畜禽养殖场臭气排放规律及影响因素解析

容锦胜，冯坤娴，王 超，王 燕

(华南农业大学 动物科学学院，广东 广州 510642)

随着我国养殖业发展，畜禽场臭气污染越来越受到关注。畜禽排放的恶臭气体不仅对生态环境造成严重影响，而且对人体健康具有很大的危害。环保督查中某省的养殖场投诉中污水臭气占62.5%，某区75宗养殖场污染投诉中，臭气占49宗[1]。畜禽场的臭气通常可分为以下几类：第一种是氨气(NH3)和挥发性胺类，挥发性胺包括腐胺、尸胺、甲胺、乙氨；第二种是易挥发的含硫化合物，例如硫化氢(H2S)、硫醚类、硫醇类等，主要来自微生物对硫酸盐的还原作用和含硫氨基酸的代谢；第三种是芳香族化合物，例如吲哚、粪臭素、对甲酚等，它们是由苯丙氨酸，色氨酸和酪氨酸分解产生的；第四类是挥发性脂肪酸(VFAs)，例如乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，这些挥发性脂肪酸来自氨基酸的脱氨基和碳水化合物的分解。了解畜禽养殖中有害气体的变化规律、影响因素及其危害，对养殖业的可持续发展和健康养殖有着重要意义。因此，本文总结了猪、鸡和牛三种畜禽养殖过程以及养殖废弃物的处理过程、利用过程的臭气排放规律，分析了畜禽臭气排放影响因素，并对当前养殖臭气排放相关政策，今后可能的发展建议等方面进行综述，为了解养殖臭气排放现状以及臭气的减排提供了理论数据。

1 畜禽养殖过程臭气排放规律

1.1 猪养殖过程臭气排放规律

随着集约化程度的加深，养殖密度逐渐增大，猪养殖过程产生的臭气广泛受到关注。其中NH3所占的比例最高，危害也较大[2]。根据国家标准《规模猪场环境参数及环境管理》GB/T17824.3-2008规定，育肥猪舍内NH3浓度不能超过25 mg/m3，其中保育猪舍和哺乳猪舍的NH3浓度不能超过20 mg/m3。有研究发现，年产约10.8×104头肥猪的猪场，每小时排放159 kg的NH3[3]。随着畜禽生长阶段的变化，体重越大，采食量和日平均蛋白质的摄入量也越多，畜禽机体代谢产生的尿酸、尿素越多，NH3排放量也随之增加。Hayes等[2]研究发现，保育期平均每头猪的NH3排放量为1.1～1.7 g/d，而育肥期平均每头猪的NH3排放量为11.3～11.9 g/d。也有研究发现猪舍的NH3浓度存在明显的季节性变化，均表现为冬季>秋季>春季>夏季，但冬季的NH3排放通量则是全年最低水平，原因在于冬季关窗保暖，通风量低，造成NH3的浓度很高，而夏季畜禽舍虽然温度较高，但是采取的是机械通风的高通量排风模式，舍内的NH3浓度相对较低[4]。

猪养殖过程中产生的含硫化合物主要为H2S，其排放量仅次于NH3。在同一年产约10.8×104头肥猪的猪场中，每小时向大气中排放14.5 kg的H2S[3]。H2S的排放量也与生长阶段相关,代小蓉等[5]研究发现，H2S的浓度平均范围为0.9～41.7 μg/m3，浓度较低。庞广辉等[6]试验表明，育肥猪舍的H2S浓度范围为8.42～9.24 mg/m3。与NH3排放特征相似，养殖过程中猪舍的H2S浓度具有相同季节性特征[7]。粪臭素不仅会影响猪肉品质，还会污染空气，水源和土壤，会给人和环境带来严重的危害。Babol等[8]研究发现，吲哚与粪臭素水平的上升与公猪的初情期有关，达到一定的日龄后，粪臭素和吲哚的水平开始逐渐降低。研究发现，在20日龄时，公猪产生的粪臭素水平显著高于母猪和去势公猪，而在85日龄时，不同性别的猪所产生的粪臭素水平无显著差异[9]。

