馬華青 王文穎 劉艷方

摘 要：畜禽棚舍是氨氣排放的重要來源之一。該文論述了影響氨氣排放的主要因子，分析了氨氣排放的危害，介紹了減少氨氣排放的途徑，為減少氨氣排放及污染，提高畜禽和人員健康提供參考。

關鍵詞：畜禽棚舍;氨氣;危害;減排措施

中圖分類號 S831 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）16-0165-04

近年來，由于我國集約化畜禽養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大，糞便廢棄物的產量日益增加。動物飼養(yǎng)排放的氨（NH3）對于水體富營養(yǎng)化、土壤酸化、氣溶膠形成以及溫室氣體的形成等諸多問題都有著直接或間接的影響[1]。畜牧業(yè)排放產生的NH3促成最鮮為人知的過程是大氣中細顆粒物的形成，動物糞便中NH3的形成和揮發(fā)過程幾乎是瞬時的，并且在尿液和糞便排泄后立即開始。NH3一旦排放到大氣中，形成空氣動力學直徑小于2.5μm的細小顆粒物質（PM2.5），這些顆粒物不但造成了空氣污染，形成光散射氣溶膠引起霧霾，使能見度下降，而且可吸入微粒物質對人類的影響要超過其他任何空氣污染物，甚至低濃度的空氣污染物（可吸入顆粒）也與一系列不良健康影響有關[2]。例如，細顆粒物（PM2.5）可能會到達細支氣管的外圍區(qū)域并干擾肺內的氣體交換[3-4]，導致人們哮喘發(fā)病率升高。PM2.5被人體吸入后可以透過肺屏障進入血液系統(tǒng)，導致心血管疾病和呼吸道疾病，甚至癌癥和死亡[5]。

畜禽被認為是氣態(tài)NH3排放的最大貢獻者，據(jù)估算，加拿大畜牧業(yè)氨氣的排放量占該國氨氣排放總量的64.0%[6-7]。對于我國氨排放總量及各個污染源的排放量，很多學者認為禽畜養(yǎng)殖對氨排放貢獻超過50%[8]。畜禽養(yǎng)殖場內氨主要來自畜禽養(yǎng)殖生產和廢棄物管理等過程，相比較而言，當前對畜禽養(yǎng)殖場內氨排放的研究仍較少。為此，本文對牛棚氨排放機理、特征危害及減排措施進行了論述。

1 氨的來源

氨氣是畜禽養(yǎng)殖業(yè)產生的最主要的有害氣體之一，在畜禽舍養(yǎng)殖業(yè)產生的有害氣體中，氨氣對養(yǎng)殖業(yè)的危害最為嚴重。氨主要是來源于畜禽糞便和肥料[9]。我國近20年一直是全球氨氣排放量最大的國家，其中來自畜禽養(yǎng)殖和化肥施用的氨氣排放占到80%以上[10]。隨著我國養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大，氨氣排放呈持續(xù)上升的趨勢。

禽舍內氨主要來源于未消化完全的飼料和糞便中的尿酸。由于家禽類腸道短，腸道吸收率不高，70%的飼料尚未消化完全就被排出體外[11]。胃腸道內的氨主要來源于糞尿、腸胃消化物等，畜禽攝入的含氮物質主要是蛋白質，飼料中的蛋白質在消化道中通過各種酶的作用被分解為氨基酸，氨基酸再經(jīng)過酶的催化氧化作用完成脫氨基，氨基可轉變?yōu)槟蛩睾湍蛩醄12]。畜禽舍內堆積的糞尿也會產生NH3舍內殘余飼料中的含氮物質在微生物作用下與其他微生物所產生的酶共同反應，最終降解成為氨氣，棚舍內環(huán)境的清潔程度是影響氨濃度高低的重要因素。

2 養(yǎng)殖場氨排放的影響因素

2.1 飼料成分 飼糧中的粗蛋白含量會影響畜禽氨氣的排放。研究發(fā)現(xiàn)，降低飼料中的粗蛋白含量可顯著降低畜禽舍排泄物中的氨氣排放。當飼料中粗蛋白含量降低后，畜禽排泄物中的尿酸和尿素含量均會隨之降低。畜禽動物經(jīng)血液循環(huán)產生的尿素氮含量也會相應降低，從而使氨排放量降低。研究表明：豬場內日糧粗蛋白降低1%，氨排量則降低10%[13]。纖維素在微生物的分解作用下，產生丙酸和丁酸的個脂肪酸短鏈，進而降低畜禽盲腸和糞便的pH值，使得脲酶活性下降，進而抑制尿素的水解[14]，減少NH3的產生及溫室氣體的排放。

