畜禽養(yǎng)殖場臭氣排放規(guī)律及影響因素解析

容錦勝，馮坤嫻，王 超，王 燕

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510642)

隨著我國養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，畜禽場臭氣污染越來越受到關(guān)注。畜禽排放的惡臭氣體不僅對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，而且對人體健康具有很大的危害。環(huán)保督查中某省的養(yǎng)殖場投訴中污水臭氣占62.5%，某區(qū)75宗養(yǎng)殖場污染投訴中，臭氣占49宗[1]。畜禽場的臭氣通?？煞譃橐韵聨最悾旱谝环N是氨氣(NH3)和揮發(fā)性胺類，揮發(fā)性胺包括腐胺、尸胺、甲胺、乙氨；第二種是易揮發(fā)的含硫化合物，例如硫化氫(H2S)、硫醚類、硫醇類等，主要來自微生物對硫酸鹽的還原作用和含硫氨基酸的代謝；第三種是芳香族化合物，例如吲哚、糞臭素、對甲酚等，它們是由苯丙氨酸，色氨酸和酪氨酸分解產(chǎn)生的；第四類是揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)，例如乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，這些揮發(fā)性脂肪酸來自氨基酸的脫氨基和碳水化合物的分解。了解畜禽養(yǎng)殖中有害氣體的變化規(guī)律、影響因素及其危害，對養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和健康養(yǎng)殖有著重要意義。因此，本文總結(jié)了豬、雞和牛三種畜禽養(yǎng)殖過程以及養(yǎng)殖廢棄物的處理過程、利用過程的臭氣排放規(guī)律，分析了畜禽臭氣排放影響因素，并對當(dāng)前養(yǎng)殖臭氣排放相關(guān)政策，今后可能的發(fā)展建議等方面進(jìn)行綜述，為了解養(yǎng)殖臭氣排放現(xiàn)狀以及臭氣的減排提供了理論數(shù)據(jù)。

1 畜禽養(yǎng)殖過程臭氣排放規(guī)律

1.1 豬養(yǎng)殖過程臭氣排放規(guī)律

隨著集約化程度的加深，養(yǎng)殖密度逐漸增大，豬養(yǎng)殖過程產(chǎn)生的臭氣廣泛受到關(guān)注。其中NH3所占的比例最高，危害也較大[2]。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《規(guī)模豬場環(huán)境參數(shù)及環(huán)境管理》GB/T17824.3-2008規(guī)定，育肥豬舍內(nèi)NH3濃度不能超過25 mg/m3，其中保育豬舍和哺乳豬舍的NH3濃度不能超過20 mg/m3。有研究發(fā)現(xiàn)，年產(chǎn)約10.8×104頭肥豬的豬場，每小時排放159 kg的NH3[3]。隨著畜禽生長階段的變化，體重越大，采食量和日平均蛋白質(zhì)的攝入量也越多，畜禽機(jī)體代謝產(chǎn)生的尿酸、尿素越多，NH3排放量也隨之增加。Hayes等[2]研究發(fā)現(xiàn)，保育期平均每頭豬的NH3排放量為1.1～1.7 g/d，而育肥期平均每頭豬的NH3排放量為11.3～11.9 g/d。也有研究發(fā)現(xiàn)豬舍的NH3濃度存在明顯的季節(jié)性變化，均表現(xiàn)為冬季>秋季>春季>夏季，但冬季的NH3排放通量則是全年最低水平，原因在于冬季關(guān)窗保暖，通風(fēng)量低，造成NH3的濃度很高，而夏季畜禽舍雖然溫度較高，但是采取的是機(jī)械通風(fēng)的高通量排風(fēng)模式，舍內(nèi)的NH3濃度相對較低[4]。

豬養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的含硫化合物主要為H2S，其排放量僅次于NH3。在同一年產(chǎn)約10.8×104頭肥豬的豬場中，每小時向大氣中排放14.5 kg的H2S[3]。H2S的排放量也與生長階段相關(guān),代小蓉等[5]研究發(fā)現(xiàn)，H2S的濃度平均范圍為0.9～41.7 μg/m3，濃度較低。龐廣輝等[6]試驗表明，育肥豬舍的H2S濃度范圍為8.42～9.24 mg/m3。與NH3排放特征相似，養(yǎng)殖過程中豬舍的H2S濃度具有相同季節(jié)性特征[7]。糞臭素不僅會影響豬肉品質(zhì)，還會污染空氣，水源和土壤，會給人和環(huán)境帶來嚴(yán)重的危害。Babol等[8]研究發(fā)現(xiàn)，吲哚與糞臭素水平的上升與公豬的初情期有關(guān)，達(dá)到一定的日齡后，糞臭素和吲哚的水平開始逐漸降低。研究發(fā)現(xiàn)，在20日齡時，公豬產(chǎn)生的糞臭素水平顯著高于母豬和去勢公豬，而在85日齡時，不同性別的豬所產(chǎn)生的糞臭素水平無顯著差異[9]。