1.2 鸡养殖过程臭气排放规律

家禽排泄物中的臭味化合物是由家禽肠道中的微生物通过分解有机物产生的，其成分多样，研究较多的主要包括吲哚类化合物、NH3、H2S、挥发性脂肪等。鸡在养殖过程中的NH3排放量与日龄和体重的相关性较强[2]，对于肉鸡舍NH3排放和单胃动物NH3排放量的调查发现，1和23日龄肉鸡的单位NH3排放量差异达0.92 g[10]。且发现HN3排放量与体重成正相关。还有研究报道，鸡舍中鸡蛋破损较多时，H2S浓度也会显著增加[11]。鸡在不同生长阶段的NH3和H2S的排放量差异较大，不仅仅只有采食量和体重的变化影响畜禽舍内的NH3、H2S的排放量。Wheeler等[12]研究发现，1～23日龄的肉鸡的NH3排放量存在0.92 g/d的差异。Haan等[13]的试验中也发现，蛋鸡的NH3排放具有年龄效应，21周龄平均每只蛋鸡的NH3释放量(277.0 mg/d)低于38周龄(402.1 mg/d)和59周龄(447.4 mg/d)。Pescatore等[14]发现10日龄以下肉鸡的NH3排放量为0～0.57 g/(只·d)，长到48日龄时，NH3排放量上升到0.71～2.23 g/(只·d)。鸡舍中的H2S大部分来源于粪便，在蛋鸡舍中，部分来源于破裂的蛋，且春冬季节鸡舍关闭导致通风不良，使得H2S浓度增大[15]。刘凤芝等[16]对山东某鸡场的空气环境进行检测，210日龄的海兰灰蛋鸡舍内的H2S浓度范围为2.02～8.79 mg/m3，且冬季的H2S浓度高于其他季节。

吲哚、粪臭素以及挥发性脂肪酸也是鸡在养殖过程中产生的主要臭气化合物，吴婷婷[17]研究发现，不同日龄肉鸡中的吲哚、粪臭素含量随周龄的增长而增加，其中，在34～36、40～41日龄中，吲哚达到高峰2183.10±1398.62、2174.98±679.66 μg/kg，而粪臭素在40～41日龄中增长最为明显，浓度含量为12.96±9.98 μg/kg。

1.3 牛养殖过程臭气排放规律

牛在养殖过程中的臭气主要由牛体内未完全分解消化的饲料经发酵以及地面的粪尿、垫料和饲料残渣经微生物分解产生的，臭气成分有NH3、H2S、CH4、吲哚、粪臭素以及脂肪族的醛类、硫醇等。

与其他畜禽不同，牛舍一般在整个养殖过程中都保持较低的温度，并且一般配备刮粪板系统对牛舍进行定期的清粪处理，以保持较好的牛舍环境，因此NH3的排放量较低[9]。目前，大多牛舍采取自然通风模式，对于自然通风的牛舍，冬季NH3的释放量最低[18]。Todd等[19]报道了NH3的排放量是具有一定的季节性的，认为夏季的NH3排放量高于冬季，而实际测量结果却相反，这主要原因是为了保持牛舍内的温度，仅在早上和中午的时候进行短时间的通风，而造成牛舍内的臭气浓度升高。王亚男等[20]研究发现，犊牛舍的NH3最高浓度为5.28 mg/m3，奶牛舍的NH3最高浓度为9 mg/m3。且与其他畜禽不同的是，一般养牛场还会有运动场以满足牛的需要。Pereira等[21]研究发现，运动场的NH3排放占总NH3排放的69%～92%。

