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養豬場臭氣的測定和控制

放大字體  縮小字體 發布日期:2013-11-26  瀏覽次數:182
核心提示: 養豬場產生為臭氣已經受到了其鄰居乃至社會公眾的強烈抵制。這個問題在依阿華州尤其令人關注,因為這個州是美國最大的養豬生產
 養豬場產生為臭氣已經受到了其鄰居乃至社會公眾的強烈抵制。這個問題在依阿華州尤其令人關注,因為這個州是美國最大的養豬生產州。

  據認為,詞養場中通常的臭氣水平并不會危害動物和工作人員(假定通風良好的話)。同樣,這樣的臭氣對于飼養場周圍環境中的人,畜也沒有什么生理上的危害,然而,有許多報告表明,在管理措施不良時,處于舍飼外境中的動物以及工作人員會發生疾病乃至死亡。

  在臭氣控制方面,新的產品和新的生產技術在不斷涌現。對于農業生產,尤其對于畜牧生產來說,要確定如何才能獲利,以及什么時間、由何處著手才最有可能獲利,是一項真正的挑戰。確買,新產品和新技術最終要在農場/飼養場中證實其效力,結果無論是成功還是挫折,都由農場/飼養場人員和產品/技術的開發臺共同分享。減少或防止臭氣的技術,以及減少人、畜接觸臭氣的技術,比在臭氣產生之后對其的控制技術更為成功。

  臭氣的產生和鑒別

  Deibel(1996)證明,畜禽糞便中產生的臭氣是厭氧細菌發酵的產物。他指出,貯存禽糞中的臭氣物質有揮發性脂肪酸,如丁酸等。Miner和Hazen(1969)指出、已辨明,豬糞中散發出的氣體內存在著濃度很低但氣味顯著的胺類臭氣物質。

  自那以來,學者們已在畜糞中鑒別出了160多種特異性臭氣物質, 這些物質都產生生化反應的中間產物或終端產物(0,Neil和PhiIlips, 19卯), 這些物質中包括了多種揮發性有機酸、醇類物質、醛類物質、不流動氣體(fixed geses)、碳酞類物質、酯類物質、胺類物質、硫化物、硫醇以及含氮雜環類物質。

  糞便臭氣是許多單一臭氣物質復雜相互作用的產物。很難根據一種或數種主要成分來準確地描述臭氣的質和量。然而,據若干學者報告,若干主要的糞便臭氣物質的存在及其依度,即可表明臭氣總的質和量( Burnett 和 Dondeo , 1969 ;Hashimoto, 1992 ;Barth等,1974)。

  畜舍內及周圍的懸浮粒子與畜舍臭氣的關系密切。Day等(1965)發現, 豬舍的臭氣與舍內的塵埃有關。Eby和Willson(1969)報告,去除空氣中的塵埃可大幅度地減少禽舍中的臭氣,但氨的氣味則依然存在。Hammond等(1979)認為, 豬舍中的臭氣在很大程度上與舍內空氣中的懸浮粒子有關,他們的結論是,肥育舍及糞池中的臭氣在很大程度上是由懸浮粒子攜帶的。

  臭氣僅由塵埃或懸浮粒子攜帶傳播,是不大可能的。但是,臭氣分子,如胺和許多含氮雜環化合物通常帶正電荷,而塵埃顆粒則通常帶負電荷,故兩者之間有著極強的親和力,所以兩者很可能是共同擴散的。

  另一個與生產有關的臭氣問題:就是天氣同臭氣擴散及控制之間的關系問題。Nordsted和Taiganides(1971)研究了以氣象學方法有效減輕畜糞管理中的臭氣,尤其是在地表撒布時的臭氣。在日常施糞的工作中,考慮到風速和風向,很可能是一種有價值的做法。既要考慮白天的風速和風向,也要考慮夜晚的風速和風向。空氣在夜晚逐漸降溫,于是就會刮向下坡,與白天時的風向相反,從而發生風向反轉,導致臭氣不能擴散而聚集在居民區內。