1.2 雞養(yǎng)殖過程臭氣排放規(guī)律

家禽排泄物中的臭味化合物是由家禽腸道中的微生物通過分解有機(jī)物產(chǎn)生的，其成分多樣，研究較多的主要包括吲哚類化合物、NH3、H2S、揮發(fā)性脂肪等。雞在養(yǎng)殖過程中的NH3排放量與日齡和體重的相關(guān)性較強(qiáng)[2]，對于肉雞舍NH3排放和單胃動物NH3排放量的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，1和23日齡肉雞的單位NH3排放量差異達(dá)0.92 g[10]。且發(fā)現(xiàn)HN3排放量與體重成正相關(guān)。還有研究報道，雞舍中雞蛋破損較多時，H2S濃度也會顯著增加[11]。雞在不同生長階段的NH3和H2S的排放量差異較大，不僅僅只有采食量和體重的變化影響畜禽舍內(nèi)的NH3、H2S的排放量。Wheeler等[12]研究發(fā)現(xiàn)，1～23日齡的肉雞的NH3排放量存在0.92 g/d的差異。Haan等[13]的試驗中也發(fā)現(xiàn)，蛋雞的NH3排放具有年齡效應(yīng)，21周齡平均每只蛋雞的NH3釋放量(277.0 mg/d)低于38周齡(402.1 mg/d)和59周齡(447.4 mg/d)。Pescatore等[14]發(fā)現(xiàn)10日齡以下肉雞的NH3排放量為0～0.57 g/(只·d)，長到48日齡時，NH3排放量上升到0.71～2.23 g/(只·d)。雞舍中的H2S大部分來源于糞便，在蛋雞舍中，部分來源于破裂的蛋，且春冬季節(jié)雞舍關(guān)閉導(dǎo)致通風(fēng)不良，使得H2S濃度增大[15]。劉鳳芝等[16]對山東某雞場的空氣環(huán)境進(jìn)行檢測，210日齡的海蘭灰蛋雞舍內(nèi)的H2S濃度范圍為2.02～8.79 mg/m3，且冬季的H2S濃度高于其他季節(jié)。

吲哚、糞臭素以及揮發(fā)性脂肪酸也是雞在養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的主要臭氣化合物，吳婷婷[17]研究發(fā)現(xiàn)，不同日齡肉雞中的吲哚、糞臭素含量隨周齡的增長而增加，其中，在34～36、40～41日齡中，吲哚達(dá)到高峰2183.10±1398.62、2174.98±679.66 μg/kg，而糞臭素在40～41日齡中增長最為明顯，濃度含量為12.96±9.98 μg/kg。

1.3 牛養(yǎng)殖過程臭氣排放規(guī)律

牛在養(yǎng)殖過程中的臭氣主要由牛體內(nèi)未完全分解消化的飼料經(jīng)發(fā)酵以及地面的糞尿、墊料和飼料殘渣經(jīng)微生物分解產(chǎn)生的，臭氣成分有NH3、H2S、CH4、吲哚、糞臭素以及脂肪族的醛類、硫醇等。

與其他畜禽不同，牛舍一般在整個養(yǎng)殖過程中都保持較低的溫度，并且一般配備刮糞板系統(tǒng)對牛舍進(jìn)行定期的清糞處理，以保持較好的牛舍環(huán)境，因此NH3的排放量較低[9]。目前，大多牛舍采取自然通風(fēng)模式，對于自然通風(fēng)的牛舍，冬季NH3的釋放量最低[18]。Todd等[19]報道了NH3的排放量是具有一定的季節(jié)性的，認(rèn)為夏季的NH3排放量高于冬季，而實際測量結(jié)果卻相反，這主要原因是為了保持牛舍內(nèi)的溫度，僅在早上和中午的時候進(jìn)行短時間的通風(fēng)，而造成牛舍內(nèi)的臭氣濃度升高。王亞男等[20]研究發(fā)現(xiàn)，犢牛舍的NH3最高濃度為5.28 mg/m3，奶牛舍的NH3最高濃度為9 mg/m3。且與其他畜禽不同的是，一般養(yǎng)牛場還會有運(yùn)動場以滿足牛的需要。Pereira等[21]研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動場的NH3排放占總NH3排放的69%～92%。

國家標(biāo)準(zhǔn)《畜禽場環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》NY/T388-1999 規(guī)定，牛舍內(nèi)H2S濃度不超過8 mg/m3。牛舍中H2S濃度與NH3濃度呈現(xiàn)相同的特征，一年中牛H2S的釋放量為夏季最高，冬季最低，而牛舍中H2S濃度呈現(xiàn)出冬季>秋季>春季>夏季的特征[7]。龔飛飛[22]檢測到一棟具有100頭青年奶牛的牛舍中，H2S的濃度約為0.04 mg/m3。經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)上海市的4家典型奶牛場的牛舍H2S濃度范圍為0.0027～0.0010 mg/m3[7]。

2 畜禽廢棄物處理過程臭氣排放規(guī)律

養(yǎng)殖場的廢棄物處理過程產(chǎn)生了較多的臭味物質(zhì)，占養(yǎng)殖場的65%[23]，主要包括NH3、H2S、揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds，VOCs)等有害氣體。下面將從清糞處理、畜禽廢棄物工業(yè)化處理、運(yùn)輸廢棄物處理、畜禽尸體的處理等方面來敘述畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理過程的臭氣排放規(guī)律。

2.1 清糞處理

目前，養(yǎng)殖場的清糞處理工藝主要包括水泡糞、水清糞、干清糞、發(fā)酵床處理等。

2.1.1 水泡糞 水泡糞清糞工藝主要適用于豬、牛養(yǎng)殖，采用“漏縫地板+水池”的方式進(jìn)行糞污處理，工人僅需用水沖洗漏縫地板上的糞便即可。雖然水泡糞處理工藝簡單，但是該方式用水多，且糞污長時間在畜禽舍內(nèi)停留會進(jìn)行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生NH3和H2S等臭氣[24]。研究發(fā)現(xiàn)，采用水泡糞工藝的豬舍，其中60%～70%的NH3來源于糞坑，其余來源于地板表面[25]。石志芳等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在相同的通風(fēng)模式下，采用水泡糞工藝的豬舍NH3濃度平均值為9.36±0.19 mg/m3，顯著高于采用其他清糞方式的豬舍(P<0.05)。采用水泡糞工藝的畜禽舍，漏縫地板的面積對臭氣的產(chǎn)生也有影響，高孟起等[25]的研究中發(fā)現(xiàn)采用全漏縫地板的豬舍內(nèi)NH3濃度高于局部漏縫地板的豬舍。