国家标准《畜禽场环境质量标准》NY/T388-1999 规定，牛舍内H2S浓度不超过8 mg/m3。牛舍中H2S浓度与NH3浓度呈现相同的特征，一年中牛H2S的释放量为夏季最高，冬季最低，而牛舍中H2S浓度呈现出冬季>秋季>春季>夏季的特征[7]。龚飞飞[22]检测到一栋具有100头青年奶牛的牛舍中，H2S的浓度约为0.04 mg/m3。经检测，发现上海市的4家典型奶牛场的牛舍H2S浓度范围为0.0027～0.0010 mg/m3[7]。

2 畜禽废弃物处理过程臭气排放规律

养殖场的废弃物处理过程产生了较多的臭味物质，占养殖场的65%[23]，主要包括NH3、H2S、挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)等有害气体。下面将从清粪处理、畜禽废弃物工业化处理、运输废弃物处理、畜禽尸体的处理等方面来叙述畜禽养殖废弃物处理过程的臭气排放规律。

2.1 清粪处理

目前，养殖场的清粪处理工艺主要包括水泡粪、水清粪、干清粪、发酵床处理等。

2.1.1 水泡粪 水泡粪清粪工艺主要适用于猪、牛养殖，采用“漏缝地板+水池”的方式进行粪污处理，工人仅需用水冲洗漏缝地板上的粪便即可。虽然水泡粪处理工艺简单，但是该方式用水多，且粪污长时间在畜禽舍内停留会进行厌氧发酵产生NH3和H2S等臭气[24]。研究发现，采用水泡粪工艺的猪舍，其中60%～70%的NH3来源于粪坑，其余来源于地板表面[25]。石志芳等[26]研究发现，在相同的通风模式下，采用水泡粪工艺的猪舍NH3浓度平均值为9.36±0.19 mg/m3，显著高于采用其他清粪方式的猪舍(P<0.05)。采用水泡粪工艺的畜禽舍，漏缝地板的面积对臭气的产生也有影响，高孟起等[25]的研究中发现采用全漏缝地板的猪舍内NH3浓度高于局部漏缝地板的猪舍。

2.1.2 水清粪 水清粪采用“漏缝地板+水池+闸门+排风扇”进行处理，把粪污水通过闸门往外排，把室内的臭气排到室外，从而降低室内的臭气浓度。但由于水清粪存在用水量和污水产生量大的缺点，猪场、牛场采用水冲粪的比例有所下降。水清粪和水泡粪类似，有研究报道，采用水泡粪工艺的畜禽舍内的NH3浓度与季节有关，在冬季，舍内平均NH3浓度为4.74 mg/m3，而在夏季，平均NH3浓度为4.17 mg/m3，也反映了开窗进行通风换气是必要的[27]。

2.1.3 干清粪 干清粪可分为人工清粪和机械清粪两种。干清粪减少了液体粪污的产生量，提高了粪便收集率，可有效减少恶臭气体的排放。石志芳[26]研究发现，干清粪的平均NH3浓度为6.82 mg/m3,而水泡粪的平均NH3浓度为9.36 mg/m3。因此，使用干清粪可以把粪污及时清理出畜禽舍，可有效降低舍内臭气浓度[26,28]。与水泡粪和水清粪相比，干清粪工艺降低了畜禽舍内的温湿度，从而降低舍内的NH3挥发量[29]。清粪频率也会对臭气产生影响，阮蓉丹等[30]研究发现，采用机械干清粪工艺时，2次/d的清粪频率较3次/d降低了22%的NH3浓度，满足猪舍的空气质量要求。赵许可[27]研究发现，人工清粪的平均NH3浓度为2.09～5.57 mg/m3，而机械清粪的平均NH3浓度为2.09～4.18 mg/m3，相比人工清粪，机械清粪能更有效降低舍内的NH3浓度。