  臭氣的測量

  在這方面,畜禽飼養業和立法部門都沒有多少作為,因為目前缺乏實用的臭氣檢測技術,無比是定性檢測還是定量檢測技術都缺乏。臭氣的檢測和測量通常依靠濕法化學、氣相色譜法和嗅聞法。Sweeten(1995)評述了臭氣測量方法。 他在文章中列舉了目前所用對特定臭氣的儀器測量法和感官感知法。

  在臭氣測量中,濕法化學法的靈敏度和特異性程度都很低。畜牧生產中臭氣物質的濃度常常很低,通常需要對其進行濃集。現還已開發出了分離技術以便鑒別畜糞中常見的臭氣物質。早些時候,Merkel等(1969)以及Miner和Hazen( 1969)鑒別了依阿華州豬舍中的臭氣物質。Travis和Elliott(1977)發現, 吲哚和甲基吲哚(糞臭素)與特征性豬舍臭氣并無關系,而看來與其它一些不易鑒別的物質有關。Hutchisn和Viets(1969)以及EIliott等(1971)發現了與肉牛肥育欄臭氣有關的特異性臭氣物質。Barth和Polkowski(1974)鑒別了奶牛糞中的臭氣物質。

  氣相色譜法是目前最可靠的畜糞臭氣物質鑒別法。在臭氣物質濃度過低時可采取濃集技術。有若干種檢測技術可提高此法的選擇性和靈敏度:熱傳導、火焰離子化、電子俘獲、火焰光度傳導和電解傳導等(Elliott等,1978)。然而, 許多臭氣物質的反應性使得人們很難對其進行處理。

  雖然氣相色譜法在鑒別臭氣物質方面極為有用。但其卻不能反映臭氣的氣味特征。從這一點來說,氣相包譜法常要配會以嗅覺評價法才行。Burnett(1969 )和White等(1971)成功地配合以嗅覺評價怯來進行畜糞臭氣的鑒別。 所有的臭氣檢測和測量法都有局限性,沒有一種方法同時具有快速、簡便、低成本和可重復等諸多優點(Elliott,1978)。

  Sweeten(1995)報告,最近已使用了電子嗅覺儀來為臭氣定量, 這些所謂的“電子鼻”可檢測具有特種表面特性的揮發性物質,在豬舍內空氣中對一種這類電子鼻進行了試驗,結果表明其“嗅聞”氨氣的能力很強。但其功能受到試驗時相對濕度和其它氣體的干擾。

  感官法則利用人鼻來測知有無臭氣以及臭氣的質和量。人鼻感知某些臭氣物質時的靈敏度可1000倍于其它分析方法(Elliott等,1978)。然而, 如果臭氣物質缺少特異性時,其能力就有限了。此外,人鼻還非常具有“個性”,因為它對臭氣的每一個反應都是特定的人及其經驗之間一系列復雜的相互作用的結果(Moulton,1965)。另外,人鼻的能力還受到別的一些因素的影響:適應性、疲勞、 奧氣物質的濃度、溫度、該人有無疾病,化學反應、年齡、性別、有無吸煙的習慣、 氣味刺激性的強弱以及不確定性(Barth,1973)。

  可用鼻直接測定臭氣的強度,但稀釋技術可提高測試的精度。有兩種常用的稀釋法,一種方法利用一種叫做scetometer的儀器,另一種方法則利用一種比較復雜的稱為olfactometer的儀器。

  Hueg等(1960)介紹了scentometer。 這一儀器可在現場將臭氣稀釋到測定的閾值。很容易就可得到四種稀釋率(1,7,31和127)。這一儀器受人鼻局限性的影響。

  德國開發了一種更為精確的儀器用于測定臭氣的強度(Mannbeck,1974),該儀器為便攜式,可用于現場測定,可將無臭空氣和有臭空氣相混,混和率范圍為0.33至1000。

  Mcfarland等(1982)報告了一種便攜式olfactometer。采用這一儀器, 測定者可將欲測臭氣同該儀器提供的不同水平的1-丁醇進行比較。該儀器提供的l-丁醇濃度為 0 ~ 80ppm 。 美國依阿華州立大學農業和生物系統木工程系發明了一種olfactometer用于依阿華州的臭氣測定。Huang等(1996 )詳細介紹了這一儀器。