2.1.2 水清糞 水清糞采用“漏縫地板+水池+閘門+排風(fēng)扇”進(jìn)行處理，把糞污水通過閘門往外排，把室內(nèi)的臭氣排到室外，從而降低室內(nèi)的臭氣濃度。但由于水清糞存在用水量和污水產(chǎn)生量大的缺點，豬場、牛場采用水沖糞的比例有所下降。水清糞和水泡糞類似，有研究報道，采用水泡糞工藝的畜禽舍內(nèi)的NH3濃度與季節(jié)有關(guān)，在冬季，舍內(nèi)平均NH3濃度為4.74 mg/m3，而在夏季，平均NH3濃度為4.17 mg/m3，也反映了開窗進(jìn)行通風(fēng)換氣是必要的[27]。

2.1.3 干清糞 干清糞可分為人工清糞和機(jī)械清糞兩種。干清糞減少了液體糞污的產(chǎn)生量，提高了糞便收集率，可有效減少惡臭氣體的排放。石志芳[26]研究發(fā)現(xiàn)，干清糞的平均NH3濃度為6.82 mg/m3,而水泡糞的平均NH3濃度為9.36 mg/m3。因此，使用干清糞可以把糞污及時清理出畜禽舍，可有效降低舍內(nèi)臭氣濃度[26,28]。與水泡糞和水清糞相比，干清糞工藝降低了畜禽舍內(nèi)的溫濕度，從而降低舍內(nèi)的NH3揮發(fā)量[29]。清糞頻率也會對臭氣產(chǎn)生影響，阮蓉丹等[30]研究發(fā)現(xiàn)，采用機(jī)械干清糞工藝時，2次/d的清糞頻率較3次/d降低了22%的NH3濃度，滿足豬舍的空氣質(zhì)量要求。趙許可[27]研究發(fā)現(xiàn)，人工清糞的平均NH3濃度為2.09～5.57 mg/m3，而機(jī)械清糞的平均NH3濃度為2.09～4.18 mg/m3，相比人工清糞，機(jī)械清糞能更有效降低舍內(nèi)的NH3濃度。

2.1.4 發(fā)酵床 有研究報道，發(fā)酵床有明顯的減排NH3和H2S的作用[23]。石志芳等[26]研究發(fā)現(xiàn)，豬舍內(nèi)生物發(fā)酵床的NH3濃度均值為6.85±0.12 mg/m3，低于其他清糞方式的豬舍。郭炎芳[31]試驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵床養(yǎng)豬模式能有效降低舍內(nèi)的臭氣濃度，其中NH3濃度比傳統(tǒng)養(yǎng)豬模式降低了88.33%，H2S的濃度低于0.5 mg/m3，符合豬舍內(nèi)的臭氣濃度要求。發(fā)酵床所使用的墊料是影響臭氣排放的一大因素，Jeppsson等[32]試驗證明，發(fā)酵床墊料易降解、有機(jī)物含量高、pH低、C/N比值高，更能有效地進(jìn)行固氮作用，從而減少NH3的排放。墊料的厚度和含水率及所使用菌株的不同對發(fā)酵床的除臭效果也有影響。夏曉方[33]研究發(fā)現(xiàn)，不同厚度的墊料對雞糞都有除臭效果，其中厚度為30 cm時效果最佳，NH3濃度降至0.05 mg/m3，去除率達(dá)到98.5%，在此基礎(chǔ)上，墊料含水率為60%時發(fā)酵床除臭效果達(dá)到最佳；且其研究中發(fā)現(xiàn)采用酵母菌、放線菌、黑曲霉和光合細(xì)菌混合使用的除臭效果顯著優(yōu)于使用單一菌種。

2.2 畜禽廢棄物工業(yè)化處理

工業(yè)化處理，主要是通過物理、化學(xué)和生物等處理方法，最大限度地實現(xiàn)糞污的資源化利用，適用于區(qū)域性法規(guī)影響較小、環(huán)境政策嚴(yán)格的地區(qū)。下面將從廢水處理和糞便處理兩個方面敘述。

2.2.1 廢水處理 廢水處理主要分為固液分離、厭氧處理、好氧處理等。

2.2.1.1 固液分離 固液分離技術(shù)作為畜禽養(yǎng)殖場糞污預(yù)處理技術(shù)，可以去除糞污廢水中40%～50%的SS和約40%的出水化學(xué)需氧量(COD)，以減少后續(xù)的處理量。最常用的固液分離設(shè)備是螺旋擠壓式固液分離器。分離后，干物質(zhì)的水分含量為60%～70%，TS去除率約為40%，它具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，處理能力強(qiáng)的優(yōu)點[34]。有研究報道，采用螺旋擠壓分離與離心分離相結(jié)合的方法對高濃度牛糞液進(jìn)行固液分離，可以達(dá)到水力停留時間僅需要1～2 d，COD去除率可達(dá)到80%以上[35]。

2.2.1.2 厭氧處理 厭氧生物處理是指在沒有氧氣的情況下，通過兼性和專性厭氧細(xì)菌的代謝活動將污水中的污染物降解，并將有機(jī)物最終轉(zhuǎn)化為CH4，NH3、H2S、CO2和H2O等。 徐峰[36]的試驗證明，COD在10.4～28.7 mg/L之間，平均去除率達(dá)到92%以上，氨氮的去除率在86.3%～96.7%之間。及在王海濤[37]酸化處理下不同酸化pH均能不同程度減少NH3、N2O的累積排放量(NH3減少69.76%～84.44%，N2O減少62.92 %～85.01%)。

2.2.1.3 好氧處理 好氧處理一般是作為厭氧發(fā)酵處理的后續(xù)處理方法，主要依靠好氧和兼性厭氧菌的生物學(xué)作用完成處理工程，可以去除廢水中的氮、磷、有機(jī)物等，與厭氧處理相結(jié)合，通?？梢允刮鬯幚韽S達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，回用于農(nóng)業(yè)灌溉，經(jīng)過處理后清理出來的污泥可以用作有機(jī)肥堆肥的成分。

