西南地區(qū)不同類型豬舍內(nèi)空氣污染物變化規(guī)律

蒲施樺，王 浩，龍定彪 ，簡(jiǎn) 悅，朱佳明，曾雅瓊

（重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 榮昌 402460； 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南設(shè)施養(yǎng)殖工程科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，重慶 榮昌 402460）

引言

生豬養(yǎng)殖環(huán)境是影響生豬健康生長(zhǎng)的重要因素之一，有研究表明生豬生長(zhǎng)性能的發(fā)揮，20%取決于品種與遺傳能力，20%～30%則決于生長(zhǎng)環(huán)境，40%～50%取決于飼料和日常飼喂管理[1]。隨著我國(guó)現(xiàn)代畜牧業(yè)集約化、規(guī)?；目焖侔l(fā)展，養(yǎng)殖場(chǎng)的養(yǎng)殖環(huán)境、飼喂管理以及疫病防控也面臨著極大的挑戰(zhàn)。《2019年中國(guó)畜牧獸醫(yī)年鑒》指出，2018年中國(guó)畜牧業(yè)規(guī)?；蕦⑦_(dá)到49.1%，預(yù)計(jì)到2020年將超過(guò)58%[2]。在這種高強(qiáng)度的集約化養(yǎng)殖模式下，氨氣（NH3）、硫化氫、二氧化碳（CO2）等大量養(yǎng)殖污染物的集中性排放，造成畜牧業(yè)NH3、粉塵等排放氣態(tài)污染物成為農(nóng)業(yè)污染排放的重要來(lái)源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，加拿大畜牧業(yè)氨排放占農(nóng)業(yè)總氨排放量的64.0%，美國(guó)為48.7%，瑞士則為90.0%[3-5]，潘濤等人[6]的監(jiān)測(cè)研究指出2012年北京市集約化養(yǎng)殖場(chǎng)NH3排放量為443萬(wàn)噸，其中養(yǎng)豬業(yè)占37.3%。這不僅影響動(dòng)物健康福利，還對(duì)周邊人居環(huán)境造成了面源性污染。因此，在集約化養(yǎng)豬場(chǎng)開(kāi)展氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)研究對(duì)我國(guó)養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)境管理、緩解我國(guó)空氣環(huán)境污染、助力我國(guó)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)具有十分重要的意義。文章選取規(guī)?；i場(chǎng)內(nèi)的三種類型豬舍（妊娠舍、哺乳舍、保育舍）進(jìn)行舍內(nèi)空氣污染物監(jiān)測(cè)，研究空氣污染物濃度與環(huán)境因子相關(guān)性，建立其時(shí)空排放規(guī)律，為健康養(yǎng)殖環(huán)境的空氣污染預(yù)警提供參考依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)場(chǎng)地概況及豬舍管理

試驗(yàn)豬場(chǎng)為位于重慶市榮昌區(qū)的重慶市原種豬場(chǎng)，所在地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，占地面積66 666.67 m2，年存欄種豬1 000頭。豬場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)混凝結(jié)構(gòu)為主；地板類型大多以半漏縫水泥地；清糞方式以人工干清糞；春季每天清糞1次（清糞時(shí)間為8:00和18:00），夏季每天清糞2次；通風(fēng)方式為夏季機(jī)械通風(fēng)為主，冬季密閉加間斷性通風(fēng)，試驗(yàn)豬場(chǎng)基本信息見(jiàn)表1。示范場(chǎng)所處的氣候環(huán)境為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，夏秋兩季氣候高溫高濕，降雨量大；冬季氣候溫和，濕度較大。所在地區(qū)的整年風(fēng)量較小，年平均風(fēng)速在0.9～2.1 m/s，見(jiàn)表2。

表1 試驗(yàn)豬場(chǎng)養(yǎng)殖基本信息表

表2 重慶市（榮昌縣）主要?dú)庀筇卣?/p>

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在春（2018年4月份）、夏（2018年7月份）兩季分別對(duì)示范豬場(chǎng)內(nèi)的保育豬舍、妊娠豬舍以及哺乳豬舍內(nèi)外的溫度、濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)7 d，各豬舍結(jié)構(gòu)及管理情況見(jiàn)表3。NH3濃度、二氧化碳濃度采用現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行，采樣時(shí)間為每天8:00、11:00、14:00、17:00、20:00，舍內(nèi)采樣均在清糞前完成，采樣高度為1.5 m，每個(gè)采樣點(diǎn)采集4個(gè)平行樣。舍內(nèi)外采樣及監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖如圖1。

表3 豬舍內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息表

1.3 監(jiān)測(cè)指標(biāo)的測(cè)定方法

1.3.1 溫度和濕度的測(cè)定

在試驗(yàn)豬舍指定區(qū)域（見(jiàn)圖1和圖2）安裝溫濕度計(jì)（HOBO U23-001; Onset, 美國(guó))，每隔10 min自動(dòng)測(cè)定并記錄溫度和濕度。

