畜禽舍空气质量控制技术研究进展

陆桂荣 李志贤 刘雪兰

摘  要：随着我国畜禽饲养量的增加，畜禽排泄物排放增多，养殖场对舍外环境的影响日益引起人们的重视，但对舍内环境一直没有引起足够的重视，认为畜禽舍内空气好坏并无大碍，殊不知，畜禽舍内的空气质量对畜禽的健康与生产性能有着重大的影响。因此，提高养殖效益、保障畜禽产品安全，舍内空气质量控制是一个值得高度重视的问题。本文主要综述了畜禽舍内的空气质量要求、畜禽舍内空气有害污染物的来源以及畜禽舍内空气质量控制技术。

关键词：畜禽;空气质量;污染;研究进展

中图分类号：X513     文献标识码：A     文章编号：1673-1085（2015）07-0048-07

在我国，除少数牛羊以放牧方式为主外，绝大多数畜禽都以舍饲为主，因而，畜禽舍构成了畜禽生存、生长和生产的主要环境。近年来，随着我国畜禽饲养量的增加，畜禽排泄物排放增多，养殖场对舍外环境的影响日益引起人们的重视，但对舍内环境一直没有引起足够的重视，特别是在我国农村，多数畜禽舍的环境比较恶劣，空气质量很差，致使畜禽健康水平低下，疫病频发，用药量逐年增加，食品安全受到威胁，极大制约着畜牧业的可持续发展，因而，畜禽舍的空气质量及其对畜禽的影响越来越成为一个值得高度重视的问题。

1  畜禽舍内空气质量要求

我国农业部颁发的农业行业标准[1]规定：禽舍内的氨气含量，雏鸡为10mg/m3，成鸡为15mg/m3;硫化氢含量，雏鸡为2mg/m3，成鸡为10mg/m3，二氧化碳含量育成鸡与雏鸡均为1500mg/m3;猪舍内的氨气含量为25mg/m3;硫化氢含量为10mg/m3，二氧化碳含量为1500mg/m3;牛舍内的氨气含量为20mg/m3;硫化氢含量为8mg/m3;二氧化碳含量为1500mg/m3。但是，影响畜禽舍内空气质量的污染物除了有害气体外，还有粉尘和病源微生物等，它们都直接影响畜禽舍内空气质量，统称为影响畜禽舍内空气质量的有害污染物。

2  畜禽舍内空气有害污染物的来源

畜禽舍空气有害污染物主要来源于畜禽的呼吸、咳嗽、喷嚏、排泄物、垫料以及抛洒的饲料等有机物分解。

2.1  有害气体的来源  畜禽舍内的有害气体主要有氨气、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。氨气主要来源于畜禽粪尿的分解，尿氮主要以尿素、尿酸（禽类）的形式存在，在脲酶和尿酸酶的作用下分解，产生氨气。粪氮主要是以有机物的形式存在，不容易分解，但也是氨气形成过程中氮的一个来源。另外，舍内粪尿的堆积、饲料残渣和垫料等有机物腐败分解也产生氨气，它的含量取决于舍内温度、饲养密度、通风情况、地面结构、饲养管理水平、粪污清除等。硫化氢主要由含硫有机物分解而来，鸡舍内各种含硫有机物如破损鸡蛋、粪便、饲料和垫料等腐败分解或鸡消化不良时均可产生大量的硫化氢。二氧化碳是畜禽舍内卫生评定的一项重要指标，它反映畜禽舍内空气的污浊程度，主要来源于舍内畜禽的呼吸，粪便和垫料中的微生物分解也可产生二氧化碳。一氧化碳主要来源于碳的不充分燃烧，特别是冬季在密闭的畜禽舍内生火取暖时，若燃料燃烧不完全，或者烟道堵塞、倒风等都会产生大量一氧化碳并蓄积在舍内。