有研究發(fā)現(xiàn)，好氧發(fā)酵過程中的NH3排放濃度高達(dá)3 000 mg/m3，H2S達(dá)300 mg/m3[38]。而好氧處理是通過原料粒徑、含水率、溫度、通風(fēng)量、pH等工藝參數(shù)直接或間接影響發(fā)酵內(nèi)部的環(huán)境，從而影響臭氣的產(chǎn)生和排放，所以改進(jìn)工藝參數(shù)的目的是為好氧發(fā)酵微生物提供最適合的環(huán)境，以確保物料成熟，減少NH3和H2S及其他臭氣的排放。在萬莉[39]的試驗中，在“BCO-SB BR-BAF”好氧組合工藝運(yùn)行期間，平均日處理量約為150 m3/d，平均COD去除率達(dá)到82.5%，NH3-N去除率達(dá)到94.1%，TP去除率達(dá)到78.5%。畜禽養(yǎng)殖廢水中的COD濃度高達(dá)3 000～12 000 mg/L，NH4+-N達(dá)800～1 500 mg/L。因此，養(yǎng)殖場一般采用厭氧-好氧聯(lián)合處理工藝。據(jù)報道，CSTR-A/O聯(lián)合處理畜禽糞污，COD、TN和NH4+-N的去除效率最高達(dá)88%、75%、99%[40]。常規(guī)的廢水處理除了固液分離、厭氧-好氧處理之外，還有臭氧氧化處理、芬頓試劑氧化處理、酵解風(fēng)屏處理、RO膜處理，由于投資小、運(yùn)行成本低、處理徹底，這些廢水處理工藝越來越被養(yǎng)殖企業(yè)接受并投入生產(chǎn)和應(yīng)用。

2.2.2 糞便處理 常見的糞便處理方法有干燥法、生物分解法、堆肥處理等。

2.2.2.1 干燥法 目前，干燥法主要分為自然干燥法、高溫快速干燥法、生物干燥法、機(jī)械干燥法和干燥膨化干燥法等。自然干燥法一般分為自然晾曬和大棚晾曬，其原理是利用風(fēng)能、熱能、太陽能等能量對糞便進(jìn)行處理，使糞便在一定時間內(nèi)失去大部分水分，從而達(dá)到干燥的目的。操作簡單，成本低，但處理過程中會受占地面積，天氣不穩(wěn)定所影響，且干燥過程中會產(chǎn)生大量臭氣污染環(huán)境。高溫快速干燥法是目前我國廣泛使用的方法之一，其原理是利用煤、電、油等燃燒后產(chǎn)熱使糞便中的水分蒸發(fā)，然后再使用干燥機(jī)進(jìn)行干燥，在很短的時間內(nèi)使糞便中的水分降低到18%以下，具有干燥快、占地面積小等特點，但該技術(shù)成本高，肥料養(yǎng)分低[41]。有研究表明，經(jīng)過干燥的糞便進(jìn)行堆肥，NH3的排放量比使用新鮮豬糞堆肥少71.09%[42]?？筛鶕?jù)對糞便的需求，采用不同的干燥法對畜禽糞便進(jìn)行處理。

2.2.2.2 生物分解法 無害化處理畜禽糞便時，可采用生物分解法。主要利用蚯蚓、蠅蛆、黑水虻等昆蟲對糞便進(jìn)行分解，其中黑水虻是應(yīng)用前景最廣的昆蟲之一。研究發(fā)現(xiàn)，采用黑水虻對糞便進(jìn)行處理時，氮、磷、鉀的去除率分別為55.1%、44.1%和52.8%，且黑水虻能將糞便中的VOCs的排放量減少87%以上[43]。蠅蛆能分解糞便中的尿素、尿酸等有害物質(zhì)，減少臭氣的排放。有研究表明，經(jīng)蠅蛆處理過的豬糞，糞便中的糞臭素、COD、BOD分別降低了92.8%、54.2%、75.3%，因此，利用蠅蛆處理畜禽糞便可以改善畜禽生產(chǎn)環(huán)境，減少臭氣排放[44]。

2.2.2.3 堆肥處理 堆肥是目前利用畜禽糞便比較有效的方法之一，以含有有機(jī)養(yǎng)分的糞便為主要原料，在自然條件或高溫等通風(fēng)、高濕度的條件下，通過微生物將糞便中的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過程。堆肥過程中會產(chǎn)生大量難聞的氣味，例如NH3、H2S及少量的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)，其中，NH3是堆肥過程中產(chǎn)生臭氣的主要成分。有研究表明，堆肥過程中損失了30%～60%的氮素，其中98%的氮素都是以NH3的形式揮發(fā)[45]。在堆肥升溫期，微生物通過氨化作用產(chǎn)生NH3，然后NH3快速溶于水形成銨態(tài)氮積累在堆肥中，隨著溫度逐漸上升，銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為NH3揮發(fā)，隨后堆肥逐漸降溫進(jìn)入腐熟期，嗜溫的硝化細(xì)菌將銨態(tài)氮硝化為硝態(tài)氮[46]。因此堆肥過程中NH3的產(chǎn)生主要在升溫階段和高溫階段，約占總NH3揮發(fā)量的50%～70%[47]。簡保權(quán)等[48]的豬糞堆肥試驗中，NH3在堆肥第4天達(dá)到最大值63.87 mg/m3，然后逐漸減少，前20天的NH3累積釋放量占NH3總釋放量的84.6%。堆肥過程中的NH3產(chǎn)生量與畜禽的種類、年齡、日糧組成、糞便中殘留的含氮物質(zhì)及堆肥過程中的溫度、pH等條件相關(guān)。有研究表明，以豬糞堆肥產(chǎn)生的NH3為標(biāo)準(zhǔn)，雞糞堆肥產(chǎn)生的NH3最多，為豬糞的1.8倍，而反芻動物糞便的NH3產(chǎn)生量相對較低[49]。