  還有一種有用的工具補充人鼻的不足,那就是小塊織品(fabric swatch)。(Miner和Licht, 1981)。將棉質的小塊織品懸掛在臭氣現場內,然后將其送到實驗室進行分析,這樣既可測定臭氣的質,又可測定其量。北卡羅來那州立大學正應用這一技術來幫助評價出售作臭氣控制的產品。

  了解了糞便臭氣的成分以及其中各成分的濃度。還不能從質和量方面對聞到的良氣作出解釋,HillBarth(1976a〕證明了,僅僅兩種不同的臭氣成分以不同的濃度比例相混,就可得出5種不同的混合結果。相加、相減、獨立、協同和平均。 在混合臭氣中,每一種臭氣物質都會和其它臭氣物質發生反應從而使最終臭氣的強度高于每種臭氣簡單相加的結果。

臭氣源

  畜禽生產中的臭氣通常來自糞便管理不當,臭源也許是飼養場本身,或是施用糞肥的田地和樹林。飼養場中部還有兩種非糞便臭源,那就是飼料(尤其是浪費掉的,發酵的和變質的飼料)和死亡的動物。在對一些下腳料進行加工時,如果這些下腳料(如馬鈴薯青貯)貯存不當或貯存過久而其中的蛋白質發生了分解,則上會發出又歸川的氣味。

  任何表面若覆蓋著糞便。都是一個主要的臭源。這樣的表面愈大,發出臭氣的能力也愈強。肉牛肥育欄,無論地面有無鋪墊材料,都是大面積的臭氣發生地,再加上動物身體覆蓋著糞便,就更加大大地增加了臭氣散發面。這些地方臭氣產生的多少還與糞便的水分含量和糞便堆積的厚度有關。糞便堆積得愈厚就會因厭氧發酵的緣故而使臭氣產生量電愈大,尤其在場地排水不暢時就更是如此。

  貯糞池面積常有數英畝之大,這是又一個臭氣源。然而,經驗表明,貯糞池若設計合理并且管理良好從而使得其中既發生厭氧發酵也發生需氧發酵時,那么它的臭氣產生量常低于肥育牛場本身的臭氣產生量。

  豬舍周圍的空氣中還含有由豬舍通風系統排出的臭氣和懸浮的塵埃粒子。豬舍中散發的臭氣主要來自含蛋白質廢棄物(包括諸糞、尿、皮膚、毛、飼料和墊料)的厭氧分解。所以,這些臭氣是由大量揮發性有機物組成的。

  豬舍中散發出的主要氣體是氨氣、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫和甲烷,空氣懸浮粒子則包括有機塵埃、氣體和內毒素,這些都產生自飼料、豬體、豬糞和建筑材料,這些臭氣、氣體和空氣懸浮粒子在舍內的濃度大大高于其在舍外的濃度。

  在許多州都在豬舍下風處的多處測定了臭氣的濃度,其中包括了感官測定臭氣濃度(將臭氣稀釋至閾值)。

  豬舍和糞便處理設施鄰近處的臭氣濃度常常比較高,但這一般都是可以得到糾正的,并且濃度會隨著下風處的距離增大而降低。不過這里常有一些尚不完全明了的機制(包括天氣條件和臭氣物質成分的變化等)起了一定的作用。

  施用糞肥的田地對于臭氣的產生有較大的作用,但臭氣產生的時間一般比較短,這與糞便的特點以及天氣特點有關。田地中糞便的施用率應以能滿足作物良好生長為限,而不應以施糞肥作為糞便處理的手段。各種實用性書刊已對高效而正確的田地糞肥施用法作了介紹(Elliott和Swanson,1976;Barth等,1976)。

  利用田間施肥和養分再生利用作為糞便管理的手段、必須建立在科學研究和開發研究的基礎之上,這樣的話,這些手段才會具有活力。

  臭氣的控制

  可通過防止糞便臭氣的產生或在其產生后防止其散發而達到控制糞便臭氣的目的,顯然,防止臭氣產生是更加符合要求的。

  糞臭是厭氧菌發酵的結果。所以,要減少糞便臭氣的產生,就需創造不利于厭氧菌活動的條件。降低糞便含水量;降低溫度、改變pH值、減少時間因素、施用殺菌劑,排除厭氧環境等措施,都很有效。