圖1 溫濕度及氣體監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖（單位：mm）

1.3.2 氣體污染濃度的測(cè)定

試驗(yàn)期間定時(shí)（8:00、11:00、14:00、17:00、20:00）定點(diǎn)用紅外光譜氣體測(cè)定設(shè)備（Luma Sense,1512INNOVA,美國(guó)）進(jìn)行氨氣、二氧化碳?xì)怏w監(jiān)測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型豬舍內(nèi)溫濕度變化

2018年春季（4月份）、夏季（7月份）內(nèi)保育舍、妊娠舍及哺乳舍進(jìn)行了環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)，春季（4月份）舍外溫度平均溫度在21.91℃，平均濕度32.22%，保育舍和妊娠舍的舍內(nèi)溫度、濕度差異不大，均在23.5℃和30.5%，哺乳舍舍內(nèi)溫度最高，濕度最低，均在25.19℃和29.93%。夏季（7月份）舍外溫度平均溫度在32.22 ℃，平均濕度70.73%，妊娠舍和哺乳舍的舍內(nèi)溫度、濕度差異不大，均在30 ℃和81.5%，保育舍舍內(nèi)溫度最高，濕度最低，均在31.98 ℃和75.65%，如表4。

表4 規(guī)模豬場(chǎng)各類型豬舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)的測(cè)定結(jié)果

2.2 春、夏季不同類型豬舍內(nèi)氨氣、二氧化碳濃度變化

由表5可知，春、夏兩季保育舍空氣污染物濃度顯著高于妊娠舍和哺乳舍，而哺乳舍和妊娠舍的氨氣、二氧化碳濃度差異不顯著，其中保育舍的氨氣濃度約為妊娠舍、哺乳舍的2倍左右。而春季的各豬舍內(nèi)氨氣濃度要高于夏季，而二氧化碳濃度要低于夏季。

表5 規(guī)模豬場(chǎng)各類型豬舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)的測(cè)定結(jié)果

2.3 春季不同豬舍內(nèi)氨氣、二氧化碳濃度日變化

春季保育舍、妊娠舍及哺乳舍溫濕度在一天內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)變化規(guī)律相一致，舍內(nèi)在14:00時(shí)溫度最高（25 ～26 ℃）、濕度最低（65%～70%），而 在8:00、20:00時(shí)候溫度最低（21 ～22 ℃），濕度最高達(dá)到（85%～95%）。保育舍的氨氣、二氧化碳濃度在8:00達(dá)到最大值，在11:00達(dá)到最小值，而哺乳舍和妊娠舍的氨氣、二氧化碳濃度的日變化不顯著，其中哺乳舍的氨氣和二氧化碳濃度在8:00時(shí)最高，其余時(shí)間段的變化不明顯，如圖2。

圖2 春季不同類型豬舍空氣污染物及溫濕度日變化

2.4 夏季不同豬舍內(nèi)氣體氨氣、二氧化碳日變化

夏季保育舍、妊娠舍及哺乳舍的溫濕度的日變化規(guī)律相一致，舍內(nèi)在14:00時(shí)溫度最 高（33 ～34 ℃）、濕 度 最 低（68%～70%），而 在8:00、20:00時(shí)候溫度最低（25 ～29 ℃），濕度最高達(dá)到（80%～88%）。保育舍、哺乳舍和妊娠舍的氨氣濃度的日變化不顯著，而二氧化碳濃度在8:00和20:00時(shí)最高，在14:00時(shí)最低，如圖3。

圖3 夏季不同類型豬舍空氣污染物及溫濕度日變化

3 討論

3.1 對(duì)于不同類型豬舍內(nèi)空氣污染物濃度季節(jié)性、日變化規(guī)律

各類型豬舍內(nèi)的空氣污染物濃度存在季節(jié)性、日變化差異。夏季各類型豬舍內(nèi)空氣污染物濃度均要低于春季，代小蓉等人[7]對(duì)于華東地區(qū)典型保育豬舍的空氣質(zhì)量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示夏季保育舍為了降溫而增加通風(fēng)量，導(dǎo)致舍內(nèi)CO2、NH3質(zhì)量濃度均低于其他季節(jié)。劉楊等人[8]在監(jiān)測(cè)不同季節(jié)豬舍內(nèi)氨氣排放規(guī)律時(shí)指出夏季豬舍內(nèi)的氨氣濃度最低，其次是春季。楊潤(rùn)泉等人[9]的研究也指出夏季妊娠母豬舍內(nèi)的氨氣和二氧化碳濃度最低，且母豬的生產(chǎn)性能最好。這均與此次研究結(jié)果相一致。豬舍空氣環(huán)境受到季節(jié)溫度影響，在夏季的豬舍通風(fēng)量增大，以及濕簾降溫的聯(lián)動(dòng)作用，使得舍內(nèi)溫度、濕度以及空氣污染物濃度有所降低，改善了舍內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量，從而有利于仔豬以及母豬的生產(chǎn)性能提升，但會(huì)導(dǎo)致惡臭氣體外排影響了周圍環(huán)境空氣。各類型豬舍的氨氣、二氧化碳濃度呈現(xiàn)周期性變化，均在早上8:00以及夜間20:00達(dá)到最高濃度值，這與豬舍內(nèi)的清理固體糞便和沖洗豬圈的時(shí)間段相一致，而晚間舍內(nèi)溫度的增加以及通風(fēng)量的減少，助力了夜間氨氣和二氧化碳的累積[10]。