H2S產(chǎn)生主要是由于在堆肥過程中，糞堆中有一個局部厭氧區(qū)，糞便中的含硫有機(jī)物會通過厭氧細(xì)菌降解為H2S，使一部分H2S溶入水中，達(dá)到溶解飽和度之外的H2S會被釋放出來[50]。任順榮等[51]研究表明，雞糞堆肥中僅在第4～6天檢測到少量的H2S，濃度只有0.2～0.4 mg/m3；簡保權(quán)等[48]在豬糞堆肥中發(fā)現(xiàn)，在24 h后H2S達(dá)到釋放的高峰期為0.058 mg/m3，然后迅速減少，在第13天后便檢測不到H2S的釋放，通過檢測發(fā)現(xiàn)，H2S的釋放與pH、溫度、含水率、氧氣含量等因素有關(guān)。

堆肥產(chǎn)生的VOCs濃度較低，但臭味貢獻(xiàn)大，堆肥中的VOCs主要包括含硫有機(jī)物、含氮有機(jī)物和VFAs。沈玉君等[52]在豬糞堆肥試驗中檢測出31種VOCs，其中包括12種芳香烴、8種醛類、4種鹵代烴、4種硫醇硫醚、2種酮類和1種胺類，且發(fā)現(xiàn)VOCs的排放主要集中在堆肥前期，即升溫階段和高溫階段，高溫期臭氣濃度最高，達(dá)17 378 mg/m3。其中，三甲胺濃度先上升至7.34 mg/m3，之后濃度是隨著好氧發(fā)酵的時間增加而逐漸降低。而三氯甲烷從好氧發(fā)酵開始時的濃度0.0065 mg/m3降至0，之后逐漸升高至0.0344 mg/m3，呈現(xiàn)了降低后升高的趨勢。除了31種VOCs外，還檢出NH3和H2S，其中H2S的濃度從0.0089 mg/m3下降至0.0034 mg/m3，而NH3的濃度從 182 mg/m3上升至3 736 mg/m3，后逐漸降低至4.49 mg/m3。各階段的NH3和H2S排放濃度均高于嗅閾值。由于堆肥產(chǎn)生的VOCs種類多，且受到物料、溫度、pH、通風(fēng)等多種因素的影響，所以目前對于畜禽糞便堆肥產(chǎn)生的VOCs研究較少。

2.3 運(yùn)輸過程

目前，很多養(yǎng)殖場沒有足夠的土地消納畜禽糞污或沒有集中處理糞污的設(shè)施，為解決該問題，則需要通過第三方將養(yǎng)殖戶產(chǎn)生的畜禽糞污集中運(yùn)輸給種植戶進(jìn)行消納或?qū)ｉT的糞污處理基地。常見的糞便運(yùn)輸工具為普通的敞篷貨車，運(yùn)輸過程中會引起畜禽糞理化性質(zhì)變化，運(yùn)輸時間越長，糞便臭味物質(zhì)釋放的CO2、CH4、NH3等氣體越來越多，CO2主要是糞便中的微生物在好氧環(huán)境中氧化分解碳水化合物產(chǎn)生的，CH4主要是厭氧環(huán)境下產(chǎn)甲烷菌分解利用碳水化合物產(chǎn)生的。NH3則是含氮化合物在微生物的氨化作用下產(chǎn)生大量銨態(tài)氮后，在高溫和高pH作用下?lián)]發(fā)而產(chǎn)生的[53]。其中CO2和CH4是重要的溫室氣體，其損失也會減少糞便肥料化后的有機(jī)質(zhì)的含量，而氨氣的揮發(fā)影響周圍的環(huán)境，同時也意味著糞便肥料化后N素含量的減少。

2.4 畜禽尸體的處理

病死畜禽尸體的處理工作是畜禽養(yǎng)殖廢棄物處理工作中的重要環(huán)節(jié)。無論是自然死亡還是由于疫病死亡的畜禽都攜帶著許多病原體，如不能及時進(jìn)行處理，畜禽尸體將會腐爛并散發(fā)出惡臭氣體。畜禽尸體的處理方法主要包括生物降解法、化尸窖處理法、深埋法、焚燒法等。

深埋法指將畜禽尸體埋在地面1.5 m以下，通過土壤的自凈作用達(dá)到無害化處理，該處理方法不易產(chǎn)生臭氣，但容易造成疫病傳播和污染地下水。焚燒法是指將畜禽尸體直接投入焚燒爐或其他方式進(jìn)行高溫分解，該方法的優(yōu)點是可以一次性將有害廢料分解為無害物質(zhì)，缺點在于焚燒過程會產(chǎn)生大量危害人類健康的有毒物質(zhì)二噁英與灰塵，造成空氣污染?；烟幚矸ㄊ侵咐么u、混凝土等建造一個密閉的化尸窖，然后將動物尸體投入，加入一些促分解物質(zhì)加速畜禽尸體分解，該處理方法操作簡單、成本低，臭氣不容易外泄，對周邊環(huán)境不易造成污染。但處理過程容易產(chǎn)生惡臭氣體，所以仍需進(jìn)一步使用吸附法處理。生物降解法是指將動物尸體置于反應(yīng)器中，加入生物酶或微生物，對動物尸體進(jìn)行粉碎、降解、滅菌。這種方法可以節(jié)省大量柴油材料，且在處理過程中沒有油煙和有害氣體的排放，加工成本低，經(jīng)濟(jì)效益高，得到了廣泛的應(yīng)用[54]。

3 畜禽廢棄物利用過程臭氣排放規(guī)律

在“十三五”期間，大型畜禽養(yǎng)殖場的糞便處理和資源化問題已基本解決[55]。畜禽廢棄物資源化利用主要包括通過肥料化利用、能源化利用、飼料化利用等方式。

3.1 肥料化利用

3.1.1 直接用作肥料 畜禽糞污中含有大量的營養(yǎng)物質(zhì)，是肥料化利用的良好材料。但是糞污中含有大量的氨，直接還田利用會導(dǎo)致大量的NH3排放，既損耗氮肥又污染環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，糞污施放到農(nóng)田的3～5 d時間內(nèi)，會損失20%～80%的氮[56]。不同養(yǎng)殖動物糞污還田的NH3排放強(qiáng)度各不相同，其中，豬、牛、雞糞污還田的NH3排放分別占總NH3排放的38%～66%、27%～67%、27%～86%[57]。目前國內(nèi)外常用的糞污還田利用方式主要包括表面撒播、條帶撒播、注入三種方式，其中表面撒播對氮的利用率最低，NH3散發(fā)量最大，條帶撒播和注入式相對于表面撒播可以分別減少50%～80%、40%～100%的NH3排放[58]。

