畜禽场空气污染物检测技术综述

随着畜禽养殖集约化程度的提高,高密度、集约化的畜禽养殖引起的畜禽养殖场空气污染问题日益突出,畜牧业已成为我国空气污染的重要来源之一。畜禽场排放的氨气（NH₃）、硫化物（H₂S）、颗粒物（particulate matters,PM）和挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）等空气污染物不仅对畜禽场人畜健康造威胁,还会扩散到周围环境中形成大气污染。科学适用的空气污染物检测方法和技术是研究和控制畜禽场空气污染的前提。文章对国内外畜禽场的NH₃、H₂S、温室气体、PM以及恶臭等主要空气污染物的检测方法与技术进行了介绍与分析。以NH₃、H₂S为代表的畜禽场有害气体检测方法主要有化学分析法、半导体气体传感器检测法、光谱法、质谱法与气相色谱法,其中,湿化学法灵敏度高,成本低,可以准确获取气体浓度,但检测费时费力,且无法实时在线检测;气体检测管法成本较低,操作简单,但误差相对较大;电化学传感器法灵敏度较高,成本适中,可以连续检测气体浓度,但存在装置易老化、使用寿命较短等缺陷;光谱法、质谱法以及气相色谱法可快速准确检测气体,但检测仪器昂贵,使用成本较高,不适合生产性畜禽场的常规检测。文章主要介绍与分析了反刍动物肠道发酵、畜禽舍、粪污贮存与处理过程中温室气体CH₄、CO₂、N₂O的检测方法和技术。畜牧业温室气体排放随时间、季节和采样点等不同而不断变化,实现畜牧业温室气体的精确监测较为困难,目前仍未有国际通用的检测方法与测量标准,畜牧业温室气体检测方法与技术及其标准研究亟待开展。文章从物理特征、化学特征及生物特征三个方面对畜禽场排放的颗粒物检测方法与技术进行了综述。畜禽场PM成分复杂,其吸附的NH₃、恶臭化合物、微生物的影响有待评估,因此亟待完善PM的物理、化学和生物成分的检测方法与技术,以获取畜禽场PM的全面特征信息。文章对畜禽场的主要恶臭物质成分和恶臭感官的检测方法与技术进行了综述。相比气相色谱-质谱联用法,采用专业嗅辨人员对恶臭浓度进行嗅辨分析的方法成本更高,且主观性较强。但气相色谱-质谱联用技术无法仅凭借气体样品确定所有气态有机化合物,同时难以确定引起恶臭的化合物种类。因此结合气相色谱与动态嗅觉仪可更全面的分析恶臭样品指标。文章还对国内外畜禽场空气污染物（包含有害气体、温室气体、颗粒物以及恶臭物质）的主要检测方法与技术进行综述,以期为我国畜禽养殖业的空气污染物检测技术的研发与应用提供参考。     

推广粪肥除臭技术净化生活环境卫生

畜禽粪便和垃圾堆肥发酵过程中产生大量恶臭气体,不仅对环境造成污染,还给人们生活带来非常不愉快的感觉,因此必须对畜禽粪便和垃圾堆肥进行除臭处理。文章简要介绍了畜禽粪便发酵散发臭气的主要成分,并介绍了畜禽养殖场和粪便处理场的除臭技术、生活垃圾等有机废弃物堆肥臭气消除方法及枯草、落叶、秸秆等农业有机废弃物堆肥臭气的消除方法。     

微生物除臭剂应用于畜禽养殖场的研究现状

畜禽养殖过程中排放的NH₃、H₂S和挥发性有机物(VOCs)等恶臭气体对环境、人和动物的健康造成严重的危害。本文概述了畜禽养殖场恶臭气体主要成分及来源、微生物除臭剂的作用机理和研究进展,重点讨论了微生物法降解恶臭气体机理。畜禽养殖场恶臭气体主要来源于动物肠道菌群和畜禽粪尿中土著微生物的厌氧发酵,成分复杂,恶臭气体减排调控成为当前畜禽养殖场的重要任务。生物法除臭因对环境适应能力强、作用时间长、去除效果好而成为当前应用于畜禽养殖场去除恶臭气体的主要手段。微生物除臭剂是将除臭微生物进行组合,利用其生理代谢活动将恶臭气体作为营养物质分解并氧化成CO₂、H₂O、S {\mathrm{O}}_4^{2-}和N {\mathrm{O}}_3^{-}等无臭、无害的终产物。     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明：含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1～22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在“此消彼长”的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率...     

