羅會(huì)琴,董新星,王孝義,蘭國(guó)湘,李俄然,李明麗,*
(1. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,云南 昆明 650201;2. 云南省賓川縣畜禽良種推廣站)
近年來(lái),隨著養(yǎng)豬業(yè)規(guī)?;?、集約化的快速發(fā)展,豬舍內(nèi)環(huán)境日趨惡化,導(dǎo)致養(yǎng)豬場(chǎng)空氣污染,不僅影響豬群的正常生長(zhǎng),豬只發(fā)病率增加、生產(chǎn)性能下降,同時(shí)使人類生存環(huán)境不斷惡化,威脅著人們的身心健康,引起養(yǎng)殖場(chǎng)周圍居民的強(qiáng)烈不滿與抗議,投訴案件屢屢發(fā)生,已受到人們的廣泛關(guān)注。有學(xué)者研究報(bào)道,育肥豬平均每頭排放107.18~424.42 mg/h的氨氣,一個(gè)年出欄萬(wàn)頭的豬場(chǎng),平均每天氮的排放量為105 kg,其中大部分以氨氣的形式排放到大氣中。據(jù)統(tǒng)計(jì),年出欄10.8萬(wàn)頭的豬場(chǎng)每小時(shí)向大氣排放14.5 kg硫化氫、l5億個(gè)菌體、25.9 kg粉塵,污染半徑可達(dá)4.5~5.0 km。因此如何控制豬場(chǎng)產(chǎn)生的污染,使各階段豬群的生產(chǎn)性能達(dá)到最佳就顯得十分必要及重要。論文綜述了豬場(chǎng)污染的來(lái)源及其綜合防制措施,以期為豬場(chǎng)環(huán)境污染的控制提供一定的參考。
豬場(chǎng)空氣污染物主要來(lái)自豬的呼吸、糞尿、墊草、飼料等的積存發(fā)酵、豬皮膚的分泌物和外激素、舍內(nèi)空氣交換不暢等。此外,豬若患有消化道疾病或飼料未消化完全,也可能從消化道排出一些。豬的糞尿在腐敗分解的過(guò)程中,蛋白質(zhì)、氨基酸因細(xì)菌活動(dòng)而進(jìn)行的脫羧和脫氨作用對(duì)惡臭物的產(chǎn)生影響最大。此外,豬舍空氣中的還可能產(chǎn)生有機(jī)微粒和微生物,豬場(chǎng)臭氣產(chǎn)生與有機(jī)微粒的關(guān)系密切、有機(jī)微粒是微生物的極好載體,并能吸附大量的揮發(fā)性臭氣(如不飽和醛、糞臭素)。同時(shí),微生物分解有機(jī)質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生臭氣。許多研究者對(duì)豬場(chǎng)中豬糞發(fā)酵產(chǎn)生的惡臭成分進(jìn)行了鑒定,發(fā)現(xiàn)豬糞惡臭成分大約有230余種,其中對(duì)豬只危害最大的惡臭物質(zhì)主要是氨氣(NH3)、硫化氫(H2S)和揮發(fā)性脂肪酸(VFA)。盡管臭氣的種類很多,但從其組成上通??煞譃閾]發(fā)性含氮化合物、揮發(fā)性硫化合物、揮發(fā)性脂肪酸和芳香族化合物等四類,見表1。它的產(chǎn)量因日糧組成、清糞方式、糞便和污水的處理、空氣塵埃含量、畜舍換氣量等不同而不同。
豬場(chǎng)的空氣污染,主要來(lái)源于豬舍內(nèi)自身排放的有害氣體,其次是來(lái)源于周圍工業(yè)生產(chǎn)排放的廢棄物,因此需要從場(chǎng)址選擇與豬舍設(shè)計(jì)、飼養(yǎng)工藝、日糧配制和飼養(yǎng)管理等多方面入手,進(jìn)行綜合控制。
合理選擇豬場(chǎng)場(chǎng)址是防止工業(yè)有害氣體污染和解決豬場(chǎng)有害氣體對(duì)環(huán)境污染的關(guān)鍵。豬場(chǎng)的場(chǎng)址應(yīng)選擇城市郊區(qū)、郊縣,遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)、人口密集區(qū),尤其是醫(yī)院、動(dòng)物產(chǎn)品加工廠、垃圾場(chǎng)等污染源。
