噴灑不同除臭劑對育肥羊糞便氨氣的去除規(guī)律研究

趙娟娟，谷曉楊△，車大璐，王 超，趙壽培，劉連超，趙 娜，高玉紅*

(1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科技學(xué)院，河北 保定 071001；2. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071001)

隨著畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級的推動，綠色、高效、安全的畜牧業(yè)養(yǎng)殖模式已經(jīng)提上日程，養(yǎng)殖環(huán)境越來越受到重視，尤其是舍內(nèi)氨氣(NH)、硫化氫和甲烷等有害氣體或臭氣，不僅影響了家畜的生長與健康，對周邊生態(tài)環(huán)境也可能造成面源污染。目前養(yǎng)殖場臭氣相關(guān)研究的文獻(xiàn)報道多集中于豬舍和雞舍的臭氣減排研究，而羊舍臭氣研究較少。相比其他畜禽，羊糞尿產(chǎn)生的污染較小，每只羊每天排糞便約2.0 kg，尿僅0.66 kg。

河北省保定市唐縣是國內(nèi)最大的短期集中育肥羊產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，羊圈總占地250×10m，年出欄育肥羊約500多萬只，已初步形成了比較完整的羊產(chǎn)業(yè)鏈，成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民養(yǎng)殖致富的主要途徑之一。由于養(yǎng)殖場/戶普遍采用精多粗少的催肥式育肥模式，大量未消化的營養(yǎng)物質(zhì)通過糞便排出體外，尤其是含氮物質(zhì)，導(dǎo)致糞便惡臭嚴(yán)重，再加上高密度飼養(yǎng)和出欄清圈的傳統(tǒng)糞污管理方式，導(dǎo)致糞污惡臭對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成了面源污染，嚴(yán)重影響了周邊居民的正常生活。本試驗(yàn)選擇噴灑3種除臭劑(兩種微生物除臭劑和一種植物提取液除臭劑)，對其除NH效果進(jìn)行了箱體密閉模擬研究，為實(shí)際生產(chǎn)中除臭劑的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 除臭劑選擇

選擇3種除臭劑，河北某生物科技股份有限公司生產(chǎn)的腐熟發(fā)酵劑、污水處理劑和北京某公司生產(chǎn)的“清內(nèi)詳DOD”植物提取液異味處理劑。腐熟發(fā)酵劑采用金土生物CCSM多菌聯(lián)合發(fā)酵技術(shù)，復(fù)配了降解曲霉、酵母、乳酸、嗜熱球菌、芽孢桿菌、解磷解鉀菌和硝化細(xì)菌等菌劑，利用多菌共生、功能聯(lián)合的作用；污水處理劑富含光合菌和乳酸菌；“清內(nèi)詳DOD”植物提取液采用清大生物萃取專利技術(shù)，通過霧滴吸附的惡臭分子與植物萃取液中的有效成分發(fā)生反應(yīng)，促使異味分子發(fā)生改變原有的分子結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到除臭的目的。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 羊糞準(zhǔn)備 試驗(yàn)于2019年4月25日-5月2日在河北農(nóng)大動科院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選擇保定市唐縣育肥前期和后期羊舍中的糞便，即，干糞(含水量約55%)和稀糞(含水量約85%)，兩種糞便均在實(shí)驗(yàn)前一天取自羊舍，糞原樣取回，厚度15～20 cm，摸擬羊舍將糞原樣擺放于試驗(yàn)用紙箱中(紙箱內(nèi)側(cè)附塑料薄膜)，糞便平面尺寸30 cm×30 cm，基本和箱子平面面積吻合，箱子尺寸為30 cm×30 cm×100 cm，如圖1所示。

圖1 密閉舍模擬圖Fig. 1 Simulated diagram of closed shed

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 腐熟發(fā)酵劑和污水處理劑的除氨效果 設(shè)10個處理，每個處理4個重復(fù)(4個紙箱)，分稀糞和干糞兩種，分別設(shè)對照組、噴灑腐熟發(fā)酵劑低劑量組(18 mL，1 000 mL原液/m糞便)、中劑量組(54 mL)、高劑量組(90 mL)和噴灑污水處理劑組。所有箱子放好糞封閉，采集空氣樣品(d0)，次日噴灑發(fā)酵劑(僅噴一次)，連續(xù)采樣7 d，每天9:00采樣，分析一個噴藥周期(7 d)除氨的持續(xù)性及效果。

1.2.2.2 “清內(nèi)詳DOD”植物液的除氨效果 設(shè)4個處理，每個處理4個重復(fù)，分稀糞和干糞兩種，分別為對照組和噴灑3 mL原液組(按說明書：稀釋20倍)。所有箱子放糞好后封閉一天，次日9:00采樣，然后噴灑植物液，連續(xù)噴7 d，每天采樣時間為9:00、12:00、15:00、18:00和21:00，分析噴藥后不同時間點(diǎn)的除氨效果。