好氧发酵过程中臭气产排和原位控制技术研究进展

好氧发酵过程产生大量无机和有机挥发性物质,其中无机物NH₃、H₂S和部分挥发性有机物是主要恶臭物质,不仅污染环境且危害人体健康。结合国内外研究现状,本研究总结好氧发酵过程臭气的产生机理及影响因素,重点分析不同或相同原料产生臭气种类,同时结合VOCs排放标准及部分恶臭嗅阈值,提出好氧发酵应重点关注苯系类和含硫化合物这两类物质;比较分析了优化工艺参数和原位除臭添加剂对臭气产排控制效果和机制,今后应重点关注VOCs原位控制技术方面的应用研究及高效复合除臭剂研发,为好氧发酵臭气减排提供理论依据。     

不同碳氮比对园林废弃物堆肥中氨气和温室气体排放的影响

[目的]针对园林废弃物堆肥过程中温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)及氨气(NH₃)排放量大的问题,研究不同碳氮比对园林废弃物堆肥过程中温室气体和NH₃排放的影响,以期为降低堆肥产生的温室效应和NH₃污染提供技术支撑。[方法]在园林废弃物中添加不同质量的鸡粪,调节堆料碳氮比至25、30和35,利用傅里叶变换红外吸收光谱仪对堆肥过程中的NH₃和温室气体排放进行监测;采用标准方法对堆料的pH、有机碳、全氮含量进行检测。[结果]堆肥后所有处理组堆料均达到腐熟标准;园林废弃物堆肥所产生的温室效应以CO₂排放引起的温室效应为主,堆肥过程中CO₂排放量存在明显差异,碳氮比分别为25、30、35的处理组CO₂平均排放量分别为5.47、9.32、19.19 g/(kg·d),可见堆肥的温室效应随着碳氮比的增加而升高;NH₃排放量随着碳氮比的增加而明显降低,碳氮比分别...     

长三角地区典型季节规模化奶牛场氨排放特征研究

为掌握长三角地区规模化奶牛场氨排放特征,通过在线高分辨率监测系统对典型规模化奶牛场的棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存环节进行连续监测,获取不同环节、不同季节的氨排放信息,并计算得到本地化氨排放系数及排放强度。结果表明：规模化奶牛场棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放浓度分别为（2.53±0.88）、（2.68±1.72）mg·m^-3和（2.44±1.73）mg·m^-3,氨浓度季节变化趋势总体表现为夏季>秋季>春季>冬季,夏季为冬季的2.3~4.2倍。不同环节氨排放小时变化存在明显差异,主要受日气象因子变化、畜禽活动和清粪管理等因素影响。温度是影响奶牛养殖氨排放水平的主要气象因素,与棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的氨浓度水平均呈极显著正相关关系,相关系数分别达到0.914、0.817和0.942,而风速和大气压强则与各环节氨排放浓度呈负相关关系。基于在线监测获得了奶牛养殖氨排放本地化系数,棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放系数分别为（13.14±5.17）、（7.71±5.17）kg·头^-1·a^-1和（9.72±4.47）kg·头^-1·a^-1,全年合计氨排放系数为30.57 kg·头^-1·a^-1。采用本地实测氨排放系数,建立了长三角地区规模化牛场氨排放清单,2018年长三角地区规模化牛场氨排放总量为3.39万t,氨排放主要集中在安徽省中北部和江苏省北部等集约化畜禽养殖规模较大的地区,夏季氨排放总量和强度最高,达到了1.36万t和151 t·d^-1,是冬季的3倍多。     

一株猪粪降解菌的筛选、评价及鉴定

发酵床是目前国内规模化养猪企业广泛采用的粪污处理模式,其关键在于投加的微生物菌剂。为了分离出能高效降解猪粪的菌株,采用NH₃选择性培养基对土壤微生物菌株进行初筛,共得到7株氨氮降解率大于70%的菌株。通过猪粪发酵模拟实验对分离株的NH₃抑制效果进行初步评价,结果表明,7株菌株均能不同程度地减少猪粪发酵过程中氨的释放量,其中Z10菌株的NH₃抑制效果最为显著。针对猪粪除臭及促进猪粪腐熟效果开展了Z10菌株应用效果评价。除臭试验结果显示,Z10菌株对猪粪臭气中NH₃与H₂S均有较好的抑制作用,在21 d发酵周期内, NH₃与H₂S的释放量较对照组分别减少了38.66%与50.03%。促腐熟试验结果显示,Z10组种子发芽率与发芽指数分别达到了83.33%与88.55%,而对照组发芽率与发芽指数仅为68.35%与59.12%。生化鉴定显示,Z10菌株无蛋白酶活性,具有较弱的糖化酶、淀粉酶及脂肪酶的活性,但表现出较强纤维素降解活力,其纤维素酶活力达到232.543 U·mL^-1,推测Z10菌株表现出的促腐熟效果主要源于其高纤维素降解活力。16S rDNA分子鉴定结果显示该菌为烟曲霉菌(Aspergillus fumigatus)。     