在建造豬場(chǎng)時(shí),要正確設(shè)置豬場(chǎng)內(nèi)的建筑,豬場(chǎng)內(nèi)要建硬質(zhì)的有一定坡度的水泥路面,大型豬場(chǎng)的生產(chǎn)區(qū)最好設(shè)有噴霧降塵除塵系統(tǒng),有充足的供水和通暢的排水系統(tǒng)。合理設(shè)計(jì)豬舍,在豬舍內(nèi)設(shè)計(jì)除糞裝置,窗口使用卷簾裝置,合理組織豬舍的通風(fēng)換氣,以及時(shí)排出豬舍內(nèi)的污濁空氣,防止舍內(nèi)潮濕,保持舍內(nèi)干燥。同時(shí),防止豬的飲水系統(tǒng)漏水,把豬場(chǎng)的污水和雨水收集輸送系統(tǒng)分離開,以減少豬場(chǎng)污染物的總排放量。在日常生產(chǎn)管理中,要對(duì)豬只進(jìn)行定點(diǎn)排糞尿的調(diào)教,平時(shí)要及時(shí)清除豬舍內(nèi)的糞便污物,減少豬舍內(nèi)的粉塵及微生物,并盡量做到糞、尿(水)分離。
與其他清糞工藝相比,采用干清糞工藝不僅可以有效減少豬場(chǎng)的用水量和污水量,而且還可以保持豬舍內(nèi)清潔無(wú)臭,污水易于凈化處理;豬糞的養(yǎng)分損失少,肥料價(jià)值高。據(jù)調(diào)查,一個(gè)年出欄1萬(wàn)頭豬的規(guī)?;i場(chǎng),每日排污量:水沖清糞方式為150~200 m3/d;水泡清糞方式為100~120 m3/d;人工干清糞方式為50~60 m3/d,可見,采用人工干清糞方式的排污量明顯減少。
豬采食飼料后,飼料在消化道內(nèi)(尤其后段腸道)消化的過(guò)程中,因微生物腐敗分解而產(chǎn)生臭氣;同時(shí),未完全消化吸收的養(yǎng)分在體外也會(huì)被微生物降解而產(chǎn)生惡臭。產(chǎn)生的糞污越多,臭氣就越多。提高日糧的消化率,減少糞便中干物質(zhì)(特別是蛋白質(zhì))的排出量,既可減少腸道臭氣的產(chǎn)生,又可減少糞便排出后臭氣的產(chǎn)生,這是減少豬場(chǎng)惡臭來(lái)源的有效措施。Otto等的試驗(yàn)表明,在維持豬正常生長(zhǎng)速度的情況下,降低日糧中粗蛋白的含量,并補(bǔ)充必需氨基酸,可以減少育肥豬糞尿中氮和氨的排出量,同時(shí)還可以減少揮發(fā)性脂肪酸和乙酸、丙酸、異丁醇和異戊醇酸的濃度。有研究表明,當(dāng)日糧粗蛋白降低至10 g/kg體重時(shí),氨態(tài)氮在排泄物中的含量會(huì)降低9%。因此,在生產(chǎn)實(shí)際中,通過(guò)科學(xué)配制豬的日糧,對(duì)提高飼料的利用率,降低飼料成本和減少豬場(chǎng)惡臭氣體的產(chǎn)生具有重要的意義。此外,采用液態(tài)料飼喂生長(zhǎng)豬及育成豬,飼料的適口性好,消化利用率高,無(wú)粉塵,而且可減少豬的呼吸道疾病,并降低成本,豬的生長(zhǎng)速度快。
在豬的日糧中添加酶制劑、酸制劑、有效微生物(effective microorganisms,EM)制劑、絲蘭屬植物提取物等,除可以提高豬只的生產(chǎn)性能外,對(duì)控制惡臭也具有一定的作用。
2.4.1 酶制劑 在豬的日糧中添加酶制劑可以補(bǔ)充機(jī)體內(nèi)源酶的不足,激活內(nèi)源酶的分泌,可提高蛋白質(zhì)和碳水化合物的利用率,從而減少糞便中惡臭氣體的排放。張克英和陳代文在仔豬低能飼糧(DE為12.8 MJ/kg)中添加植酸酶,使仔豬的日增重、蛋白質(zhì)生物學(xué)效價(jià)、鈣和磷的消化利用率分別提高了10.6%、11.6%、4.3%和19.6%。任建波等的消化實(shí)驗(yàn)證明,在斷奶仔豬日糧中添加0.1%的消化酶,可使粗蛋白消化率提高3.3%。