2.2 棚內溫濕度 環(huán)境溫度是影響畜禽動物舒適度的重要指標，也會對氨氣濃度和排放速率產生一定的影響。主要是影響畜禽棚舍中糞尿的脲酶活性，隨著環(huán)境溫度的升高，尿酸酶的活性也會隨之增加，脲酶活性的增加會加速尿素的分解[15]。夏季環(huán)境溫度較高，棚舍內部溫度較高，因此棚舍要保持通風狀態(tài)，以降低氨及其他有害氣體的濃度，從而減少排放量。研究發(fā)現(xiàn)：氨氣排放與棚內溫度呈正相關關系[16]。棚舍內的墊料和糞污濕度均會影響NH3的排放，墊料及糞污內的含氮化合物向氨氣轉化的過程會隨其濕度的降低而減弱[17]。

2.3 棚內通風量 綜合我國牛棚養(yǎng)殖情況和牛棚結構特點，大部分牛棚為半封閉式養(yǎng)殖類型，棚內通風主要以自然通風為主[18]。在自然通風的情況下，舍內氨濃度高低主要受季節(jié)環(huán)境溫度濕度變化的影響，一般呈現(xiàn)出夏天氨排放高，冬天氨排放低的特點[19]。如果棚內配備排風扇或通風櫥等設施，可通過增加通風量來加快舍內氨氣的流通，達到降低棚內氨濃度，減少舍內氨氣蓄積的效果。

2.4 棚舍清糞工藝及頻率 糞尿的產生是引起畜禽舍氨及溫室氣體排放的主要原因，因而畜禽糞尿的清理方式、清潔頻率都會顯著影響畜禽棚內氨氣及溫室氣體的濃度。延長糞尿的堆放時間，一方面會加速大量有害微生物的滋生，糞污內部溫度也會隨時間的推移而不斷升高，促使脲酶活性增加，進而導致氨濃度和氨排放量增長[20]。研究發(fā)現(xiàn)，通過采用人工刮糞和刮糞板自動清糞技術對羊舍內糞污進行清理，刮糞板清糞顯著降低了羊舍內的氨氣濃度[21];將深坑自然積糞的糞污處理方式改變?yōu)?d進行1～2次的清糞，可使氨排放減少52%～63%[22]。此外，近年來推行的糞污進行固液分離技術，也是降低禽畜糞便中氨排放量的一項有效措施[23]。通過對糞尿進行分離液態(tài)糞便中的固體成分，增加土壤對糞污的吸收率，可降低氨氣及溫室氣體揮發(fā)到大氣中的概率。

3 氨氣排放的危害

氨氣是一種無色、具有強烈刺激性氣味的氣體，在水中的溶解度大，溶解度會隨著液體溫度的升高而降低。氨氣溶于水后以NH3·H2O的形式存在，少量會水解成NH4十和OH一，所以氨的水溶液呈現(xiàn)弱堿性，并且對呼吸粘膜具有強烈的刺激性傷害，嚴重時可發(fā)生堿灼傷，引起眼睛流淚、灼痛、角膜和結膜發(fā)炎、視覺障礙[24]。

3.1 對畜禽養(yǎng)殖業(yè)的危害 畜禽舍內氨氣濃度的高低對畜禽動物的生長發(fā)育具有潛在的負面影響，可直接或間接地降低養(yǎng)殖場的生產效率。氨氣是一種無色有刺激性氣味的氣體，質量分數(shù)小于空氣，易溶于水。在20℃，700體積氨氣可溶于1體積水[25]。由于氨氣的水水解會形成OH-，所以對眼睛以及呼吸道黏膜具有較強的刺激性，長時間的吸入還會導致結膜炎、支氣管炎等疾病[26]。氨氣還可經(jīng)呼吸系統(tǒng)進入血液循環(huán)系統(tǒng)，與氧氣競爭性結合血紅蛋白，降低血紅蛋白的攜氧能力，從而使畜禽動物出現(xiàn)貧血和組織缺氧等癥狀[27]。高濃度的氨氣會降低機體對疾病的抵抗能力，使得呼吸中樞麻痹而致死[28]。研究發(fā)現(xiàn)，畜禽舍內高濃度的氨還會對畜禽動物的生長產生影響，特別是在其幼小時期。

3.2 對人體的危害 畜禽棚舍內的氨排放不僅會影響畜禽動物的健康生長，還會對養(yǎng)殖場內工作人員的身體健康造成直接或間接的負面影響。人體能感知的氨濃度最低值為5.3mg/L。長時間接觸低濃度的氨氣會對身體產生刺激傷害，從而會引起慢性鼻炎、音嘶啞等癥狀[29]。人體吸入過多的氨氣可能會引起肺腫脹而致死。當濃度達到0.25mg/L時，人體的耐受時間不超過1h[30]。因此，畜禽養(yǎng)殖產生的氨對人體健康的傷害是不可忽視的。