2.2  粉尘的主要来源  粉尘主要来自飞扬的饲料粉末、清扫畜禽舍时扬起的尘土、畜禽脱落的皮屑等。舍内粉尘的数量受养殖方式和饲料类型的影响[2]，粉料中粉尘较多，在投喂过程中畜禽相互抢食、呼气都会造成饲料粉末飞扬;在使用垫料的畜禽舍，垫料的翻动、畜禽在垫料上刨食、皮屑（羽毛）的脱落、咳嗽、喷嚏和鸣叫时产生大量飞沫等都是粉尘的重要来源。

2.3  病原微生物及微生物气溶胶的来源  病原微生物来源于多种途径：畜禽鼻腔和口腔中的病原微生物通过咳嗽和打喷嚏喷出;地面和垫料上的微生物随着灰尘扬起分散在舍内空气中;饲养管理人员衣服和鞋底以及用具等沾染的病原微生物随人带入舍内。这些微生物附着于粉尘微粒上形成飞沫小滴污染舍内的空气。因此，凡是可以使空气中粉尘增多的因素都可以增加空气中微生物的数量。畜禽舍内空气中微生物的数量与畜禽的饲养密度、垫料厚度、气温、相对湿度、气流等因素有关。在畜禽舍通风不良的情况下，饲养密度大，铺设垫料长时间未更换，并且气温高、湿度大，空气中病原微生物的数量相对增多。

畜禽舍内微生物气溶胶含量也特别高。在畜禽舍内，来自空气、垫草、粪便中的微生物以及畜禽体排出的微生物经过风化、腐蚀和磨耗过程，通过空气气流弥散，与水、尘埃颗粒相结合，悬浮在空气中，形成气溶胶或称微生物气溶胶。气溶胶内的微生物包括细菌、真菌和病毒，气溶胶给微生物以很大的保护。

3  舍内空气质量控制

如何减少畜禽舍内有害污染物、给畜禽提供新鲜的空气、促进其生产潜能的发挥是现代畜牧业生产的重要研究课题。总结目前国内外此领域的研究与畜牧业生产实际，主要通过饲粮配制技术、异味处理技术、使用空气净化装置、开展生态养殖、改善饲养管理等途径，现分述如下：

3.1  饲粮配制技术

3.1.1  低蛋白氨基酸平衡饲粮技术由于饲粮中的蛋白质含量可以影响畜禽舍内氨气等有害气体和异味的产生，自20世纪 90年代以来，依据“理想蛋白氨基酸模式”，配制低蛋白质饲粮、降低饲养成本、减少环境污染成为欧美国家动物营养领域的一个研究热点。据Kerr[3]等报道，饲粮蛋白质每降低1个百分点，总氮（粪氮和尿氮）的排出量可减少8.4%左右，排尿量减少11%;低蛋白饲粮能显著降低粪便氨的排出，每降低粗蛋白质1%则可以降低氨排放量10%[4];肉鸡饲粮粗蛋白质水平降低2%，可以使氮的排泄量减少16%[5];Meluzzi等[6]发现，产蛋高峰期蛋鸡添加氨基酸实现氨基酸平衡后将饲粮粗蛋白质由17%降低至15%，粪氮含量下降50%;Canh等[7]通过添加合成氨基酸而使饲粮蛋白水平从16.5%降至12.5%时，粪尿中氨散发量减少50%，即饲粮蛋白水平每降低1%，粪尿中NH3的散发量减少10%～12.5%;Kay和Lee报道[8]，生长与肥育猪饲粮中蛋白水平分别减少60、65g/kg时，粪尿中氨散发量分别减少58%与46%。以上研究表明，利用可消化氨基酸技术配制氨基酸平衡饲粮是一种降低氮的有效途径。