2.4.2 酸制劑 大多數(shù)研究表明,在仔豬日糧中添加有機(jī)酸可提高仔豬對(duì)蛋白質(zhì)的消化和吸收,提高氮在機(jī)體內(nèi)的存留,從而減少仔豬腹瀉及腹瀉帶來(lái)的惡臭。汪莉等報(bào)道,在仔豬日糧中添加0.15%的溢多酶和1%的檸檬酸,可以提高粗蛋白消化率6.49%,舍內(nèi)氨氣含量降低了17.6%。
2.4.3 微生態(tài)制劑 微生態(tài)制劑是從動(dòng)植物體中分離出能促進(jìn)豬體內(nèi)微生態(tài)平衡的有益菌或其發(fā)酵產(chǎn)物。仔豬攝入后可增加消化道內(nèi)有益微生物的數(shù)量,調(diào)節(jié)體內(nèi)的微生物生態(tài)平衡,防止仔豬下痢,促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育,提高豬的飼料轉(zhuǎn)化率,減少腸道內(nèi)氨、吲哚等惡臭物質(zhì)的產(chǎn)生,同時(shí)氨氣、硫化氫又能被有益菌作為營(yíng)養(yǎng)利用,從而改善豬舍環(huán)境。朱萬(wàn)寶和常志州用益生菌劑,按0.5%的劑量添加到50日齡斷奶仔豬日糧(粗蛋白含量為19%,總消化能為12.14 MJ/kg)中,結(jié)果試驗(yàn)組舍內(nèi)NH4+-N的含量比對(duì)照組降低了19.4%~33.3%,硫化氫的含量降低了17.4%~28.5%。
2.4.4 植物提取物 植物提取物主要是從樹木、花草等植物中提取具有兩種活性成分(含鐵糖蛋白),一種可以與氨氣結(jié)合,另一種則與硫化氫、吲哚、有毒有害氣體結(jié)合,具有控制惡臭的作用,同時(shí)與腸內(nèi)的微生物具有協(xié)同效應(yīng),有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,抑制尿酵素的分解,使氨氣的含量減少。絲蘭屬和樟科植物是目前研究較多的兩種植物??蓪⒔z蘭屬植物提取物直接添加到豬飼料中或?qū)⑵浞湃雺|料、糞坑或化糞池中,能有效地減少氨氣的散發(fā)。有實(shí)驗(yàn)表明,在仔豬基礎(chǔ)日糧中分別添加350 mg/kg的樟科植物提取物和12 mg/kg 絲蘭屬植物提取物均能減少仔豬糞便中有害氣體的釋放,改善豬舍環(huán)境。Tabak等報(bào)道,樟科植物提取物通過(guò)抑制胃腸道幽門螺桿菌產(chǎn)生的脲酶活性而降低氨氣釋放。
在豬群的日常飼養(yǎng)管理中,要及時(shí)清除豬舍內(nèi)的糞尿和污水,保持豬舍內(nèi)的清潔衛(wèi)生。保持盛糞床或溝內(nèi)良好的排水和通風(fēng),使排出的糞便及時(shí)干燥,可大大減少豬舍內(nèi)氨和硫化氫等有害氣體的產(chǎn)生。通風(fēng)不僅可以使糞便保持干燥,還可及時(shí)將豬舍內(nèi)的有害氣體排出舍外,使豬舍內(nèi)保持良好的空氣環(huán)境。同時(shí),要做好豬場(chǎng)糞便的處理,建造位置恰當(dāng)、容積適宜的專用糞房或糞池,及時(shí)對(duì)糞便進(jìn)行高溫快速干燥,或進(jìn)行堆肥處理,或使用除臭劑等,切實(shí)做好豬場(chǎng)糞便的處理。
2.5.1 高溫快速干燥糞便 使糞尿迅速分離和干燥,可以有效減少臭氣的產(chǎn)生。在生產(chǎn)中,可以采用煤、重油或電產(chǎn)生的熱能對(duì)豬場(chǎng)糞便進(jìn)行人工干燥。糞便的干燥處理需采用干燥機(jī),國(guó)內(nèi)使用的干燥機(jī)大多為回轉(zhuǎn)式滾筒,在短時(shí)間內(nèi)(約數(shù)十秒鐘)溫度達(dá)到500~550℃,使豬糞中的水分降低從而控制臭氣產(chǎn)生。
