減少家畜NH3排放量的外源性吸附劑研究進展

劉應進 安志揚 周 輝 侯良忠 郭同軍

1.新疆畜牧科學院，烏魯木齊830011；2.新疆呼圖壁縣農業農村局，新疆呼圖壁831200；3.新疆畜牧科學院飼料研究所，烏魯木齊830011；4.新疆畜牧科學院奶業研究所，烏魯木齊830011

家畜圈舍中高濃度NH3（氨氣）可刺激皮膚和鼻粘膜，灼燒呼吸道，NH3還可與空氣中水分子結合形成氨水，緩慢腐蝕圈舍鋼鐵和精密儀器，因此控制圈舍中氨氣的濃度意義重大。NH3排放總量的18%來自家畜，減少氨排放已然成為世界各國熱議的話題。

1 動物源NH3 的排放量

文獻統計歐洲部分國家各行業中NH3排放比例，其中畜牧業NH3排放比例大于75%，如果將畜牧業氨氣看作100%，那么其中80%來自動物糞、尿發酵和尸體降解，其余來自動物飼料發酵降解[1]。國內文獻報道河北省在2004年家畜糞、尿發酵產生NH3量為2 850 t，且散養模式下糞、尿發酵產生的NH3量是集約化養殖的3 倍[2-4]。

2 日糧調控家畜NH3 排放量的弊端

家畜糞氮排泄量相當穩定，約占干物質采食量的0.6%，氮攝入量與糞氮、尿氮及總氮排泄量呈正相關關系。通過日糧調控減少排泄物中含氮有機物的含量是減少氮排放方法之一，但具有一定的缺點，例如增加精料比會增加飼養成本，導致酸中毒、蹄葉炎、過肥等問題；沼氣池可以減少糞尿中氮的排放量，但成本高，并且存在技術推廣服務、設施維護保養、北方冬季產氣率低等諸多現實問題。因此，外源性吸附劑的應用成為減少NH3排放量的突破點。

3 常用外源性吸附劑的研究進展

現階段研究發現，對NH3有吸附特性的常用的外源性吸附劑有過磷酸鈣、分子篩、膨潤土等3 種。

3.1 過磷酸鈣

過磷酸鈣又被稱為普鈣（Ca(H2PO4)2·H2O），是水溶性磷肥。過磷酸鈣因呈酸性限制使用量，但對NH3具有一定的吸附能力，且吸附氨氣可以中和酸性，同時提高過磷酸鈣含氮量，在提高肥力基礎上減少副作用。1 kg 過磷酸鈣可吸附NH3重量為20.65 g。過磷酸鈣對NH3的吸附有4 種途徑：

1）氨氣可溶于水分子形成一水合氨，Ca(H2PO4)2·H2O 有很強的吸水性，每千克Ca(H2PO4)2·H2O 可吸收水分431 g[5]。

2）普鈣中含有部分游離H3PO4和游離H2SO4，均可與NH3發生中和反應[6]。

3）Ca(H2PO4)2與NH3的反應，過磷酸鈣中主要成分為Ca(H2PO4)2，Ca(H2PO4)2與NH3發生化學反應生成NH4H2PO4和CaHPO4，隨著反應物Ca(H2PO4)2不斷減少，生成的NH4H2PO4和CaHPO4不斷增加，過磷酸鈣中含氮量不斷升高，當接近2%時，開始生成(NH4)2HPO4和(NH4)2SO4。

4）CaSO4可與NH3和CO2結合生成穩定的碳酸鈣白色沉淀[7]；由范德華力的物理吸附，但這種吸附作用較弱。

3.2 分子篩

分子篩的實質為硅鋁酸鹽，市面上的分子篩多為3A、4A、5A 和13X 這4 種類型，如黃豆顆粒般大小，阿里巴巴上價格為800 元/t 左右。分子篩堅硬表面和內部均有許多致密的小孔，可根據氣體分子的直徑和極性呈現不同吸附選擇性，其對氣體分子的吸附與膨潤土相似，均為物理吸附。

據報道[8]，1 kg 孔徑為4A、5A、13X 的分子篩可吸附4 種家畜圈舍中常見氣體重量如表1所示。

3.3 膨潤土

膨潤土的礦物質稱為蒙脫石，內含許多細密的孔道，NH3和H2S 等有害氣體通過細密小孔時停留在小孔內，從而達到吸附過濾作用。有研究報道[9]，將膨潤土置于泌乳牛舍測定NH3的吸收重量，試驗發現每千克膨潤土能吸收NH3重量為0.87 g，此試驗中膨潤土對氨氣的吸附能力應大于實測值，因膨潤土放在了地面，與地面接觸位置細孔無法吸收氨氣，推測每千克膨潤土吸收氨氣重量應高于0.87 g。

4 結 語

外源性吸附可對家畜附劑且不會對動物的生產性能造成影響，一些吸附劑吸附這些氣體后還可以進行解吸重復利用或留作他用，具有很高的可實用性，因此，利用外源性的吸附材料對家畜產生的NH3吸附具有可行性。