3.1.2  饲料添加剂技术

3.1.2.1  添加非淀粉多糖（NSP）  由于尿氮转化为氨的速度明显高于粪氮，因而降低尿氮和粪氮的比例有利于减少氨的产生与散发量。Bakker[9]证实，猪采食纤维素及其它NSP（糖甜菜渣、大豆壳、椰子粕与土豆淀粉）时可明显减少尿氮排泄量。

Canh等[10]报道，通过改变饲粮组分而使NSP含量从14%增至31%，结果使尿氮与粪氮之比从3.8减至1.2（P<0.001），虽然氮的表观消化率从85%减至75%（P<0.001），而氮的存留率未受明显影响。

3.1.2.2  酸化剂  氨的散发受粪尿中pH值的影响，因而可添加酸化剂和改变饲粮组分以降低猪粪尿的pH值，从而减少氨的散发量。Canh等报道[11]，以硫酸钙、氯化钙或苯甲酸钙分别代替生长肥育猪饲粮中的碳酸钙时，堆放粪尿中氨的散发量分别减少33%、30%与50%。

3.1.2.3  添加微生态制剂  有不少研究表明，日粮添加微生态制剂可以减少氨的产生。目前报道具有除臭效果的细菌主要有酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌等。王晓霞等[12]研究表明，果寡糖+枯草芽孢杆菌的添加使发酵粪中NH3和H2S的散发量分别降低62.14%和28.49%。Wang等[13]报道，添加0.05%～0.2%含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的微生物制剂，可降低 NH3的产生量达50%。Cho等[14]、Wang等[13]推测可能的原因是提高了饲料消化率，改善了动物胃肠道中有益微生物如乳酸菌的生长状态，并降低了排泄物的pH。Wang等[13]研究发现，枯草芽孢杆菌可以产生枯草菌素，可抑制胃肠道中产生脲酶的微生物，从而减少NH3的释放。

3.1.2.4  脲酶抑制剂  脲酶抑制剂作为饲料添加剂可以降低肠氨浓度和舍内环境氨浓度，从而减轻氨应激。目前应用较多的是丝兰提取物（Yucca），一种脲酶抑制剂。Balog 等[15]研究表明，脲酶抑制剂可以降低肉鸡肠道内脲酶活性和氨浓度。孙得发等[16]在肉鸡日粮中添加不同浓度的脲酶抑制剂，试验组血浆尿酸质量浓度显著降低。许金新[17]试验结果表明，通过肉鸡日粮中添加樟科提取物（CTE）能够在0～48h时间段内显著减缓了排泄物氨气的排放。正丁基硫代磷酰三胺（NBPT）化学结构与尿素相似，可与脲酶的活性中心相结合，使之失活，竞争性抑制脲酶活性，是常用的一种脲酶抑制剂，可显著降低反刍动物与猪排泄物氨的释放。

3.1.2.5  酶制剂  由于饲料中存在β-葡聚糖、木聚糖、果胶、甘露糖、半乳糖和植酸等抗营养因子，阻碍蛋白质的消化，降低饲料中养分的吸收。虽然植酸酶主要是用来消除植酸的不利作用，但很多研究表明添加植酸酶能有效降低肉鸡粪氮的排放量达19.7%，降低蛋鸡粪氮排放48%[18]。王章存等[19]发现，肉仔鸡玉米-豆粕-杂粕型日粮中同时添加木聚糖酶和植酸酶，对于氮排泄的效果好于单独添加复合酶或植酸酶。

3.1.2.6  吸附剂  沸石等硅酸盐类通过表面三维多孔通道来吸附气体分子以及水分子，从而减少畜禽舍内氨及其它有害气体的产生，同时还可降低畜禽舍内空气及粪便的湿度，达到减少异味产生的目的。Milicetal[20]研究发现，在小猪日粮中添加2%的斜面沸石，氨气的产生量降低33%。周庆民[21]在50、48.5kg配合鸡饲料中分别加入1.5kg沸石粉，在50kg兔饲料中加入2.5kg沸石粉，分别喂给鸡和兔后，经过21～47d观测，鸡舍中氨气浓度下降45.78%，兔舍下降31%。