所有箱子試驗(yàn)期間全部封閉，箱子中NH測定的采樣點(diǎn)布置為：水平布置為箱體平面中央一點(diǎn)，垂直空間布置為5、35、75 cm(圖1)。NH測定方法選擇國家標(biāo)準(zhǔn)方法-納氏試劑比色法。

1.2.3 NH測定方法 參照《家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)》中NH納氏試劑比色法測定其含量。采用大氣采樣儀(TQC-1500Z)采集空氣樣品，用稀硫酸吸收樣品中的NH，以0.5 L/min的流量采氣1 L，采樣后加入納氏試劑，用分光光度計(jì)測其吸光度。根據(jù)制定的標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得空氣中的NH濃度。

1.2.4 NH去除率計(jì)算方法 根據(jù)張生偉方法計(jì)算NH去除率，即，氣體去除率=(對照組的釋放量-試驗(yàn)組釋放量)/對照組釋放量×100%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析和Duncan氏法多重比較，<0.05水平為差異顯著，且≤0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴灑3種除臭劑對兩個育肥階段羊糞便NH3排放的周期變化規(guī)律

由表1可見，與對照組比較，噴灑低劑量腐熟發(fā)酵劑于第3～7天期間NH濃度均顯著降低(<0.05)，且第4天降低最多，濃度達(dá)24.41 mg/m；中、高劑量腐熟發(fā)酵劑的NH濃度于第2、3、4天顯著降低(<0.05)；噴灑污水處理劑的NH濃度僅第4天顯著降低(<0.05)。干糞條件下，噴灑3個劑量的腐熟發(fā)酵劑均在第2、3天的NH濃度顯著降低(<0.05)，而污水處理劑的NH濃度僅第3天顯著降低(<0.05)。

由表2可見，噴灑植物提取液除臭劑對干、稀糞的NH釋放均未達(dá)到顯著降低效果(>0.05)，但存在降低趨勢。從表3可見，稀糞條件下，噴灑d1 NH濃度極顯著降低(<0.01)；干糞條件下，噴灑效果均未達(dá)顯著水平(>0.05)。

2.2 噴灑3種除臭劑對兩個育肥階段羊糞便的除氨率

從圖2a可知，噴灑腐熟發(fā)酵劑和污水處理劑的NH去除率均呈先上升后下降的趨勢。3個劑量腐熟發(fā)酵劑和污水處理劑的NH去除率均于第4天效果最佳，但低劑量發(fā)酵劑于第4天的NH去除率(45.25%)比中、高劑量發(fā)酵劑和污水處理劑分別高14.64%、16.29%和25.29%。對于干糞(圖2b)，3個劑量發(fā)酵劑的NH去除率隨時間延長趨勢相同，均于第2天 NH去除率最高，分別達(dá)43.99%(低劑量)、35.07%(中劑量)和37.23%(高劑量)，但噴灑第6天后除NH率反而出現(xiàn)負(fù)值；污水處理劑于第3天的NH去除率最高，達(dá)27.82%，但第6天后NH去除率出現(xiàn)負(fù)值。

表1 兩種微生物除臭劑(腐熟發(fā)酵劑和污水處理劑)對氨排放的影響Table 1 The effect of two microbial deodorants (fermentation agent and sewage treatment agent) on ammonia emission

表2 不同時間點(diǎn)植物提取液除臭劑對氨排放的影響Table 2 The effect of plant extracting deodorant on ammonia emission at different time points

表3 植物提取液除臭劑對氨排放的影響Table 3 The effect of plant extracting deodorant on ammonia emission

從圖3植物提取液NH去除率可知，全天各時間點(diǎn)中，12:00和15:00稀糞的NH去除率顯著高于9:00和21:00(<0.05)，而12:00和15:00干糞的NH去除率顯著高于9:00、18:00和21:00(<0.05)。從7 d噴灑周期看，稀糞和干糞的NH去除率均于第1天最佳，隨著噴灑時間的延長，NH去除率反而降低。可見，噴灑植物提取液時，對于稀糞的除NH效果優(yōu)于干糞。

2.3 噴灑3種除臭劑對兩個育肥階段羊糞便NH3的去除效果比較

由圖4可見，與對照組比較，雖然3種除臭劑對2種糞便的NH去除率未達(dá)到顯著性差異(>0.05)，但3種除臭劑的NH去除率度均有所降低，腐熟發(fā)酵劑效果最好，尤其是稀糞條件下噴灑低劑量發(fā)酵劑的NH去除率顯著高于污水處理劑和植物提取液(<0.05)，上述3者的去除率分別為24.94%、12.57%和11.42%。

