減少家畜NH3排放量的外源性吸附劑研究進展

劉應(yīng)進 安志揚 周 輝 侯良忠 郭同軍

1.新疆畜牧科學院，烏魯木齊830011；2.新疆呼圖壁縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，新疆呼圖壁831200；3.新疆畜牧科學院飼料研究所，烏魯木齊830011；4.新疆畜牧科學院奶業(yè)研究所，烏魯木齊830011

家畜圈舍中高濃度NH3（氨氣）可刺激皮膚和鼻粘膜，灼燒呼吸道，NH3還可與空氣中水分子結(jié)合形成氨水，緩慢腐蝕圈舍鋼鐵和精密儀器，因此控制圈舍中氨氣的濃度意義重大。NH3排放總量的18%來自家畜，減少氨排放已然成為世界各國熱議的話題。

1 動物源NH3 的排放量

文獻統(tǒng)計歐洲部分國家各行業(yè)中NH3排放比例，其中畜牧業(yè)NH3排放比例大于75%，如果將畜牧業(yè)氨氣看作100%，那么其中80%來自動物糞、尿發(fā)酵和尸體降解，其余來自動物飼料發(fā)酵降解[1]。國內(nèi)文獻報道河北省在2004年家畜糞、尿發(fā)酵產(chǎn)生NH3量為2 850 t，且散養(yǎng)模式下糞、尿發(fā)酵產(chǎn)生的NH3量是集約化養(yǎng)殖的3 倍[2-4]。

2 日糧調(diào)控家畜NH3 排放量的弊端

家畜糞氮排泄量相當穩(wěn)定，約占干物質(zhì)采食量的0.6%，氮攝入量與糞氮、尿氮及總氮排泄量呈正相關(guān)關(guān)系。通過日糧調(diào)控減少排泄物中含氮有機物的含量是減少氮排放方法之一，但具有一定的缺點，例如增加精料比會增加飼養(yǎng)成本，導(dǎo)致酸中毒、蹄葉炎、過肥等問題；沼氣池可以減少糞尿中氮的排放量，但成本高，并且存在技術(shù)推廣服務(wù)、設(shè)施維護保養(yǎng)、北方冬季產(chǎn)氣率低等諸多現(xiàn)實問題。因此，外源性吸附劑的應(yīng)用成為減少NH3排放量的突破點。

3 常用外源性吸附劑的研究進展

現(xiàn)階段研究發(fā)現(xiàn)，對NH3有吸附特性的常用的外源性吸附劑有過磷酸鈣、分子篩、膨潤土等3 種。

3.1 過磷酸鈣

過磷酸鈣又被稱為普鈣（Ca(H2PO4)2·H2O），是水溶性磷肥。過磷酸鈣因呈酸性限制使用量，但對NH3具有一定的吸附能力，且吸附氨氣可以中和酸性，同時提高過磷酸鈣含氮量，在提高肥力基礎(chǔ)上減少副作用。1 kg 過磷酸鈣可吸附NH3重量為20.65 g。過磷酸鈣對NH3的吸附有4 種途徑：

1）氨氣可溶于水分子形成一水合氨，Ca(H2PO4)2·H2O 有很強的吸水性，每千克Ca(H2PO4)2·H2O 可吸收水分431 g[5]。

2）普鈣中含有部分游離H3PO4和游離H2SO4，均可與NH3發(fā)生中和反應(yīng)[6]。

3）Ca(H2PO4)2與NH3的反應(yīng)，過磷酸鈣中主要成分為Ca(H2PO4)2，Ca(H2PO4)2與NH3發(fā)生化學反應(yīng)生成NH4H2PO4和CaHPO4，隨著反應(yīng)物Ca(H2PO4)2不斷減少，生成的NH4H2PO4和CaHPO4不斷增加，過磷酸鈣中含氮量不斷升高，當接近2%時，開始生成(NH4)2HPO4和(NH4)2SO4。

4）CaSO4可與NH3和CO2結(jié)合生成穩(wěn)定的碳酸鈣白色沉淀[7]；由范德華力的物理吸附，但這種吸附作用較弱。

3.2 分子篩

分子篩的實質(zhì)為硅鋁酸鹽，市面上的分子篩多為3A、4A、5A 和13X 這4 種類型，如黃豆顆粒般大小，阿里巴巴上價格為800 元/t 左右。分子篩堅硬表面和內(nèi)部均有許多致密的小孔，可根據(jù)氣體分子的直徑和極性呈現(xiàn)不同吸附選擇性，其對氣體分子的吸附與膨潤土相似，均為物理吸附。

據(jù)報道[8]，1 kg 孔徑為4A、5A、13X 的分子篩可吸附4 種家畜圈舍中常見氣體重量如表1所示。

3.3 膨潤土

膨潤土的礦物質(zhì)稱為蒙脫石，內(nèi)含許多細密的孔道，NH3和H2S 等有害氣體通過細密小孔時停留在小孔內(nèi)，從而達到吸附過濾作用。有研究報道[9]，將膨潤土置于泌乳牛舍測定NH3的吸收重量，試驗發(fā)現(xiàn)每千克膨潤土能吸收NH3重量為0.87 g，此試驗中膨潤土對氨氣的吸附能力應(yīng)大于實測值，因膨潤土放在了地面，與地面接觸位置細孔無法吸收氨氣，推測每千克膨潤土吸收氨氣重量應(yīng)高于0.87 g。

4 結(jié) 語

外源性吸附可對家畜附劑且不會對動物的生產(chǎn)性能造成影響，一些吸附劑吸附這些氣體后還可以進行解吸重復(fù)利用或留作他用，具有很高的可實用性，因此，利用外源性的吸附材料對家畜產(chǎn)生的NH3吸附具有可行性。