3.3 對生態(tài)系統(tǒng)的危害 盡管氨不是溫室氣體，但它可能間接導致農業(yè)排放一氧化二氮（N2O），這是一種潛在的溫室氣體，全球溫室效應潛能約為二氧化碳的300倍[31]。氮作為肥料添加到土壤中會直接或間接導致N2O排放。例如，從糞肥中揮發(fā)的氨可以重新沉積在土壤上，最終轉化為N2O。因此，NH3糞便揮發(fā)可直接導致動物農業(yè)的溫室氣體排放[32]。并且氨氣為堿性氣體，是大氣的重要組成成分，但是大氣中過量的氨氣會破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡，從而影響大氣環(huán)境。

4 氨氣的有效減排途徑

4.1 合理的日糧配方及飼料加工 糞尿中的氮一大部分來自飼料中蛋白質的分解，日糧配比和飼料轉化率是影響畜禽排泄物中含氮量的主要因素。通過改善畜禽養(yǎng)殖業(yè)日常日糧的配比，可以進一步降低25%左右的氨氣排放量。研究發(fā)現(xiàn)，飼料中粗蛋白質含量在19%時比21%時氨排放降低28.09%，粗蛋白含量17%時比19%時氨氣排放量降低14.89%[33-34]。為了保證飼料中的蛋白質營養(yǎng)供給，在降低飼料中粗蛋白含量水平的同時，還需要保證必需氨基酸的含量。過量的減少日糧中的粗蛋白含量水平，如低于19%時，則會加速氨氣的排放。還有研究發(fā)現(xiàn)，通過在飼料中添加樟科植物的提取物和腐殖酸及其復合物，使得脲酶活性顯著下降，糞樣的pH酸堿度也下降，樟科植物提取物和腐殖酸能降低尿素的分解，從而減少氨氣的排放[35]。周學光[36]等通過在飼料中添加絲蘭屬植物提取物發(fā)現(xiàn)其能降低氨的排放。根據(jù)以上研究推斷，在畜禽養(yǎng)殖場日常飼料中添加有機酸或者檸檬酸等酸性物質，可以降低尿液糞便中的酸堿度，從而降低氨排放量，或者在畜禽棚舍內糞尿上噴灑酸化劑來降低其pH值，抑制氨氣的揮發(fā)，提高飼料的吸收率，充分吸收營養(yǎng)物質，降低氨的排放。通過將飼料研磨成粉狀和草料充分混勻，可以增加養(yǎng)殖場動物對飼料及草料等營養(yǎng)物質的吸收水平，在一定程度上也減少了對飼料和草料的浪費，同時降低了氨排放量及其對環(huán)境的污染。

4.2 飼養(yǎng)方式及環(huán)境溫濕條件調控 環(huán)境溫濕度是影響氨氣排放量的因素之一，也是經(jīng)濟成本相對較低的減排方式。研究發(fā)現(xiàn)，糞污在50h內達到60%的干燥率，其氨氣釋放率最低[37]。養(yǎng)殖場棚舍內部具有良好的飲水系統(tǒng)，能夠有效防止畜禽舍內含水量的升高，保持棚舍內地面的干燥，進而降低氨的排放。此外，通過添加相關的吸附劑也會減少氨氣的排放，如活性炭、黏土等，但由于這些經(jīng)濟花銷太大，會影響?zhàn)B殖場的管理效益和養(yǎng)殖成本。環(huán)境條件決定了氮的存在形式，降低排泄物或者棚舍內草墊的pH值，可以減少氨氣的揮發(fā)[38]。當畜禽糞尿排泄物的pH下降1個單位時，氨氣的排放量下降45%[39]。劉娟等[40]通過在畜禽糞尿表層噴灑酸化劑發(fā)現(xiàn)，圈舍糞尿表面酸化可以有效地降低氨氣揮發(fā)，且在一定pH范圍內酸性越強，對氨的減排效果越好。因此，在糞尿表層酸化是減少畜禽氨排放經(jīng)濟有效的方法之一。

5 結語

畜禽棚舍內氨氣及其他有害氣體已經(jīng)嚴重影響到牛群健康及棚內工作人員的健康，通過了解畜禽棚舍內氨氣的來源和氨排放的特征和危害，即使處在較低濃度的環(huán)境中也會降低牛群的抵抗力、生長和生產性能，影響經(jīng)濟效益價值。養(yǎng)殖場的環(huán)境優(yōu)化被認為是最重要的減少氨氣毒害的措施，定期通風清潔畜舍，調節(jié)家畜飲食結構，對家畜糞便進行酸化處理，被認為是有效降低氨毒害的有效措施，對于保護牛舍內牛群健康和工作人員健康，促進生產具有重要的意義。

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（責編：張宏民）