3.2 能源化利用

3.2.1 直接燃燒產(chǎn)熱 目前國外的糞便直接燃燒主要應(yīng)用于與其他生物質(zhì)或煤燃燒，國內(nèi)除了北方會利用牛糞作為染料直接燃燒除外，其他工業(yè)上的應(yīng)用較少。在沒有其他污染控制設(shè)施的情況下，糞便直接作為燃料燃燒會產(chǎn)生多種惡臭氣體，主要為VOCs，對空氣質(zhì)量造成影響。張穎等[59]研究發(fā)現(xiàn)，牛糞燃燒過程中排放的VOCs濃度呈單峰分布，青海牛糞和西藏牛糞分別在燃燒400 s和450 s左右VOCs濃度達(dá)到峰值，濃度分別為6.01×10-6和7.92×10-6，其中甲醇、甲醛、乙醛三者占比較大。

3.2.2 厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣 沼氣發(fā)酵技術(shù)是我國大力推廣的一種畜禽糞污處理方式，該方法通過無氧發(fā)酵，殺滅糞污中的病原微生物和寄生的蟲卵，大大減少了臭氣的排放，但仍有少量NH3和H2S等臭氣產(chǎn)生。黃丹丹[60]在研究豬場沼液儲存過程中有害氣體的排放規(guī)律的試驗中發(fā)現(xiàn)，NH3的排放峰值為3.48 mg/m2·min-1，發(fā)酵結(jié)束時降低至0.74 mg/m2·min-1；H2S的排放峰值為14.13 μg/m2·min-1，貯存13 d后降低至0.35 μg/m2·min-1，排放量低并保持穩(wěn)定至發(fā)酵結(jié)束。劉波等[61]研究發(fā)現(xiàn)，沼氣池的NH3排放與溫度呈正相關(guān)，與濕度呈負(fù)相關(guān)。原因在于溫度高會提高脲酶活性，促進(jìn)糞污中的含氮物質(zhì)分解產(chǎn)生NH3，濕度高會使NH3溶于水，從而減少NH3的釋放量。

3.3 飼料化利用

由于畜禽糞便中含有大量未被消化吸收的蛋白質(zhì)和粗脂肪，還有部分的碳水化合物、礦物質(zhì)和B族維生素，因此用于制成飼料營養(yǎng)成分也較高。例如，雞糞經(jīng)加工處理后可用于飼喂豬、牛、羊；畜禽糞便經(jīng)生物發(fā)酵后可用于養(yǎng)殖魚類、蚯蚓、蠅蛆等。由于糞便中有很多殘留的有害物質(zhì)，容易造成畜禽交叉感染或傳染病爆發(fā)，因此很多國家基本不主張用糞便作為畜禽飼料。而蠅蛆、昆蟲等幼蟲具有食糞性，可以利用這一特點來進(jìn)行糞便轉(zhuǎn)化，在糞便中獲得營養(yǎng)物質(zhì)的同時能有效減少糞便臭味[62]。畜禽糞便堆放過程中會產(chǎn)生多種揮發(fā)性臭味氣體，Beskin等[63]的研究中發(fā)現(xiàn)，黑水虻以雞、豬、牛糞便為食，可以減少87%以上的揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生，顯著減少了糞便中揮發(fā)性脂肪酸、吲哚、糞臭素的產(chǎn)生。袁橙等[64]采用育肥豬的糞便培養(yǎng)黑水虻幼蟲，發(fā)現(xiàn)隨著幼蟲的成長糞便的臭氣程度顯著下降，且臭氣的減少程度與溫度和糞便的含水率相關(guān)。

4 養(yǎng)殖場臭氣排放的影響因素

畜禽養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的臭氣排放量主要是受到了畜舍結(jié)構(gòu)、溫度、通風(fēng)量、濕度、以及飼糧中的營養(yǎng)成分等影響。

4.1 畜舍結(jié)構(gòu)對臭氣排放的影響

畜禽舍結(jié)構(gòu)對氮的轉(zhuǎn)化和氮損失有很大的影響，歐美國家豬舍多為全縫隙或半縫隙地面，并設(shè)有儲糞坑，豬排泄的糞尿通過漏縫等入儲糞坑內(nèi)。漏縫地板的面積影響NH3的散發(fā)，豬舍內(nèi)減少漏縫面積和儲糞坑揮發(fā)表面積可以減少NH3的揮發(fā)，50%漏縫面積的平均NH3排放量為0～943 g/d，如將地面50%漏縫面積降到25%，25%漏縫面積的平均NH3排放量為0～760 g/d，NH3排放量可下降20%[65]。此外，增加儲糞坑的深度可以減少糞便暴露的表面積，糞便的表面積越小，表面的氣流對NH3、H2S排放影響也就越小，從而減少NH3、H2S的排放[11，66]。

