北方規模化豬場周環境空氣中NH3的監測分析

武志敏 ， 鄭 煒 ， 任永鑫 ， 劉雙紅 ， 孫 斌

(1.黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣畜牧局 ， 黑龍江 杜爾伯特 163000 ；2.黑龍江八一農墾大學動物科技學院 ， 黑龍江 大慶 163319)

北方規模化豬場周環境空氣中NH3的監測分析

武志敏1， 鄭 煒1， 任永鑫2， 劉雙紅2， 孫 斌2

(1.黑龍江省大慶市杜爾伯特蒙古族自治縣畜牧局 ， 黑龍江 杜爾伯特 163000 ；2.黑龍江八一農墾大學動物科技學院 ， 黑龍江 大慶 163319)

為了檢測北方寒區豬場生產過程中向周圍環境中NH3的排放，以研究NH3排放量引起的環境問題及對豬疾病發生的影響。按照《環境空氣和廢氣氨的測定納氏試劑分光光度法》(HJ533-2009)[1]所述方法進行采樣的檢測分析。結果經過樣品的測定，NH3濃度為日均0.182 mg/m3，與國標GB/T17824.3-2008 中規定環境中日均氨氣含量上限0.08 mg/m3相比較，高出2.275倍。該結果說明該豬場所產生NH3對豬場及周圍環境造成嚴重的污染。

豬場 ； 氨氣 ； 環境

氨(Ammonia)，或稱“氨氣”，是氮和氫的化合物，分子式為NH3，是一種無色而有強烈的刺激性氣味的氣體[2]。NH3極易溶于水，是養殖業的主要污染物也是臭氣的主要成分。NH3揮發主要是在畜禽糞尿排泄時，糞污貯存處置過程中以及土壤施肥后；它是由畜禽糞尿中的含氮有機物在尿素酶的作用下分解產生。畜禽舍內NH3常被溶解或吸附在潮濕的墻壁、地面和畜禽的黏膜、皮膚上。NH3可以刺激畜禽黏膜、結膜，引起黏膜和結膜充血、氣管喉頭水腫，少量的氨進入呼吸道可引起畜禽和人出現咳嗽、支氣管炎、肺出血水腫、呼吸困難及窒息等癥狀。進入肺部的氨，能夠通過肺泡上皮細胞進入血液并與血紅蛋白結合，置換出氧基，破壞血液運輸氧的功能，從而導致貧血和組織缺氧[1]。如果動物短時間內吸入少量的氨氣，可以被吸收并轉變成尿素而排出體外。但高濃度的氨，則可以直接刺激機體組織細胞，使組織細胞溶解、壞死，還能引起中樞神經系統麻痹、中毒性肝病、心肌損傷等。因此，NH3排放的影響因素、排放系數、排放模型及減排與控制措施等方面的研究正日益受到相關領域研究者的重視及公眾的關注，已成為全球關注的熱點問題，并逐漸成為環境外交的重要議題[2-3]。

曹進等的研究表明，豬舍內NH3的濃度對日采食量沒有影響，但平均日增重隨NH3濃度的升高而下降，并且料重比隨著豬舍中NH3的濃度升高而升高。試驗組豬還出現了萎縮性鼻炎，當豬舍中NH3達15×10-3mg/m3時，試驗豬開始出現呼吸道疾病，35×10-3mg/m3時出現萎縮性鼻炎，并且隨著NH3的濃度升高兩者發病率都急劇上升。尤其是高劑量組可明顯觀察到病豬鼻子歪向一側，顏面完全變形[4]。另有研究指出，當豬舍環境中NH3水平為50×10-3mg/m3，小豬的生長效率下降12%，NH3水平為150×10- 3mg/m3水平，生長效率下降30%，氣管上皮細胞和鼻甲骨受刺激而受到損害。NH3水平為75×10-3mg/m3的NH3會使健康小豬肺部清除細菌的能力減弱[5]。因此，檢測北方寒區豬場生產過程中向周圍環境中NH3的排放，對正確評價NH3排放量引起的環境及疾病影響具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集 以國家環境保護標準(HJ533-2009)規定的方案[6]，在規模化豬場周圍環境中采集空氣。

本試驗樣品采集點為距規模化豬場100 m 距離，且為下風向的位置，以10 m 為間隔，取4 個不同的監測點取樣。分別為，1 號位，2 號位，3 號位，4號位。

該豬場全封閉管理，自繁自養，現有基礎母豬650 頭，全場存欄7 800 頭。周邊500 m 內為農田與荒地、無建筑物。豬舍全為水泥地面，高床線圍木立大欄養殖，干料飼喂，自動飲水，水沖式清圈，舍外有3級糞尿沉降池，沉降后的糞便進行固液分離制做有機肥。樣品采集的時間是10 月初，按國家相關標準于豬場圍外100 m、高度在1.5 m～2 m范圍內采樣。

