喷洒不同除臭剂对育肥羊粪便氨气的去除规律研究

赵娟娟，谷晓杨△，车大璐，王 超，赵寿培，刘连超，赵 娜，高玉红*

(1. 河北农业大学 动物科技学院，河北 保定 071001；2. 河北农业大学 动物医学院，河北 保定 071001)

随着畜牧业转型升级的推动，绿色、高效、安全的畜牧业养殖模式已经提上日程，养殖环境越来越受到重视，尤其是舍内氨气(NH)、硫化氢和甲烷等有害气体或臭气，不仅影响了家畜的生长与健康，对周边生态环境也可能造成面源污染。目前养殖场臭气相关研究的文献报道多集中于猪舍和鸡舍的臭气减排研究，而羊舍臭气研究较少。相比其他畜禽，羊粪尿产生的污染较小，每只羊每天排粪便约2.0 kg，尿仅0.66 kg。

河北省保定市唐县是国内最大的短期集中育肥羊产业聚集区，羊圈总占地250×10m，年出栏育肥羊约500多万只，已初步形成了比较完整的羊产业链，成为当地农民养殖致富的主要途径之一。由于养殖场/户普遍采用精多粗少的催肥式育肥模式，大量未消化的营养物质通过粪便排出体外，尤其是含氮物质，导致粪便恶臭严重，再加上高密度饲养和出栏清圈的传统粪污管理方式，导致粪污恶臭对当地环境造成了面源污染，严重影响了周边居民的正常生活。本试验选择喷洒3种除臭剂(两种微生物除臭剂和一种植物提取液除臭剂)，对其除NH效果进行了箱体密闭模拟研究，为实际生产中除臭剂的选择提供依据。

1 材料与方法

1.1 除臭剂选择

选择3种除臭剂，河北某生物科技股份有限公司生产的腐熟发酵剂、污水处理剂和北京某公司生产的“清内详DOD”植物提取液异味处理剂。腐熟发酵剂采用金土生物CCSM多菌联合发酵技术，复配了降解曲霉、酵母、乳酸、嗜热球菌、芽孢杆菌、解磷解钾菌和硝化细菌等菌剂，利用多菌共生、功能联合的作用；污水处理剂富含光合菌和乳酸菌；“清内详DOD”植物提取液采用清大生物萃取专利技术，通过雾滴吸附的恶臭分子与植物萃取液中的有效成分发生反应，促使异味分子发生改变原有的分子结构，从而达到除臭的目的。

1.2 试验方法

1.2.1 羊粪准备 试验于2019年4月25日-5月2日在河北农大动科院实验室进行。选择保定市唐县育肥前期和后期羊舍中的粪便，即，干粪(含水量约55%)和稀粪(含水量约85%)，两种粪便均在实验前一天取自羊舍，粪原样取回，厚度15～20 cm，摸拟羊舍将粪原样摆放于试验用纸箱中(纸箱内侧附塑料薄膜)，粪便平面尺寸30 cm×30 cm，基本和箱子平面面积吻合，箱子尺寸为30 cm×30 cm×100 cm，如图1所示。

图1 密闭舍模拟图Fig. 1 Simulated diagram of closed shed

1.2.2 试验设计

1.2.2.1 腐熟发酵剂和污水处理剂的除氨效果 设10个处理，每个处理4个重复(4个纸箱)，分稀粪和干粪两种，分别设对照组、喷洒腐熟发酵剂低剂量组(18 mL，1 000 mL原液/m粪便)、中剂量组(54 mL)、高剂量组(90 mL)和喷洒污水处理剂组。所有箱子放好粪封闭，采集空气样品(d0)，次日喷洒发酵剂(仅喷一次)，连续采样7 d，每天9:00采样，分析一个喷药周期(7 d)除氨的持续性及效果。

1.2.2.2 “清内详DOD”植物液的除氨效果 设4个处理，每个处理4个重复，分稀粪和干粪两种，分别为对照组和喷洒3 mL原液组(按说明书：稀释20倍)。所有箱子放粪好后封闭一天，次日9:00采样，然后喷洒植物液，连续喷7 d，每天采样时间为9:00、12:00、15:00、18:00和21:00，分析喷药后不同时间点的除氨效果。