  以需氧環境代替常見的厭氧環境,可有效地控制臭氣,使肥育場地面排水通暢從而使地面保持干燥并使氧氣得以穿入地表,都是很有效的做法。糞池和其它貯糞設施中采用各種型號的曝氣設備從而使其中條件得到了改善。好氧技術設施的運行費和保養費都很高,這是其限制因素。在敏感的形勢下,這類高能耗的措施常常是臭氣控制中不得已的做法。所以,只要有可能,就應設置良好的排水設施并利用自然加氧法,這才是最為經濟實用的臭氣控制法(Elliott等, 1974 ; Elliott 和Travis.1975)。

  改變pH值以減慢細菌活動,可限制幾種主要臭氣物質的產生。高pH值會限制揮發酸和硫化氫的散發,低pH值會減緩氨和胺的釋放。通過控制pH值來減少一種和數種臭氣物質的釋放,會促進其它臭氣物質的釋放,因而這種做法有點自我否定。控制pH值的方法成本太高,并且可能會使糞便不適于被利用。

  氧化劑,如高錳酸鉀,已破接受用于若干糞便處理,貯存方法中作為控制臭氣的方法。

  近年來,市場上出現了多種多樣化的化學制劑和生物化學制劑,其中有些對于用過的詞養來說現場使用效果很好,但要在實驗室條件下確證其效力,結果卻常捉摸不定。

  Warburton等(1981)測試了22家公司出品的豬糞除臭 制品。結論是, 除臭制品的總體性能是令人失望的。掩臭劑,氧化劑, 生菌劑和酶制劑都不能有效控制臭氣。

  還有人試驗了用天然材料來控制臭氣。Koellker等(1978)介紹了斜發沸石(一種天然沸石)用于去除雞舍臭氣和減少雞舍氨氣的情況。Meye(1980)采用了人工浮渣來減少貯存的液態諸糞中臭氣的散發。將青菜,玉米芯、稻殼或是玉米桿和廢棄的油在一起進行處理后覆蓋于糞池中糞的表面,減少了臭氣的散發,并且這材料還很耐用。土壤也可有效去除空氣中的臭氣(Cumerman和Carlson,1969)。有些學者試驗了以除塵法作為減少臭氣散發的手段, Wil1s0n(1971 )采用了檔板式或噴水人空氣過濾器來去除機械通風蛋雞舍內排出空氣中的塵埃過濾作用減輕了空氣中臭氣的強度和特性。Licht和Miner(1979) 開發了一種層積式濕法錯流滌氣機,使畜舍內空氣中大于3微米的粒子減少了90%。 空氣中的臭氣被大大地減少了,氨濃度也降低了21%。然而,對多數人來說,氨氣并不象其它一些臭氣(如胺和硫化物)那么令入厭惡。

  歐洲一段時間以來一直有人在研究用生物濾氣機來去除空氣中的臭氣,美國依阿華州立大學豬營養和管理研究中心目前正在試驗在依阿華州的條件下用生物濾氣機來對空氣除臭氣。

空氣質量

  畜禽糞便臭氣的散發是無毒的,所以僅須根據人們的抱怨程度來對其進行處理,而不受聯邦空氣凈化法(Feded Clean Air Act)的管制。然而,有些州以及有些地方,在將限制臭氣散發的條款加入到當地的法規和法令之中,在這方面的方法是:確定可接受的臭氣強度水平、臭氣持續時間和頻度以及畜禽飼養場的大小、設

  計和位置(Miller、1981)。

  一種臭氣令人厭惡的程度受到四種因素的影響:頻度( fregecy )、 強度(intensity)、持續時間(duration)以及臭氣本身的特殊性(offensiveness),(這四種因素的英文縮寫力FIDO),飼養場的臭氣會使人咳嗽、呼吸淺表、頭痛、惡心、嘔吐、胃部不適、食欲減退、失眠、眼睛以及鼻部和喉部受刺激、煩惱,沉郁(Miner1981)。