1.2 主要試劑試驗過程中，必須使用符合國家標準或專業標準的分析純試劑和水。包括：水(無氨)，H2SO4吸收液，HCl 溶液，酒石酸鉀鈉(C4O6H4KNa)溶液，納氏試劑(Nessler)，標準氨貯備液，標準氨溶液。

1.3 儀器設備氣體采樣泵(0.1～1.0 L/min)、容量瓶、移液管、玻板吸收瓶(125 mL、50 mL 或10mL)、帶塞比色管(10 mL)、分光光度計、聚四氟乙烯管(r=6～7 mm)、干燥管(或緩沖管，內裝變色硅膠或玻璃棉)。

1.4 方法 按照《環境空氣和廢氣氨的測定納氏試劑分光光度法》(HJ533-2009)[6]所述方法進行采樣的檢測分析。在豬場周圍環境中進行空氣采樣時，用10 mL 的多孔玻板吸收管，以0.5 L/min～1 L/min 的流量收集，采氣至少45 min。另外采樣過程中必須帶采樣全程空白吸收管。

以稀硫酸溶液吸收NH3，形成銨離子與Nessler 試劑反應產生棕黃色絡合物，此絡合物的色度與氨的含量成正比，在420 nm 波長處進行分光光度值測定。

1.4.1 預處理采集的空氣樣品如果含有硫化物、有機物和金屬離子時會干擾測定。可在檢測時加入0.5 mL 酒石酸鉀鈉溶液以除去三價鐵等金屬離子。如若樣品因含有硫化物而產生異色，可往樣品溶液中加入稀鹽酸溶液而去除干擾。樣品中若含有機物質，檢測時則會生成沉淀干擾測定，比色前可用0.1 mol/L的鹽酸溶液將吸收液酸化后煮沸而除去有機物質。

1.4.2 校準曲線繪制 取7支10 mL帶塞比色管，按表1制備標準色列。

表1 NH3校準色列

按表1 準確移取相應數量的標準溶液，加純水至10 mL，然后加入0.50 mL Nessler 試劑，搖勻放置10 min 以后，以水作參比，在420 nm 波長下，測定各樣品管的吸光度值。以NH3含量(μg)作為橫坐標，扣除試劑空白的吸光度值作為縱坐標，繪制吸光度校準曲線。

用最小二乘法計算標準吸光度曲線的回歸方程。

Y=bX+a (2.1) 公式中：Y-標準溶液吸光度值(A)與試劑空白吸光度值(A0)的差；a-標準曲線截距，即試劑空白液吸光度單位；b-標準曲線斜率(標準因子Bs=1/b)；X-各標準管中NH3含量。

1.4.3 樣品測定 取一定量樣品溶液(吸取量視樣品濃度而定)于10 mL比色管中，用吸收液稀釋至10 mL。加入0.50 mL酒石酸鉀鈉溶液，搖勻，再加入0.50mL納氏試劑，搖勻，放置10 min后，在波長420 nm，用10 mm比色皿，以水作參比，測定吸光度。

1.4.4 空白試驗 試劑空白，以空白吸收液按照樣品測定方法測定吸光度，結果不可超過0.015(光程10 mm 比色皿)；現場空白，帶到采樣現場而未采集樣品的吸收管，按照樣品測定方法測定其吸收液吸光度，檢查樣品的采集、運輸和貯存過程中是否被污染。

1.4.5 結果計算 空氣中氨含量C，以mg/m3表示，由式(2.2)計算：

式中：A-樣品溶液吸光度；A0-試劑空白液吸光度；Bs-校準因子，μg/吸光度單位；Vs-樣品溶液總體積，mL；V0-分析液體積，mL；Vnd-氣樣標準體積(101.325kPa，273K)L。

2 結果

2.1 NH3的監測結果經過8 d 連續采集樣品的測定，最終獲得數據為日均0.182 mg/m3，與國標GB/T17824.3-2008 中規定環境中日均氨氣含量上限0.08 mg/m3相比較，高出2.275 倍。該結果說明該豬場所產生NH3對豬場及周圍環境造成嚴重的污染。見表2。

表2 空氣中NH3(mg/m3)濃度的監測結果

2.2 精密度和準確度 經5 個實驗室分析含1.33～1.55 mg/L 氨的統一樣品，重復性限0.018mg/L，變異系數1.2%；再現性限0.05 mg/L，變異系數3.4%；加標回收率97%～103%。

3 小結

豬舍的主要功能是為豬提供適宜的生長發育的環境。因此，對豬舍及周圍環境要有一定環境方面的要求。中國國家標準《規模豬場環境參數及環境管理》GB/T17824.3-2008 做了相關規定[7]。該豬場氨氣日平均濃度氨氣日平均濃度范圍在 0.165～0.189 mg/m3，高于國家氨氣的一級標準0.08 mg/m3，嚴重影響豬場周邊的空氣質量，造成空氣污染，給人和動物的健康帶來危害。