4.2 溫度對臭氣排放的影響

Aarnink等[67]研究發(fā)現(xiàn)溫度升高1 ℃，NH3排放量增加6%～7%。溫度影響NH3排放主要是通過影響糞尿中的脲酶活性，當(dāng)溫度升高時，脲酶活性也相對應(yīng)的增強(qiáng)，且90 ℃以下脲酶仍然繼續(xù)維持較高的活性。因此，畜禽舍內(nèi)溫度逐漸升高時，會導(dǎo)致排泄物中的脲酶活性逐漸增強(qiáng)，尿素分解加快，NH3排放量增加[2]。舍內(nèi)不同季節(jié)的晝夜溫差不同，臭氣的排放量也會隨著溫差的變化而變化。據(jù)報道，夏季豬舍高溫時間段(13:00-17:00)的NH3排放量占全天氨排放量的33%。在堆肥過程中，糞堆內(nèi)部溫度將在14～28 d的時候達(dá)到60 ℃以上，NH3排放量較大。夏季溫度較高，因此畜禽舍保持通風(fēng)，以減少NH3及其他有害氣體濃度。

4.3 通風(fēng)量對臭氣排放的影響

舍內(nèi)通風(fēng)量會影響NH3排放的速度，因此，通風(fēng)量對臭氣的排放是非常重要的。有研究報道，當(dāng)舍內(nèi)通風(fēng)率從2次/h增加到7次/h，漏縫地板下糞漿NH3排放量將增加2倍[66]。通風(fēng)量與溫度也有著密切的關(guān)系，Ni和Heber等[68]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高時，豬舍內(nèi)和集糞坑中的NH3濃度和釋放速率迅速增加，溫度升高前后(溫度升高約8 ℃)1 h排放速率分別為(94±12) g/h和(167±11) g/h，而溫度加熱結(jié)束后(溫度較熱時下降9.5 ℃)的1h內(nèi)的排放速率下降至(68±2) g/h，同時，高的通風(fēng)速率引起NH3的高排放，通風(fēng)速率為(9600±750) m3/h時的NH3排放率是通風(fēng)速率為(21000±1400) m3/h的58%。盡管減少通風(fēng)會減少NH3排放，但會增加室內(nèi)空氣溫度，進(jìn)而增加NH3排放，因此，最佳空氣溫度和通風(fēng)的管理能減少氮損失，提高動物生產(chǎn)率[69]。

4.4 濕度對臭氣排放的影響

畜禽設(shè)施養(yǎng)殖環(huán)境濕度是影響畜禽臭氣排放的重要參數(shù)之一。濕度會影響雞舍內(nèi)NH3、H2S等有毒氣體含量，有研究報道, 當(dāng)畜禽舍內(nèi)的墊料濕度增加時，NH3和H2S的排放量會顯著增加，這可能是因為高濕度會使畜禽舍內(nèi)的墊料水分含量升高，從而易于發(fā)酵釋放出NH3[11,70]。較高的相對濕度(RH)會導(dǎo)致如粉塵之類的顆粒經(jīng)過吸收水分而濃縮成較大的顆粒，且禽舍中的粉塵濃度與濕度之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，高濕度會加快粉塵的沉降速度，而低濕度會增加粉塵的濃度。

4.5 飼糧中的營養(yǎng)成分對臭氣排放的影響

適當(dāng)?shù)慕档托笄蒿暭Z中的粗蛋白質(zhì)含量不僅能大幅度的提高畜禽生長性能，還可以顯著降低NH3、H2S的排放[23]。研究發(fā)現(xiàn)，豬飼糧中的粗蛋白含量下降1%，可以使NH3的排放量減少7.79%～8.50%，當(dāng)粗蛋白含量從16%降到11%時，豬舍內(nèi)的NH3排放量就會減少37%。飼糧粗蛋白質(zhì)含量減少會引起畜禽排泄物中的尿素、尿酸含量隨之減少，且由于畜禽血液中的尿素氮含量減少，通過血液循環(huán)這個階段所形成的尿氮也會減少，因此減少了NH3、H2S的排放[71]。

飼糧中的膳食纖維水平會影響畜禽的NH3排放。研究發(fā)現(xiàn)，盲腸中的一些微生物分解纖維素會產(chǎn)生短鏈脂肪酸，例如丙酸和丁酸，它們會降低畜禽糞便中的pH，抑制其脲酶活性，從而降低NH3、H2S的排放[72]。另外，大腸中有益細(xì)菌的生長也有助于微生物對蛋白質(zhì)的吸收利用，進(jìn)而減少蛋白質(zhì)的排出和浪費(fèi)，降低了糞氮的排泄。蛋雞飼糧中加入玉米酒糟，粗纖維含量升高2.47%，蛋雞一周內(nèi)的氨氣排放總量下降48%[2]。

4.6 飼料添加劑對臭氣排放的影響

飼料添加劑能有效的減少畜禽臭氣排放，常用的飼料添加劑主要包括植物提取物、酸化劑等。有研究報道，肉雞日糧中添加絲蘭屬提取物可有效抑制脲酶活性，使NH3降低約33%～41%[73]。另外，在日糧中添加復(fù)合酸化劑，能有效抑制大腸桿菌增殖，促進(jìn)乳酸菌的增殖，從而減少畜禽舍內(nèi)10%的NH3排放量[73]。

5 養(yǎng)殖場臭氣防控建議

5.1 養(yǎng)殖場合理布局

了解畜禽養(yǎng)殖場的臭氣類型、濃度及其產(chǎn)生規(guī)律，有針對性地對其進(jìn)行調(diào)控，減少臭氣對畜禽健康以及養(yǎng)殖場周邊環(huán)境的影響，減少因臭氣問題所引起的投訴。按照農(nóng)村地區(qū)的養(yǎng)殖情況，針對畜禽養(yǎng)殖實施科學(xué)合理的設(shè)計規(guī)劃，如表1所示，對畜禽舍結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的建設(shè)可以減少臭氣的排放濃度，并且能很好的控制畜禽舍內(nèi)溫度、濕度和通風(fēng)量等影響因素。確保布局合理，明確劃分限養(yǎng)區(qū)及禁養(yǎng)區(qū)，可以使養(yǎng)殖場周邊環(huán)境得到很好的改善。