对农村小型养猪场环境污染的探讨

<正>随着我国畜牧养殖业的快速发展,农村小型养猪场如雨后春笋般快速发展起来,为满足畜产品的市场需求和提高农民经济收入均做出了突出的贡献,但随之而来的畜禽养殖场排放的粪便、尿液、污水及恶臭等对环境造成的污染问题愈来愈突出,畜禽养殖业产生的污染已成为农村污染的重要来源。特别是一些小型的养猪场部分猪场由于受场地和设计的制约,普遍存在没有硬化粪场,露天搁置,缺少沉淀池,粪尿遍地,臭气     

畜禽养殖废弃物堆肥过程中微生物除臭研究进展

随着世界各国的畜禽养殖业向着集约化、产业化方向发展,养殖废弃物大量产生,严重影响到生态环境并威胁到人畜健康。目前,畜禽养殖废弃物的资源化利用受到人们的广泛关注,其中好氧堆肥技术是当前最有效的处理方法。然而,堆肥过程中产生的异味气体使好氧堆肥技术的推广面临极大挑战。在堆肥过程中,这些异味气体威胁人类健康的同时,还会带来一系列环境问题。因此,充分、有效的去除堆肥过程中异味气体显得十分重要。本文重点阐述了堆肥过程中异味气体排放特征及其源物质转化特征,分析堆肥过程中影响异味气体产生的因素,并从原位除臭技术和异位除臭技术两个方面对异味气体生物处理技术以及微生物控制机理进行讨论。主要结论：异味气体（NH₃、H₂S和挥发性有机物）主要在堆肥的升温期和高温期产生;控制最佳堆肥温度为55—60℃、水分为50%—60%、pH为7.5—8.5、C/N为25—30、氧气浓度为10%—18%、有机质含量为50%—80%,结合适宜的堆肥方式、翻堆频率以及添加外源微生物,可使异味气体产生量降至最低;一种除臭微生物菌株一般只对一种异味气体具有较高的去除效率,难以同时去除多种成分的异味气体,而复合微生物除臭剂可以同时去除多种异味气体成分,但去除效率相对较低。建议进一步研究有机质转化、微生物群落变化与异味气体产生的规律,从而在堆肥升温期和高温期尽可能地减少异味气体的产生;重点研发复合除臭菌剂,在提高除臭效果的同时探明微生物作用机理。     

上海典型畜禽场周边河流雌激素污染特征研究

为了探究畜禽养殖场周边河流中雌激素类物质的污染特征,利用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(SPE-HPLC-MS/MS)方法,对上海市三个典型畜禽养殖场(猪场、鸡场、奶牛场)周边河流上下游地表水中雌激素的种类和含量进行测定。结果显示,天然雌激素E1(雌酮)、E2(雌二醇)和E3(雌三醇)在各个采样点均被检出,浓度范围分别为21.66~73.40、8.75~55.96、4.56~23.90 ng·L~(-1);人工合成雌激素EE2(乙炔基雌二醇)的检出率为99.44%,浓度范围是ND~19.42 ng·L~(-1),DES(己烯雌酚)的检出率为27.78%,浓度范围是ND~3.23 ng·L~(-1)。采用EEQ(雌二醇当量)评价各水体中雌激素类物质的总体雌激素活性,结果显示,所有采样点EEQ的浓度范围为54.15~194.61 ng·L~(-1),在三个养殖场周边河流中,EE2对EEQ的贡献率均为最高。综合分析表明,三个典型畜禽场周边河流均受到不同程度的雌激素污染,且猪场和奶牛场周边河流中雌激素活性较高。典型猪场和典型奶牛场是E2的主要排放源,典型猪场是E1的主要排放源,而典型鸡场对周边河流产生的雌激素污染较小。     

华东地区典型畜禽养殖场重金属产污系数研究

通过对华东地区生猪、奶牛、蛋鸡典型规模化养殖场四季粪污产生量及其重金属含量的测定,提出了基于各类畜禽养殖过程中不同阶段畜禽品种的常规性比例,以及粪污收集和处理利用代表性工艺的典型畜禽养殖场重金属产污系数。结果表明:生猪场砷、汞、铬、镉、铅、铜、锌、锰产污系数分别为1.28、0.005、23.8、0.11、2.74、243、416、277 mg·d^-1·头^-1;奶牛场砷、汞、铬、镉、铅、铜、锌、锰产污系数分别为40.6、0.28、51.6、0.63、10.62、127、786、735 mg·d^-1·头^-1;蛋鸡场砷、汞、铬、镉、铅、铜、锌、锰产污系数分别为0.046、0.0006、1.11、0.016、0.18、2.00、16.1、21.0 mg·d^-1·羽^-1。生猪场、奶牛场重金属产污系数总体表现为秋冬季相对较高、春夏季相对较低;蛋鸡场重金属产污系数为冬春季相对较高、夏秋季相对较低。     

Review of Measurement Technologies for Air Pollutants at Livestock and Poultry Farms