3.2 不同豬舍管理對(duì)于舍內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的影響

豬舍糞便管理、溫濕度的控制對(duì)于豬舍內(nèi)的空氣環(huán)境的質(zhì)量影響極為重要，由于不同豬舍內(nèi)的溫濕度需求的差異，導(dǎo)致舍內(nèi)氨氣、二氧化碳的濃度存在差異性。從不同類型豬舍的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，保育舍內(nèi)的溫度最高。保育豬的組織器官和機(jī)能發(fā)育都尚未完善，對(duì)于寒冷抵抗能力差，容易感冒引起肺炎和腹瀉，增加死亡風(fēng)險(xiǎn)[11]。因此保溫對(duì)于保育舍的管理至關(guān)重要，其適宜的溫度為20 ～25 ℃，最高不會(huì)超過(guò)28 ℃[12]。此次監(jiān)測(cè)試驗(yàn)中的保育豬舍通風(fēng)方式采用自然通風(fēng)，通風(fēng)量較小，圈欄增加了離地高度，起到了保溫且減少了仔豬躺臥受涼的風(fēng)險(xiǎn)。而在春季豬舍內(nèi)會(huì)適量增加保溫?zé)艉捅匕?，增加圈舍?nèi)的溫度。從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出保育舍內(nèi)的溫度、氨氣以及二氧化碳濃度要顯著高于哺乳舍和妊娠舍，這與豬舍內(nèi)高溫和低通風(fēng)量有一定密切關(guān)系。彭英霞等人研究指出春秋季節(jié)每頭保育豬通風(fēng)率不得低于25 m3/h，通常為節(jié)約成本，通過(guò)自然通風(fēng)滿足保育豬最小呼吸量[13]。李修松等人研究通風(fēng)模式對(duì)于保育豬舍的環(huán)境質(zhì)量影響發(fā)現(xiàn)，指出通風(fēng)量和通風(fēng)方式會(huì)直接影響舍內(nèi)溫度波動(dòng)，其對(duì)于舍內(nèi)的氨氣移除效率影響顯著大于其他空氣污染物[14]。加之監(jiān)測(cè)場(chǎng)內(nèi)保育舍的仔豬數(shù)量明顯大于哺乳舍和妊娠舍，以及當(dāng)?shù)馗邼穸葰夂颦h(huán)境，導(dǎo)致保育舍內(nèi)的空氣質(zhì)量與哺乳舍和妊娠舍相比略差。監(jiān)測(cè)場(chǎng)內(nèi)妊娠母豬和哺乳母豬通風(fēng)量模式是采用濕簾和機(jī)械風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)間歇作用，舍內(nèi)氨氣、二氧化碳濃度均低于GB/T 17824.3-2008中的氨氣值（妊娠母豬≤25 mg m-3，哺乳母豬舍≤20 mg m-3）和二氧化碳值（妊娠母豬≤1 500 mg m-3，哺乳母豬舍≤1 300mg m-3）的衛(wèi)生指標(biāo)，而春夏季妊娠豬舍、哺乳豬舍的溫度分別平均在23 ℃和30 ℃，這與妊娠、哺乳母豬舍內(nèi)的推薦的舒適溫度適值（妊娠母豬在15 ～20 ℃，哺乳母豬在18 ～22 ℃）有一定差距，尤其是夏季豬舍的溫度均高于高臨界27 ℃。因?yàn)槟肛i會(huì)因高溫引起熱應(yīng)激，從而導(dǎo)致內(nèi)分泌失調(diào)，造成推遲發(fā)情、受胎率下降、流產(chǎn)以及泌乳量降低等系列影響，因而舍內(nèi)的溫度相對(duì)偏低，增強(qiáng)母豬的舒適性[15]。由此可見(jiàn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)保育豬舍、妊娠母豬和哺乳母豬都需加強(qiáng)舍內(nèi)的通風(fēng)量，改善保育豬舍內(nèi)的空氣質(zhì)量，提升母豬舍內(nèi)的環(huán)境舒適度。

4 結(jié)論

目前，中國(guó)西南部許多規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)面臨著的挑戰(zhàn)包括相對(duì)高濃度的異味和污濁空氣，以及疫病預(yù)防的環(huán)境管理挑戰(zhàn)。雖然飼養(yǎng)管理需求的不同會(huì)造成不同類型豬舍內(nèi)空氣質(zhì)量的差異，但究其根源還是在于當(dāng)?shù)氐臏囟群蜐穸认鄬?duì)較高，導(dǎo)致不同季節(jié)、不同時(shí)段的通風(fēng)量過(guò)大或者過(guò)小，引起的舍內(nèi)污染物濃度的聚集和外排空氣濃度的增加。因此，提高自動(dòng)化的通風(fēng)換氣技術(shù)，滿足豬只的不同階段舒適需求，使室內(nèi)溫濕度水平更加一致，對(duì)于改善我國(guó)西南地區(qū)養(yǎng)豬場(chǎng)的環(huán)境具有重要意義。