2.1.4 发酵床 有研究报道，发酵床有明显的减排NH3和H2S的作用[23]。石志芳等[26]研究发现，猪舍内生物发酵床的NH3浓度均值为6.85±0.12 mg/m3，低于其他清粪方式的猪舍。郭炎芳[31]试验发现，发酵床养猪模式能有效降低舍内的臭气浓度，其中NH3浓度比传统养猪模式降低了88.33%，H2S的浓度低于0.5 mg/m3，符合猪舍内的臭气浓度要求。发酵床所使用的垫料是影响臭气排放的一大因素，Jeppsson等[32]试验证明，发酵床垫料易降解、有机物含量高、pH低、C/N比值高，更能有效地进行固氮作用，从而减少NH3的排放。垫料的厚度和含水率及所使用菌株的不同对发酵床的除臭效果也有影响。夏晓方[33]研究发现，不同厚度的垫料对鸡粪都有除臭效果，其中厚度为30 cm时效果最佳，NH3浓度降至0.05 mg/m3，去除率达到98.5%，在此基础上，垫料含水率为60%时发酵床除臭效果达到最佳；且其研究中发现采用酵母菌、放线菌、黑曲霉和光合细菌混合使用的除臭效果显著优于使用单一菌种。

2.2 畜禽废弃物工业化处理

工业化处理，主要是通过物理、化学和生物等处理方法，最大限度地实现粪污的资源化利用，适用于区域性法规影响较小、环境政策严格的地区。下面将从废水处理和粪便处理两个方面叙述。

2.2.1 废水处理 废水处理主要分为固液分离、厌氧处理、好氧处理等。

2.2.1.1 固液分离 固液分离技术作为畜禽养殖场粪污预处理技术，可以去除粪污废水中40%～50%的SS和约40%的出水化学需氧量(COD)，以减少后续的处理量。最常用的固液分离设备是螺旋挤压式固液分离器。分离后，干物质的水分含量为60%～70%，TS去除率约为40%，它具有结构简单，成本低廉，处理能力强的优点[34]。有研究报道，采用螺旋挤压分离与离心分离相结合的方法对高浓度牛粪液进行固液分离，可以达到水力停留时间仅需要1～2 d，COD去除率可达到80%以上[35]。

2.2.1.2 厌氧处理 厌氧生物处理是指在没有氧气的情况下，通过兼性和专性厌氧细菌的代谢活动将污水中的污染物降解，并将有机物最终转化为CH4，NH3、H2S、CO2和H2O等。 徐峰[36]的试验证明，COD在10.4～28.7 mg/L之间，平均去除率达到92%以上，氨氮的去除率在86.3%～96.7%之间。及在王海涛[37]酸化处理下不同酸化pH均能不同程度减少NH3、N2O的累积排放量(NH3减少69.76%～84.44%，N2O减少62.92 %～85.01%)。

2.2.1.3 好氧处理 好氧处理一般是作为厌氧发酵处理的后续处理方法，主要依靠好氧和兼性厌氧菌的生物学作用完成处理工程，可以去除废水中的氮、磷、有机物等，与厌氧处理相结合，通常可以使污水处理厂达到水质标准，回用于农业灌溉，经过处理后清理出来的污泥可以用作有机肥堆肥的成分。

有研究发现，好氧发酵过程中的NH3排放浓度高达3 000 mg/m3，H2S达300 mg/m3[38]。而好氧处理是通过原料粒径、含水率、温度、通风量、pH等工艺参数直接或间接影响发酵内部的环境，从而影响臭气的产生和排放，所以改进工艺参数的目的是为好氧发酵微生物提供最适合的环境，以确保物料成熟，减少NH3和H2S及其他臭气的排放。在万莉[39]的试验中，在“BCO-SB BR-BAF”好氧组合工艺运行期间，平均日处理量约为150 m3/d，平均COD去除率达到82.5%，NH3-N去除率达到94.1%，TP去除率达到78.5%。畜禽养殖废水中的COD浓度高达3 000～12 000 mg/L，NH4+-N达800～1 500 mg/L。因此，养殖场一般采用厌氧-好氧联合处理工艺。据报道，CSTR-A/O联合处理畜禽粪污，COD、TN和NH4+-N的去除效率最高达88%、75%、99%[40]。常规的废水处理除了固液分离、厌氧-好氧处理之外，还有臭氧氧化处理、芬顿试剂氧化处理、酵解风屏处理、RO膜处理，由于投资小、运行成本低、处理彻底，这些废水处理工艺越来越被养殖企业接受并投入生产和应用。