2.5.2 堆肥處理 將豬場(chǎng)糞便進(jìn)行堆肥處理(composting treatment),是處理豬場(chǎng)糞污的一條重要途徑,不僅可以控制豬場(chǎng)的環(huán)境污染,還能促進(jìn)豬場(chǎng)糞污的資源化利用??梢栽谪i場(chǎng)建堆肥棚及堆肥槽(坑),堆肥棚要注意防雨水,可考慮前、后面敞開式,側(cè)面全部遮蔽,地面為水泥結(jié)構(gòu),設(shè)置通氣孔,墻距約3 m,墻高1.7 m,長(zhǎng)度視需要而定。糞便收集好后,注意控制適當(dāng)水分,定時(shí)注入空氣,把堆積糞便的溫度控制在30~60℃;并每周翻動(dòng)1~2次,以降低臭氣,加速發(fā)酵。整個(gè)過(guò)程約需6~8周,而后直接用于農(nóng)田或制作有機(jī)肥。
2.5.3 采取適當(dāng)措施降低糞尿的pH值 糞尿及其潴留液的pH值與腐敗微生物的活動(dòng)和有害氣體的溶解有關(guān),故可影響有害氣體的產(chǎn)生和釋放。腐敗微生物活動(dòng)的適宜pH值為7.0~8.0,與排泄物的pH值大致相同,因此鮮糞可迅速腐敗釋放有害氣體。而用于豬糞除臭的放線菌最適pH值為9.0,與堆肥的pH值接近,故高溫堆肥不利于腐敗菌的活動(dòng),臭氣的產(chǎn)生較少。NH3與H2S都是易溶于水的物質(zhì),溶于水后兩者酸堿性剛好相反。研究表明,當(dāng)pH>9.5時(shí),H2S的溶解度提高,釋放量減少;NH3在pH=7.0~10.0時(shí)大量釋放,pH<7.0時(shí)釋放量大大減少,pH<4.5時(shí),NH3幾乎不釋放。
2.5.4 應(yīng)用除臭劑 除臭主要包括物理除臭(physical deodorization)、化學(xué)除臭(chemical deodorization)和生物除臭(biological deodorization)三種方法。物理除臭劑主要指一些表面積比較大、孔隙多、吸附能力強(qiáng)的物質(zhì)。常用的有活性炭、沸石、泥炭、鋸木屑等?;瘜W(xué)除臭劑常用的有高錳酸鉀、過(guò)氧化氫等,其通過(guò)氧化臭氣成分為少臭或無(wú)臭物質(zhì),從而達(dá)到除臭的效果;生物除臭劑主要是指活菌制劑,其作用是通過(guò)生化過(guò)程脫臭,通常復(fù)合菌的除臭效果較單一菌好。有人在豬糞中添加10%的淀粉芽孢桿菌,甲烷、硫化氫和一氧化氮的排放量顯著減少。
綜上所述,豬場(chǎng)空氣污染來(lái)自多方面,為了保護(hù)和改善豬舍環(huán)境質(zhì)量,應(yīng)從養(yǎng)豬生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)著手抓起,采取綜合防治措施,在養(yǎng)殖的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后生產(chǎn)全過(guò)程中減少污染的產(chǎn)生,這樣才能使養(yǎng)豬業(yè)清潔生產(chǎn),從而保證食品安全,確保人類健康。
參考文獻(xiàn):
[1] 朱志平,董紅梅,尚斌,等. 育肥豬舍氨氣濃度測(cè)定與排放通量的估計(jì)[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,25(4):1076-1080.
[2] 周元軍. 規(guī)?;i場(chǎng)豬糞尿沼氣發(fā)酵綜合處理利用[J]. 畜牧與獸醫(yī),2003,35(9):19-20.