表1 畜禽養(yǎng)殖臭氣排放規(guī)律及影響因素

5.2 注重源頭減排

從理論上講，對于臭氣控制的研究主要從如何防止臭氣的產(chǎn)生及其在空氣中擴(kuò)散兩個角度入手。實行源頭減少臭味：一是減少畜禽新鮮糞便的氣味，減少畜禽舍的臭味，二是減少糞污儲存過程中的臭味。近年來，為降低新鮮糞便與畜禽腸道臭氣的產(chǎn)生，養(yǎng)殖企業(yè)通過改變腸道糞便和微生物種群及其優(yōu)勢，在飼料中添加了益生菌、酶制劑、酸化劑、沸石和其他常用添加劑，還添加了飼料中各種可以進(jìn)行發(fā)酵的碳水化合物和特殊的微生物菌群，通過發(fā)酵過程，改變糞便和尿液的物理化學(xué)特性，減少氨氣揮發(fā)和臭氣的產(chǎn)生，并取得了良好的效果。目前，更多的研究重點在植物型添加劑的開發(fā)上，例如絲蘭屬提取物、茶提取物、菊粉，越來越多的植物型添加劑用于對養(yǎng)殖場的除臭，甚至在肉雞日糧中添加具有健胃消食、殺菌消毒作用的中藥制劑，用來改善雞對飼料的消化，減少糞污排放，減少臭氣的產(chǎn)生等。結(jié)果表明，糞污在儲存過程中產(chǎn)生的臭氣主要是糞污中剩余的蛋白質(zhì)和其他營養(yǎng)物質(zhì)在厭氧微生物的作用下所產(chǎn)生的。因此，在糞污儲存過程中控制臭氣的來源主要是減少飼料中的蛋白質(zhì)含量并進(jìn)行日糧調(diào)控[1]。

5.3 加強(qiáng)過程控制管理

在畜禽養(yǎng)殖場的建設(shè)中，應(yīng)按照糞污分離技術(shù)，進(jìn)一步完善畜禽養(yǎng)殖場的糞污處理設(shè)施，“雨污分流，干濕分開，污飲分離”，為減少污水量排放，在飼養(yǎng)方面，應(yīng)優(yōu)先選擇高產(chǎn)且生長速度快的品種，縮短畜禽的生長期。如表1所示，應(yīng)適當(dāng)減少飼糧中粗蛋白含量，采用粗纖維含量較高的飼糧，以減少臭氣排放。在清糞方面，應(yīng)及時對畜禽舍內(nèi)進(jìn)行清糞，提高糞便收集率，可有效減少臭氣排放。養(yǎng)殖戶應(yīng)加強(qiáng)各方面的控制和管理，積極研究和發(fā)展生態(tài)畜牧業(yè)，才能穩(wěn)定提高畜牧業(yè)的整體效益。

5.4 推行種養(yǎng)結(jié)合模式

按照實際養(yǎng)殖規(guī)模及畜禽廢物具體情況，在養(yǎng)殖模式中加入種植業(yè)，實施農(nóng)牧結(jié)合的全新綠色養(yǎng)殖模式，最大程度上降低畜禽在養(yǎng)殖過程中造成的污染問題。例如：可以直接用作肥料，利用條帶撒播、注入等方式可以減少40%～100%的NH3排放；厭氧發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，通過無氧發(fā)酵，殺滅糞污中的病原微生物和寄生的蟲卵，可大大地減少臭氣的排放；飼料化利用，通過利用蠅蛆、昆蟲等幼蟲的食糞性，進(jìn)行糞便轉(zhuǎn)化，在糞便中獲得營養(yǎng)物質(zhì)的同時能有效減少糞便臭味。

5.5 進(jìn)行科學(xué)化管理

重點是加大《畜禽規(guī)模化養(yǎng)殖污染防治條例》、《環(huán)境保護(hù)法》等相關(guān)法律法規(guī)的教育宣傳工作力度,提高農(nóng)村和企業(yè)等畜禽養(yǎng)殖戶的環(huán)保意識。加強(qiáng)培訓(xùn)，提高養(yǎng)殖和糞污處理方面的相關(guān)技術(shù)能力;引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)、合理地使用綠色畜禽養(yǎng)殖技術(shù)，做好科學(xué)管理工作。掌握技術(shù)后，還要不斷地學(xué)習(xí)和改進(jìn)，掌握更多的理論和實踐知識。只有這樣，才能從飼料、飲用水、養(yǎng)殖環(huán)境、檢疫等方面入手，保證綠色養(yǎng)殖的順利進(jìn)行。

5.6 強(qiáng)化監(jiān)管力度

加強(qiáng)監(jiān)管，嚴(yán)格要求標(biāo)準(zhǔn)，不定期對養(yǎng)殖場進(jìn)行嚴(yán)格檢查。同時，制定獎懲條例，對表現(xiàn)突出的養(yǎng)殖戶進(jìn)行獎勵，鼓勵養(yǎng)殖戶不斷提高糞污資源化的利用水平。對違反規(guī)定的養(yǎng)殖戶，應(yīng)采取處罰措施，并施加壓力，督促養(yǎng)殖戶規(guī)范其糞污處理行為，以確保養(yǎng)殖場糞便設(shè)施正常運(yùn)行。防止污染，堅決查處秘密排放、泄漏等違法行為。

6 展 望

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖程度不斷提高，臭氣排放已成為影響畜禽養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。在了解畜禽養(yǎng)殖過程中臭氣的排放規(guī)律，分析畜禽臭氣排放規(guī)律的影響因素以及當(dāng)前養(yǎng)殖臭氣排放的相關(guān)政策等問題的基礎(chǔ)上，加大基礎(chǔ)研究力度，提高畜禽廢棄物處理和利用過程的臭氣去除效率，有針對性地選擇適宜條件，加強(qiáng)過程管理，推行科學(xué)化管理，減少畜禽場的臭氣排放，并通過加強(qiáng)宣傳相關(guān)法律法規(guī)，強(qiáng)化監(jiān)管力度，從而減少臭氣對人畜健康的危害及養(yǎng)殖場周圍環(huán)境的影響。