2.2.2 粪便处理 常见的粪便处理方法有干燥法、生物分解法、堆肥处理等。

2.2.2.1 干燥法 目前，干燥法主要分为自然干燥法、高温快速干燥法、生物干燥法、机械干燥法和干燥膨化干燥法等。自然干燥法一般分为自然晾晒和大棚晾晒，其原理是利用风能、热能、太阳能等能量对粪便进行处理，使粪便在一定时间内失去大部分水分，从而达到干燥的目的。操作简单，成本低，但处理过程中会受占地面积，天气不稳定所影响，且干燥过程中会产生大量臭气污染环境。高温快速干燥法是目前我国广泛使用的方法之一，其原理是利用煤、电、油等燃烧后产热使粪便中的水分蒸发，然后再使用干燥机进行干燥，在很短的时间内使粪便中的水分降低到18%以下，具有干燥快、占地面积小等特点，但该技术成本高，肥料养分低[41]。有研究表明，经过干燥的粪便进行堆肥，NH3的排放量比使用新鲜猪粪堆肥少71.09%[42]。可根据对粪便的需求，采用不同的干燥法对畜禽粪便进行处理。

2.2.2.2 生物分解法 无害化处理畜禽粪便时，可采用生物分解法。主要利用蚯蚓、蝇蛆、黑水虻等昆虫对粪便进行分解，其中黑水虻是应用前景最广的昆虫之一。研究发现，采用黑水虻对粪便进行处理时，氮、磷、钾的去除率分别为55.1%、44.1%和52.8%，且黑水虻能将粪便中的VOCs的排放量减少87%以上[43]。蝇蛆能分解粪便中的尿素、尿酸等有害物质，减少臭气的排放。有研究表明，经蝇蛆处理过的猪粪，粪便中的粪臭素、COD、BOD分别降低了92.8%、54.2%、75.3%，因此，利用蝇蛆处理畜禽粪便可以改善畜禽生产环境，减少臭气排放[44]。

2.2.2.3 堆肥处理 堆肥是目前利用畜禽粪便比较有效的方法之一，以含有有机养分的粪便为主要原料，在自然条件或高温等通风、高湿度的条件下，通过微生物将粪便中的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥过程中会产生大量难闻的气味，例如NH3、H2S及少量的挥发性有机物(VOCs)，其中，NH3是堆肥过程中产生臭气的主要成分。有研究表明，堆肥过程中损失了30%～60%的氮素，其中98%的氮素都是以NH3的形式挥发[45]。在堆肥升温期，微生物通过氨化作用产生NH3，然后NH3快速溶于水形成铵态氮积累在堆肥中，随着温度逐渐上升，铵态氮转化为NH3挥发，随后堆肥逐渐降温进入腐熟期，嗜温的硝化细菌将铵态氮硝化为硝态氮[46]。因此堆肥过程中NH3的产生主要在升温阶段和高温阶段，约占总NH3挥发量的50%～70%[47]。简保权等[48]的猪粪堆肥试验中，NH3在堆肥第4天达到最大值63.87 mg/m3，然后逐渐减少，前20天的NH3累积释放量占NH3总释放量的84.6%。堆肥过程中的NH3产生量与畜禽的种类、年龄、日粮组成、粪便中残留的含氮物质及堆肥过程中的温度、pH等条件相关。有研究表明，以猪粪堆肥产生的NH3为标准，鸡粪堆肥产生的NH3最多，为猪粪的1.8倍，而反刍动物粪便的NH3产生量相对较低[49]。