With the intensification of livestock breeding, the air quality problem of livestock farms caused by high density breeding is becoming more and more serious. Animal husbandry has become one of the important sources of air pollutants in China. Air emitted from most intensive livestock houses contains a large amount of pollutants, including ammonia, sulfides, particulate matters (PM), volatile organic compounds (VOCs), which not only poses a big threat to animals and workers in livestock farms, but also spreads to the surrounding environment resulting in air pollution. Scientific and applicable air pollutants measuring methods are the basis of monitoring and controlling air pollution in livestock and poultry farms. In this article, the detection methods of livestock farming related hazardous gases (e.g., NH₃, H₂S), greenhouse gases, particulate matters and odor were summarized. The detection methods of hazardous gases in livestock houses mainly include chemical analysis, semiconductor gas sensor detection, spectroscopic methodology and mass spectrometry. The wet-chemical method is cheap and can detect gases sensitively and accurately, while it cannot detect gases in real time, and the process is time-consuming and labor-intensive. The gas tube is cheap and easy to operate, but the deviation is great. Electrochemical sensor is of high sensitivity, moderate cost and can be used to detect gas concentration continuously, however, the devices are easy to age. Spectrum method and mass spectrometry can detect gas quickly and accurately, but it is not suitable for conventional air detection of productive livestock farming due to its high costs. In this paper, the detection methods of greenhouse gases (e.g., CH₄, CO₂) generated from animal intestinal fermentation and livestock environment were also summarized. It is hard to conclude an accurate detection of greenhouse gases in animal husbandry, because the concentrations of greenhouse gases in animal husbandry changes all the time (diurnal and seasonal) and are related to other factors including sampling points. No international common testing method and measurement standard are concluded till now, therefore, the research of greenhouse gases detection method and standard in animal husbandry should be carried out as soon as possible. The detection methods of particulate matters (PM) in livestock farms were reviewed from three aspects: physical, chemical and biological characteristics. PM contains complex components in livestock farms, therefore, it is highly needed to improve PM detection technology. Besides, the component analysis and sensory analysis of odorous substances in livestock farms were overviewed. The odor analysis of professional olfactory discernment personnel owns stronger subjectivity and costs higher than gas chromatography- mass spectrometry. While, using gas chromatography-mass spectrometry is unable to determine all gaseous organic compounds with one sample. Combining gas chromatography and dynamic olfactometer can be more efficient for comprehensive analysis of odor samples. In this article, detection methods and techniques of air pollutants in animal husbandry were comprehensively reviewed to provide a reference for the development of air pollutants detection technologies in livestock and poultry breeding in China.     

规模畜禽场臭气防治研究进展

为了防治规模化畜禽场臭气污染,通过查阅大量文献对畜禽养殖场臭气来源、除臭技术方法等方面的研究进展进行了综述。进一步分析了臭气防治技术研究的趋势,并展望了未来的发展方向,以期为规模畜禽场臭气防治研究提供参考。     

死畜禽堆肥化处理研究进展死畜禽堆肥化处理研究进展

随着规模化畜禽养殖场的发展,大量死畜禽的安全无害化处理日益受到关注,堆肥无害化处理死畜禽在国外得到大量研究及示范性应用。综述了死畜禽堆肥的原理以及通风、含水率、温度、C/N和pH等控制条件,详细介绍了堆肥处理死畜禽的研究进展及现状,讨论了不同堆肥类型处理死畜禽的优势和劣势,建议开展强制通风堆肥系统处理死畜禽方面的研究。     

规模畜禽养殖场的污染防治技术后评价方法研究

对我国畜禽养殖场规模进行初步划分,调查了目前畜禽养殖业普遍使用的处理技术,将后评价技术中层次分析和灰色关联度法相结合,评价出适用于不同规模畜禽养殖场的污染防治技术。结果表明,对于大型畜禽养殖场,最适宜的工程技术是能源型沼气工程,其次是发酵床;中型畜禽养殖场,最适宜的污染防治工程技术是发酵床,其次是能源型沼气工程;小型畜禽养殖场,首先推荐发酵床,其次是好氧堆肥技术。该后评价实现了定性评价与定量评价的结合,保证了评价结果的科学性和公正性,为畜禽养殖场选取适用技术提供了依据。     

GIS支持下的上海畜禽业污染研究

对上海畜禽业污染信息系统的建立作了有益的探讨。集约化畜禽养殖中污染负荷的空间分布规律研究结果表明，由此所产生的畜禽粪尿达 301.2万 t，单位耕地面积粪尿量表现为近郊 >中郊 >远郊，近郊以生猪场的污染贡献率最高，中郊以生猪和奶牛场、远郊以奶牛场的污染贡献率最高。为减少畜禽业对黄浦江、苏州河水质以及城区环境的威胁，需搬迁畜禽场253个。