所有箱子试验期间全部封闭，箱子中NH测定的采样点布置为：水平布置为箱体平面中央一点，垂直空间布置为5、35、75 cm(图1)。NH测定方法选择国家标准方法-纳氏试剂比色法。

1.2.3 NH测定方法 参照《家畜环境卫生学》中NH纳氏试剂比色法测定其含量。采用大气采样仪(TQC-1500Z)采集空气样品，用稀硫酸吸收样品中的NH，以0.5 L/min的流量采气1 L，采样后加入纳氏试剂，用分光光度计测其吸光度。根据制定的标准曲线获得空气中的NH浓度。

1.2.4 NH去除率计算方法 根据张生伟方法计算NH去除率，即，气体去除率=(对照组的释放量-试验组释放量)/对照组释放量×100%。

1.3 数据分析

数据采用SPSS 19.0进行单因素方差分析和Duncan氏法多重比较，<0.05水平为差异显著，且≤0.01为差异极显著。

2 结果与分析

2.1 喷洒3种除臭剂对两个育肥阶段羊粪便NH3排放的周期变化规律

由表1可见，与对照组比较，喷洒低剂量腐熟发酵剂于第3～7天期间NH浓度均显著降低(<0.05)，且第4天降低最多，浓度达24.41 mg/m；中、高剂量腐熟发酵剂的NH浓度于第2、3、4天显著降低(<0.05)；喷洒污水处理剂的NH浓度仅第4天显著降低(<0.05)。干粪条件下，喷洒3个剂量的腐熟发酵剂均在第2、3天的NH浓度显著降低(<0.05)，而污水处理剂的NH浓度仅第3天显著降低(<0.05)。

由表2可见，喷洒植物提取液除臭剂对干、稀粪的NH释放均未达到显著降低效果(>0.05)，但存在降低趋势。从表3可见，稀粪条件下，喷洒d1 NH浓度极显著降低(<0.01)；干粪条件下，喷洒效果均未达显著水平(>0.05)。

2.2 喷洒3种除臭剂对两个育肥阶段羊粪便的除氨率

从图2a可知，喷洒腐熟发酵剂和污水处理剂的NH去除率均呈先上升后下降的趋势。3个剂量腐熟发酵剂和污水处理剂的NH去除率均于第4天效果最佳，但低剂量发酵剂于第4天的NH去除率(45.25%)比中、高剂量发酵剂和污水处理剂分别高14.64%、16.29%和25.29%。对于干粪(图2b)，3个剂量发酵剂的NH去除率随时间延长趋势相同，均于第2天 NH去除率最高，分别达43.99%(低剂量)、35.07%(中剂量)和37.23%(高剂量)，但喷洒第6天后除NH率反而出现负值；污水处理剂于第3天的NH去除率最高，达27.82%，但第6天后NH去除率出现负值。

表1 两种微生物除臭剂(腐熟发酵剂和污水处理剂)对氨排放的影响Table 1 The effect of two microbial deodorants (fermentation agent and sewage treatment agent) on ammonia emission

表2 不同时间点植物提取液除臭剂对氨排放的影响Table 2 The effect of plant extracting deodorant on ammonia emission at different time points

表3 植物提取液除臭剂对氨排放的影响Table 3 The effect of plant extracting deodorant on ammonia emission

从图3植物提取液NH去除率可知，全天各时间点中，12:00和15:00稀粪的NH去除率显著高于9:00和21:00(<0.05)，而12:00和15:00干粪的NH去除率显著高于9:00、18:00和21:00(<0.05)。从7 d喷洒周期看，稀粪和干粪的NH去除率均于第1天最佳，随着喷洒时间的延长，NH去除率反而降低。可见，喷洒植物提取液时，对于稀粪的除NH效果优于干粪。

2.3 喷洒3种除臭剂对两个育肥阶段羊粪便NH3的去除效果比较

由图4可见，与对照组比较，虽然3种除臭剂对2种粪便的NH去除率未达到显著性差异(>0.05)，但3种除臭剂的NH去除率度均有所降低，腐熟发酵剂效果最好，尤其是稀粪条件下喷洒低剂量发酵剂的NH去除率显著高于污水处理剂和植物提取液(<0.05)，上述3者的去除率分别为24.94%、12.57%和11.42%。