3.2  有害气体治理  上述通过调整饲粮营养配比或在饲粮中加入添加剂的策略能在一定程度上减少含氮物质的排放，改善舍内空气质量，但饲粮中的营养成分不可能百分百被吸收，总有一部分变成残渣排放出来，这些排泄物在微生物的作用下仍会产生大量的恶臭气体，污染舍内空气，因此必须进行末端治理。对恶臭污染物的末端治理主要包括物理方法、化学方法和生物方法三种[22]，恶臭处理处置技术分类如图1。

3.3  改善饲养管理  畜禽养殖场管理的核心是给畜禽营造一个良好的生活环境。畜禽舍内氨气等有害污染物主要来自于畜禽的排泄物和垫料，与饲养管理有密切的关系。因此，加强饲养管理对于提高畜禽舍内空气质量至关重要。在日常管理中，要及时清除粪尿，勤换垫料垫草;对于厚垫草和其它不清粪（高床鸡舍）的畜禽舍，必须杜绝饮水器漏水，保持垫料的干燥;对于漏缝地板的畜舍必须配备季节供暖和通风设备，便于经常冲洗地板和粪沟，湿度大时进行通风排湿，而后由供暖系统供给适宜的热量以保持适宜的舍温。舍内铺设的垫料一般应在5cm以上。操作时尽量减少洒水，防止水槽漏水，弄湿垫料。如果舍内湿度过大，则应及时清除舍内粪便及潮湿的垫料。畜禽的饲养密度直接影响着畜禽舍内的空气卫生质量状况，饲养密度高时，单位地面上粪便的排泄量也高，会增加垫草中的有机质含量，为微生物分解有机质产生氨气提供更多的基质[23]，因此要控制好养殖密度，防止养殖密度过大。

3.4  使用空气净化技术装置

3.4.1  电净化技术  电净化技术是利用直流电晕放电的特点对空气中各成分进行净化。空气中的粉尘在直流电晕电场中带有电荷，并且受到该电场对其产生的电场力的作用而做定向运动，在极短的时间内就可吸附于畜禽舍的墙壁和地面上，在系统间歇循环工作期间，动物活动产生的粉尘、飞沫等随时都会被净化清除，使畜禽舍空气都保持着清洁状态[24];含有微生物的气溶胶受定向电场力的作用从空气中脱除，同时受到放电产生的高能带电粒子、强氧化物的攻击，其上的微生物或死亡或钝化或毒性弱化，畜禽舍内的空气微生物可减少40%以上，减少的病原微生物大部分被臭氧和高能带电粒子及有害气体消除装置中装有的化学物质杀死和灭活，小部分沉降于地面和建筑结构物表面上[25];空间电极系统对有害恶臭气体的消除基于两个过程：①直流电晕电场抑制由粪便和空气形成的气-固、气-液界面边界层中的有害及恶臭气体的蒸发和扩散将氨气、硫化氢等有害气体与水蒸气相互作用形成的气溶胶封闭在只有几微米厚度的边界层中，其中对氨气、硫化氢等的抑制效率可达到40%～70%;②在畜禽舍上方，空间电极系统放电产生的臭氧和高能荷电粒子可对有害气体进行分解，分解的产物为二氧化氮、硫酸和水，分解的效率为30%～40%，在粪道中的电极系统对以上气体的消除率能达到80%以上[26];畜禽舍内的水汽在空间电晕电场中荷电，在电场力的作用下迅速从空气中脱除而吸附于地面和畜禽舍内部结构物的表面上，雾汽时时被抑制、清除，畜禽舍内相对湿度时时都会保持在70%以下，有效地抑制了病原菌的发生和发展。