  實用除臭技術

  畜禽飼養的任何階段和任何時間 可進行臭氣控制。為飼養場選址, 就是除臭方案的早期決策之一。

  飼養場本身設計和管理得當,就可大減少臭氣的產生和散發,所用實用的糞便管理方案或糞 便殘渣施用于農田。所以,選擇好并管理好糞肥施用點是控制臭氣散發的重要途徑。

  選址

  畜舍或禽舍以及糞他的座落處應盡可能遠離鄰近的居民區、學校、機關或是雇員生活區。要作風向分析以便確定鄰居至少可接觸到多大強度的臭氣。

  如有可能,應將所有附近居民接觸臭氣的時間(無論臭氣出自你處或是所有鄰近臭源〕限制在每年160~170小時以內。還要考慮晝夜的風向,夜間氣流方向改變,造成空氣下沉,從而使夜間的臭氣問題甚于白天。

  飼養場的管理

  1.牲畜密集飼養或是養在肥育場中,如果采用水泥地面, 則較少產生污泥、臭氣和蒼蠅等問題,水泥地面的排水和干燥都很容易,地面只要有2%的坡度就行。在水泥地面上清糞也挪用很方便、快捷。

  2.細菌活動產生臭氣,需要有水分的存在、 所以若可使糞便干燥就可減少臭氣的產生,陽光和通風有助于干燥肥育場的地面。天然通風是很好的,但在有些情況下已采用了機械通風來促使糞便干燥。圈內的墊料有助于空氣進入糞便,故有助于糞便干燥從而減少臭氣的產生。

  3.糞便管理良好則可使畜體保持清潔,潮濕的糞便覆蓋在溫暖的畜體上。 糞中的細菌活動會得到促進,加速了臭氣的產生并已增加了臭氣散發的面積。若能使糞便和牲畜分離,如采用條板地面或進行糞便沖洗,則可使畜體保持清潔。
4.糞便貯存區應設有圍以防牲畜進入該區。

  5.一些糞便處理法,比如創造好氣環境,控制pH值,控制溫度、 干燥等等,都可有效控制臭氣,但這些方法的運行費用都很高昂。

  6.糞便中產生臭氣需要一定的濕度,并且需要一定的時間, 糞便在肥育場或是在貯糞池中停留時間愈長,就愈會發生厭氣發酵:產生的臭氣也就愈多。經常徹底清糞有助于使畜體保持清潔,也有助于保持糞便中的養分。 。

  7.有序管理地表的水流,可保證肥育場排水正常, 并且可管理好由肥育場中排出的固體和液體。這樣不但可控制臭氣,還可防止地表水污染。

  8.俗話說,眼不見為凈。可將糞便管理設施設置有路人不見的地方。

  9.在設計糞貯存的、處理設施時要將充分和良好的除臭融入設計標準中。

  10.要安排好糞便處理的時間,因為由糞便貯存設施中清除糞便散發出大量臭氣。

  11.處理死畜要有周密的計劃,以防產生臭氣和孳生蒼蠅從而影響人員健康,要及時清除肥育場中的糞便(在24小時以內)。死畜要及時送往煉制廠、適當深埋、焚饒或是在飼養場內制成堆肥。

  田 地

  1.日常天氣預報,可為田問糞肥施用提供有用的信息。冷天施肥優天熱天;有風的天氣勝于無風天氣要在風向不朝向居民區時的向田間施用糞肥。

  2.糞肥的施用要開始于清晨,上午,空氣開始升溫,并且開始上升。從而將臭氣也帶著上升,晚間空氣溫度下降,空氣下沉,臭氣也就停在地表附近。

  3.要避免在臨近周末或臨假日時進行,因為那時公路上會有很多旅游者,人們還會訪問非居住區。

  4.要避免在公路和居民區、學校、機關或其它有人工作的區域附近施肥。

  5. 土壤會有效吸收畜糞中的臭氣物質,同時又可保留糞中寶貴的含氮物質。

  施肥后必須盡快對土地進行犁或粑,有些糞水施放機可在施肥時直接將糞水注入土中,這些方法都可減少臭氣的產生同時又保存住糞中的養分。

 
 
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