[3] Ndegwa P M, Hristov A N, Arogo J, et al. A review of ammonia emission mitigation techniques for concentrated animal feeding operations[J]. Biosystems Engineering, 2008, 100(4): 453-469.
[4] 張信宜,王燕,吳寶銀,等. 規(guī)?;i場(chǎng)臭氣減排的營(yíng)養(yǎng)和飼養(yǎng)技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報(bào),2017,38(4):1-14.
[5] 楊朝飛.全國(guó)規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查及防治對(duì)策[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.
[6] Otto E R, Yokoyama M, Hengemuehle S, et al. Ammonia, volatile fatty acids, phenolics and odour offensiveness in manure from growing pigs fed diets reduced in protein concentration[J]. Journal of Animal Science, 2003, 81(7): 1754-1763.
[7] Aarnink A J A, Schrama J W, Heetkamp M J, et al. Temperature and body weihgt affect fouling of pig pens[J]. Journal of Animal Science, 2006, 84(8): 224-2231.
[8] 張克英,陳代文. 仔豬飼糧中添加植酸酶對(duì)養(yǎng)分利用率的影響[J]. 四川畜牧獸醫(yī),2003,30(增刊):39-42.
[9] 任建波,胡忠宏,張立彬,等. 不同復(fù)合酶對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能和飼料養(yǎng)分利用率影響的比較研究[J]. 飼料工業(yè),2012,33(18):31-34.
[10] 汪莉,蘇軍,蒲德倫,等. 溢多酶和檸檬酸結(jié)合對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能及豬舍糞臭的影響[J]. 飼料工業(yè),2000,21 (10):15-17.
[11] 朱萬(wàn)寶,常志州. 益生菌飼喂斷奶仔豬促生長(zhǎng)作用與除臭效果[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2000(1):66-67.
[12] 鄭光耀. 絲蘭提取物對(duì)豬場(chǎng)環(huán)境污染及豬生長(zhǎng)性能的影響[J]. 林產(chǎn)化工通訊,2000,34(2):26-28.
[13] Tabak M, Armon R, Neeman I. Cinnamon extracts inhibitory effect on helicobacter pylori[J]. Journal of Ethnopharmacology.1999, 67(3): 269-277.
[14] 張婷,嚴(yán)紅,王帆. 納米Y沸石對(duì)堆肥中氨氣的吸附作用及其機(jī)理研究[J]. 環(huán)境工程,2013,31(增刊):480-560.