3.4.2  喷雾装置  这项技术的原理是利用高速气流对水的分裂作用，把水挤拉成细雾，当压缩空气高速喷出时，水也以一定速度喷射，在两者速度差产生的摩擦力以及水与孔壁之间的摩擦力作用下，水被挤拉成一条微丝，遇到空气阻力很快断裂成直径20μm以下微小的环形水滴，弥漫整个室内与空气混合，从而实现除尘、降温、消毒、免疫的目的[27]。随着技术的进步，温度传感器、湿度传感器、NH3、H2S气体浓度传感器以及生物病毒DNA传感器应运而生，这些传感器和喷雾系统组装在一起，系统根据传感器的反馈信息来启动雾化装置降温消毒免疫，启动通风设备实现通风，完全实现了自动控制，为环境的控制提供了方便[26]。

3.5  发展生态养殖  生态养殖是指运用生态学原理，保护生物多样性与稳定性，合理利用多种资源，以取得最佳的生态效益和经济效益[28]。典型的畜禽生态养殖模式可分为三大类，即初级模式、中级模式和高级模式[29]。初级模式主要是以养殖鸡、猪等畜禽为核心，产生的粪便经过特殊微生物发酵后再用来养殖蝇蛆和蚯蚓，再把养殖好的蝇蛆和蚯蚓用来饲喂畜禽。饲养蝇蛆和蚯蚓的废弃物用来种植粮食和蔬菜，这些蔬菜和粮食可以用来出售，也可以继续用来饲养畜禽;在中级模式中，畜禽养殖所排放的粪便用来养殖蝇蛆，养殖蝇蛆后的粪便饲养蚯蚓，养殖蚯蚓后的粪便种植粮食蔬菜，生产出的粮食和蔬菜可以继续饲喂畜禽。蝇蛆和蚯蚓可以用来养鱼和饲喂畜禽。微生物可以用来发酵粪便去除病原微生物和粪臭，也可以净化畜禽舍和鱼塘的环境和水质，还可以用来发酵由粪便转化来的肥料;高级模式是在中级模式的基础上加入了大规模养殖场、果园生产、桑园生产、养蚕、沼气池发酵、特种水产养殖、农村生活垃圾以及人粪处理、绿色蔬菜生产等环节，更能高效地处理人畜粪便，并将发酵后的粪便多次利用，能生产出种类更多的副产品。发酵床养殖是近年来在我国推广应用的一种生态养殖技术，它是利用高效有益微生物对粪便的分解转化作用来实现污染物减排的目的的。畜禽将粪尿直接排放在发酵床上，辅助定期翻动，使粪尿与垫料充分混合，通过有益发酵微生物的分解发酵，使粪尿有机质被充分分解和转化，发酵后的副产物可作为优质有机肥，从而实现零排放目标，保护生态环境。

4  小结

随着现代畜牧业的发展，大规模、封闭、密集饲养方式不断增加，使得畜牧业的生产效率和经济效益得到极大提高，但是，这种饲养方式导致的畜禽舍内有害气体、粉尘、有害微生物的增加，严重影响了动物的健康和生产性能，这已经成为一个不争的事实，而且有害气体等污染物的排放导致的畜禽舍周围生态环境问题也变得日益突出。在畜禽舍内存在细菌、病毒等致病性微生物难以避免，它们的存在也并不一定能引起动物疾病的发生，但是，如果由于管理不当，如舍内空气质量不良，则可以为致病性微生物的肆虐逞凶推波助澜。因此，改善畜禽舍内的空气质量，为畜禽构建良好的生存环境，必须引起广大畜禽养殖者、管理者和研究人员的高度重视，只有如此，才能实现畜牧业经济效益、社会效益和生态效益的统一协调与可持续发展。随着对改善畜禽舍内空气质量技术与措施的研究不断深入，特别在是在空气消毒、净化的技术与装置、减少有害气体等污染物排放的养殖方式等方面的研究都取得了很大的进展，并越来越多地应用于生产实际，使改善畜禽舍内的空气质量成为可能。

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