图2 两种微生物除臭剂(腐熟发酵剂和污水处理剂)的除氨效果Fig. 2 Ammonia removal effect of two microbial deodorants (fermentation agent and sewage treatment agent)

图3 植物提取液除臭剂的除氨效果Fig. 3 Ammonia removal effect of plant extract deodorant

3 讨 论

臭气主要来自粪便分解，其成分较为复杂，影响较为严重的成分是NH，主要来自蛋白质等有机物的分解。畜禽长期生活在含NH的环境中，免疫性能下降，呼吸道疾病的发病率增加，生产性能也随之下降，关于NH减排的研究国内外已有很多报道，但有关羊舍除NH的报道并不多，本研究中喷洒微生物除臭剂和植物提取液从不同程度上降低了NH浓度。研究发现，每种臭气的产生都需要特定微生物的降解作用，硝化细菌、曲霉菌和酵母菌均有除NH作用，但多种微生物共同作用的效果均优于单一菌株或少数复合菌剂。本试验喷洒的腐熟发酵剂含有芽孢杆菌、乳酸菌、曲霉菌和硝化细菌等7种菌，而污水处理剂仅含2种菌(光合菌和乳酸菌)，结果表明，腐熟发酵剂的除NH效果明显优于污水处理剂。Kuroda等和Matulaitis等关于猪粪的除臭研究也认为，猪粪中喷洒含芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌等组成的复合菌剂，NH产生量显著下降，这与本研究结果基本一致。

微生物除臭剂降解NH具有一定周期性，除臭菌株一般在48 h之后才能获得最佳除臭效果。唐微微等筛选的酵母菌对猪粪除臭效果在72 h后最好，随着时间延长除臭效果下降。曾苏等研究也认为，微生物除臭剂在60 h后趋于稳定，72 h后对NH去除效果不明显。这些报道与本研究过结果基本吻合。本研究中腐熟发酵剂和污水处理剂的NH去除率均呈先上升后下降的趋势，育肥后期羊的稀粪条件下，喷洒第4天NH去除效果最佳，而育肥后期羊的干粪条件下，喷洒第2天或第3天除NH效果最佳。另外，本研究中腐熟发酵剂喷洒剂量不同除NH效果也不同，低剂量喷洒的效果好于中、高剂量，低剂量喷洒去除率高达45.25%，这可能是由于除臭剂随着喷洒剂量的增加提高了箱内空气的湿度，导致空气中NH浓度上升。

植物提取液除臭剂不同于其他两种微生物除臭剂，该除臭剂带有植物中原有的淡淡香味，可以增加人的感官舒适度，也可将极易溶于水的物质及粉尘很好的溶解、吸附，具有生态、健康和高效的功能，常用于鸡舍和猪舍的除臭研究中。韩战强等研究表明，天然植物除臭剂喷洒猪舍时，喷雾前0.5 h NH浓度为30 mg/L，喷洒后12 h NH浓度下降到0，且保持24 h，这与本试验结果并不一致。本试验中的植物液除臭剂喷洒后箱内的NH浓度虽然有降低趋势，但除NH效果的周期短，稀粪喷洒3 h 后NH的去除率最高，达18.22%，连续喷洒7 d时，喷洒第一天NH的去除率最高，随着喷洒天数的增加，除NH效果反而降低。

图4 3种除臭剂对两个育肥阶段羊粪NH3的去除效果比较Fig. 4 Comparison of NH3 removal effect from three deodorants for sheep feces in two fattening stages

本研究表明，3种除臭剂对NH的去除率与粪便含水量有一定关系，含水量较高的稀粪除NH效果优于含水量较低的干粪，这可能与粪便降解和除臭剂成分有关，但由于粪便含水量对除NH效果影响的研究较少，还需进一步研究。

4 结 论

本研究表明，喷洒3种除臭剂均有一定的除NH效果，但喷洒低剂量的腐熟发酵剂效果最好。