H2S产生主要是由于在堆肥过程中，粪堆中有一个局部厌氧区，粪便中的含硫有机物会通过厌氧细菌降解为H2S，使一部分H2S溶入水中，达到溶解饱和度之外的H2S会被释放出来[50]。任顺荣等[51]研究表明，鸡粪堆肥中仅在第4～6天检测到少量的H2S，浓度只有0.2～0.4 mg/m3；简保权等[48]在猪粪堆肥中发现，在24 h后H2S达到释放的高峰期为0.058 mg/m3，然后迅速减少，在第13天后便检测不到H2S的释放，通过检测发现，H2S的释放与pH、温度、含水率、氧气含量等因素有关。

堆肥产生的VOCs浓度较低，但臭味贡献大，堆肥中的VOCs主要包括含硫有机物、含氮有机物和VFAs。沈玉君等[52]在猪粪堆肥试验中检测出31种VOCs，其中包括12种芳香烃、8种醛类、4种卤代烃、4种硫醇硫醚、2种酮类和1种胺类，且发现VOCs的排放主要集中在堆肥前期，即升温阶段和高温阶段，高温期臭气浓度最高，达17 378 mg/m3。其中，三甲胺浓度先上升至7.34 mg/m3，之后浓度是随着好氧发酵的时间增加而逐渐降低。而三氯甲烷从好氧发酵开始时的浓度0.0065 mg/m3降至0，之后逐渐升高至0.0344 mg/m3，呈现了降低后升高的趋势。除了31种VOCs外，还检出NH3和H2S，其中H2S的浓度从0.0089 mg/m3下降至0.0034 mg/m3，而NH3的浓度从 182 mg/m3上升至3 736 mg/m3，后逐渐降低至4.49 mg/m3。各阶段的NH3和H2S排放浓度均高于嗅阈值。由于堆肥产生的VOCs种类多，且受到物料、温度、pH、通风等多种因素的影响，所以目前对于畜禽粪便堆肥产生的VOCs研究较少。

2.3 运输过程

目前，很多养殖场没有足够的土地消纳畜禽粪污或没有集中处理粪污的设施，为解决该问题，则需要通过第三方将养殖户产生的畜禽粪污集中运输给种植户进行消纳或专门的粪污处理基地。常见的粪便运输工具为普通的敞篷货车，运输过程中会引起畜禽粪理化性质变化，运输时间越长，粪便臭味物质释放的CO2、CH4、NH3等气体越来越多，CO2主要是粪便中的微生物在好氧环境中氧化分解碳水化合物产生的，CH4主要是厌氧环境下产甲烷菌分解利用碳水化合物产生的。NH3则是含氮化合物在微生物的氨化作用下产生大量铵态氮后，在高温和高pH作用下挥发而产生的[53]。其中CO2和CH4是重要的温室气体，其损失也会减少粪便肥料化后的有机质的含量，而氨气的挥发影响周围的环境，同时也意味着粪便肥料化后N素含量的减少。

2.4 畜禽尸体的处理

病死畜禽尸体的处理工作是畜禽养殖废弃物处理工作中的重要环节。无论是自然死亡还是由于疫病死亡的畜禽都携带着许多病原体，如不能及时进行处理，畜禽尸体将会腐烂并散发出恶臭气体。畜禽尸体的处理方法主要包括生物降解法、化尸窖处理法、深埋法、焚烧法等。

深埋法指将畜禽尸体埋在地面1.5 m以下，通过土壤的自净作用达到无害化处理，该处理方法不易产生臭气，但容易造成疫病传播和污染地下水。焚烧法是指将畜禽尸体直接投入焚烧炉或其他方式进行高温分解，该方法的优点是可以一次性将有害废料分解为无害物质，缺点在于焚烧过程会产生大量危害人类健康的有毒物质二噁英与灰尘，造成空气污染。化尸窖处理法是指利用砖、混凝土等建造一个密闭的化尸窖，然后将动物尸体投入，加入一些促分解物质加速畜禽尸体分解，该处理方法操作简单、成本低，臭气不容易外泄，对周边环境不易造成污染。但处理过程容易产生恶臭气体，所以仍需进一步使用吸附法处理。生物降解法是指将动物尸体置于反应器中，加入生物酶或微生物，对动物尸体进行粉碎、降解、灭菌。这种方法可以节省大量柴油材料，且在处理过程中没有油烟和有害气体的排放，加工成本低，经济效益高，得到了广泛的应用[54]。

