
zubożenia wody w tlen.
Ponadto skutkiem eutrofizacji jest nierzadko zakwit wody, który polega na zmianie zabarwienia, spowodowanej nadmiernym rozwojem glonów i sinic. Efektem zakwitu wody jest zmniejszona przejrzystość wód, co prowadzi do zmniejszenia przenikania światła i deficytu tlenowego. Zakwity wód są dużym zagrożeniem dla fauny i flory. W wyniku zakwitu w górnych warstwach wody obserwuje się wahania stężenia tlenu, powstają pustynie tlenowe- obszary wody, w której zapasy tlenu zostały wyczerpane. W takim zbiorniku wodnym dochodzi do wymarcia wszystkich organizmów tlenowych; dominację przejmują mikroorganizmy beztlenowe. Na dnie zbiornika zaczynają gromadzić się muły. Na skutek eutrofizacji jezioro może ulec przekształceniu w bagno lub torfowisko.
Z tej przyczyny nawozy naturalne, takie jak gnojowica, stosuje w odległości większej niż 20 m od stref ochronnych źródeł i ujęć wody, brzegów zbiorników oraz cieków wodnych, kąpielisk zlokalizowanych na wodach powierzchniowych oraz obszarów morskiego pasa nabrzeżnego. Poza tym niedopuszczalne jest stosowanie płynnych nawozów organicznych na terenach, na których poziom zwierciadła wód gruntowych znajduje się poniżej 1,2 m