圖2 兩種微生物除臭劑(腐熟發(fā)酵劑和污水處理劑)的除氨效果Fig. 2 Ammonia removal effect of two microbial deodorants (fermentation agent and sewage treatment agent)

圖3 植物提取液除臭劑的除氨效果Fig. 3 Ammonia removal effect of plant extract deodorant

3 討 論

臭氣主要來自糞便分解，其成分較為復(fù)雜，影響較為嚴(yán)重的成分是NH，主要來自蛋白質(zhì)等有機(jī)物的分解。畜禽長期生活在含NH的環(huán)境中，免疫性能下降，呼吸道疾病的發(fā)病率增加，生產(chǎn)性能也隨之下降，關(guān)于NH減排的研究國內(nèi)外已有很多報道，但有關(guān)羊舍除NH的報道并不多，本研究中噴灑微生物除臭劑和植物提取液從不同程度上降低了NH濃度。研究發(fā)現(xiàn)，每種臭氣的產(chǎn)生都需要特定微生物的降解作用，硝化細(xì)菌、曲霉菌和酵母菌均有除NH作用，但多種微生物共同作用的效果均優(yōu)于單一菌株或少數(shù)復(fù)合菌劑。本試驗(yàn)噴灑的腐熟發(fā)酵劑含有芽孢桿菌、乳酸菌、曲霉菌和硝化細(xì)菌等7種菌，而污水處理劑僅含2種菌(光合菌和乳酸菌)，結(jié)果表明，腐熟發(fā)酵劑的除NH效果明顯優(yōu)于污水處理劑。Kuroda等和Matulaitis等關(guān)于豬糞的除臭研究也認(rèn)為，豬糞中噴灑含芽孢桿菌、雙歧桿菌、乳酸菌等組成的復(fù)合菌劑，NH產(chǎn)生量顯著下降，這與本研究結(jié)果基本一致。

微生物除臭劑降解NH具有一定周期性，除臭菌株一般在48 h之后才能獲得最佳除臭效果。唐微微等篩選的酵母菌對豬糞除臭效果在72 h后最好，隨著時間延長除臭效果下降。曾蘇等研究也認(rèn)為，微生物除臭劑在60 h后趨于穩(wěn)定，72 h后對NH去除效果不明顯。這些報道與本研究過結(jié)果基本吻合。本研究中腐熟發(fā)酵劑和污水處理劑的NH去除率均呈先上升后下降的趨勢，育肥后期羊的稀糞條件下，噴灑第4天NH去除效果最佳，而育肥后期羊的干糞條件下，噴灑第2天或第3天除NH效果最佳。另外，本研究中腐熟發(fā)酵劑噴灑劑量不同除NH效果也不同，低劑量噴灑的效果好于中、高劑量，低劑量噴灑去除率高達(dá)45.25%，這可能是由于除臭劑隨著噴灑劑量的增加提高了箱內(nèi)空氣的濕度，導(dǎo)致空氣中NH濃度上升。

植物提取液除臭劑不同于其他兩種微生物除臭劑，該除臭劑帶有植物中原有的淡淡香味，可以增加人的感官舒適度，也可將極易溶于水的物質(zhì)及粉塵很好的溶解、吸附，具有生態(tài)、健康和高效的功能，常用于雞舍和豬舍的除臭研究中。韓戰(zhàn)強(qiáng)等研究表明，天然植物除臭劑噴灑豬舍時，噴霧前0.5 h NH濃度為30 mg/L，噴灑后12 h NH濃度下降到0，且保持24 h，這與本試驗(yàn)結(jié)果并不一致。本試驗(yàn)中的植物液除臭劑噴灑后箱內(nèi)的NH濃度雖然有降低趨勢，但除NH效果的周期短，稀糞噴灑3 h 后NH的去除率最高，達(dá)18.22%，連續(xù)噴灑7 d時，噴灑第一天NH的去除率最高，隨著噴灑天數(shù)的增加，除NH效果反而降低。

圖4 3種除臭劑對兩個育肥階段羊糞NH3的去除效果比較Fig. 4 Comparison of NH3 removal effect from three deodorants for sheep feces in two fattening stages

本研究表明，3種除臭劑對NH的去除率與糞便含水量有一定關(guān)系，含水量較高的稀糞除NH效果優(yōu)于含水量較低的干糞，這可能與糞便降解和除臭劑成分有關(guān)，但由于糞便含水量對除NH效果影響的研究較少，還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

本研究表明，噴灑3種除臭劑均有一定的除NH效果，但噴灑低劑量的腐熟發(fā)酵劑效果最好。