數據統計過程中，表2 中第1 天的采樣數據明顯偏低，可能是由于試驗開始前的陰雨天氣導致的地面積水和空氣濕度大，氨氣少量溶于水，造成數據偏低。雖然對數據統計有一定的誤差性，但是考慮到監測目的的實際性和參考性，將第1天的數據也加入計算。

豬場內及其環境中的NH3主要來自豬的尿液和糞便中NH3揮發，豬尿液中的尿素揮發生成NH3，而固體豬糞便中含有NH3等較多的污染物[8]，通過不同途徑進入豬場內外環境空氣中。北方寒區規模化豬場，特別是在冬季，為了保持舍溫，多數只在中午溫度較高時進行通風換氣，造成舍內NH3濃度高且變化幅度大[9]。另外，豬場舍空氣中和其環境空氣中NH3的濃度還取決于豬的飼養密度，通風狀況，整體飼養管理水平等。監測采樣時，能明顯地感覺到豬場舍內與外環境中NH3發出的氣味。由于豬場周邊500 m內全為農田或荒地，所以，多年來沒有關于豬場臭氣的舉報。這與規模化豬場的選址有直接關系。

目前，北方寒區規模化豬場NH3濃度過高的的主要原因為其產生的糞便及其污水不能被有效科學地利用和處理，這已經成為規模化豬場環境保護方面的主要問題。因此，有必要創建環保養豬模式，借鑒國外規模化養豬經驗，建設生態養豬業示范基地，實現畜禽養殖產業化，將規模化豬場的所產生糞便轉化為生物類肥料，這樣既減少環境污染又給養殖者增加了生產效益[10-11]。這樣的環保養殖模式，對養豬業的發展具有重要的意義。同時，我們要增強法制觀念，有關管理部門要強化執法以及監督力度，制定具體的、可實行的環保方案。對廣大養殖場要有強制性的環保要求，在發展畜禽養殖業的同時也要監督其對環境的影響，這樣才能在給人們提供安全無公害肉類食品時，保證環境的安全。

[1] 朱海生，董紅敏.豬舍氨氣排放預測模型的研究現狀[J].農業工程學報，2006，22(14)：187-192.

[2] 王道坤.豬場空氣污染控制技術要點[J].獸藥與飼料添加劑，2009，13(6)：35-36.

[3] Hartung E.NH3emission from pig husbandry in relation to ventilationcontrol and indoor air cooling[C] //Proceedings of The Workshop onAgricultural Air Quality：State of Science，2006：5-8.

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[5] Wei B，Wang K Y，Dai X R，et al .NH3emissions from pig-ma.nure aerobic composting facility with natural ventilation. Interna.tional[J]. Symposium on Air Quality and Manure Management forAgriculture Conference Proceedings，2010.

[6] HJ533-2009.環境空氣和廢氣氨的測定納氏試劑分光光度法[S]，2009.

[7] 王美芝，吳中紅，劉繼軍.標準化示范豬場建設—標準化規模化豬場中豬舍的環境控制[J].豬業科學，2011，28(3)：28-31.

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[9] 黃雪泉，黃錦華.規模化養豬場中的惡臭及其控制措施[J].畜禽業，2001(2)：28-29.

[10] 劉東，王方浩，馬林，等.中國豬糞尿NH3排放因子的估算[J].農業工程學報，2008，24(4)：218-224.

[11] 金書秦，韓冬梅，王莉，等.畜禽養殖污染防治的美國經驗[J].環境保護，2013，41(2)：65-67.

MonitoringanalysisonAmmoniaoftheairaroundPigfarmintheNortheast

WU Zhi-min1， ZHENG Wei1， REN Yong-xin2， LIU Shuang-hong2， SUN Bin2

(1.Animal Husbandry Bureau of Durbat Autonomous County Heilongjiang province，Durbat 166200，China ；2.College of animal science and veterinary medicine of Heilongjiang Bayi agriculture university，Daqing 163319，China)

Detect the pig farm in the Northeast in the production of NH3emissions into the surrounding environment，as to re.search in NH3emissions caused by environmental problems and the study of the influence of the pig disease.According to Ambientair and waste gas determination of ammonia Nessler's reagent spectrophotometer(HJ533-2009)to detection analysis of samples .Based on the determination of the sample，the concentration of NH3for the daily average of 0.182 mg/m3，with average daily ammo.nia content in the environment limit stipulated in national standard upper limit 0.08 mg/m3，is 2.275 times higher . The resultsshows that NH3produced on the pig farm caused serious pollution to the surrounding environment and itself.

Pig farm ； Ammonia ； environment

SUN Bin

S828

A

文章編號：0529-6005(2016)09-0091-03

2015-09-11

黑龍江八一農墾大學博士啟動基金項目(校啟B2009-19)

武志敏(1980-)，女，畜牧師，碩士，從事畜牧獸醫技術管理工作，E-mail：xiaowuzi810@126.com

孫斌，E-mail：solosvoice@aliyun.com