3 畜禽废弃物利用过程臭气排放规律

在“十三五”期间，大型畜禽养殖场的粪便处理和资源化问题已基本解决[55]。畜禽废弃物资源化利用主要包括通过肥料化利用、能源化利用、饲料化利用等方式。

3.1 肥料化利用

3.1.1 直接用作肥料 畜禽粪污中含有大量的营养物质，是肥料化利用的良好材料。但是粪污中含有大量的氨，直接还田利用会导致大量的NH3排放，既损耗氮肥又污染环境。据统计，粪污施放到农田的3～5 d时间内，会损失20%～80%的氮[56]。不同养殖动物粪污还田的NH3排放强度各不相同，其中，猪、牛、鸡粪污还田的NH3排放分别占总NH3排放的38%～66%、27%～67%、27%～86%[57]。目前国内外常用的粪污还田利用方式主要包括表面撒播、条带撒播、注入三种方式，其中表面撒播对氮的利用率最低，NH3散发量最大，条带撒播和注入式相对于表面撒播可以分别减少50%～80%、40%～100%的NH3排放[58]。

3.2 能源化利用

3.2.1 直接燃烧产热 目前国外的粪便直接燃烧主要应用于与其他生物质或煤燃烧，国内除了北方会利用牛粪作为染料直接燃烧除外，其他工业上的应用较少。在没有其他污染控制设施的情况下，粪便直接作为燃料燃烧会产生多种恶臭气体，主要为VOCs，对空气质量造成影响。张颖等[59]研究发现，牛粪燃烧过程中排放的VOCs浓度呈单峰分布，青海牛粪和西藏牛粪分别在燃烧400 s和450 s左右VOCs浓度达到峰值，浓度分别为6.01×10-6和7.92×10-6，其中甲醇、甲醛、乙醛三者占比较大。

3.2.2 厌氧发酵产生沼气 沼气发酵技术是我国大力推广的一种畜禽粪污处理方式，该方法通过无氧发酵，杀灭粪污中的病原微生物和寄生的虫卵，大大减少了臭气的排放，但仍有少量NH3和H2S等臭气产生。黄丹丹[60]在研究猪场沼液储存过程中有害气体的排放规律的试验中发现，NH3的排放峰值为3.48 mg/m2·min-1，发酵结束时降低至0.74 mg/m2·min-1；H2S的排放峰值为14.13 μg/m2·min-1，贮存13 d后降低至0.35 μg/m2·min-1，排放量低并保持稳定至发酵结束。刘波等[61]研究发现，沼气池的NH3排放与温度呈正相关，与湿度呈负相关。原因在于温度高会提高脲酶活性，促进粪污中的含氮物质分解产生NH3，湿度高会使NH3溶于水，从而减少NH3的释放量。

3.3 饲料化利用

由于畜禽粪便中含有大量未被消化吸收的蛋白质和粗脂肪，还有部分的碳水化合物、矿物质和B族维生素，因此用于制成饲料营养成分也较高。例如，鸡粪经加工处理后可用于饲喂猪、牛、羊；畜禽粪便经生物发酵后可用于养殖鱼类、蚯蚓、蝇蛆等。由于粪便中有很多残留的有害物质，容易造成畜禽交叉感染或传染病爆发，因此很多国家基本不主张用粪便作为畜禽饲料。而蝇蛆、昆虫等幼虫具有食粪性，可以利用这一特点来进行粪便转化，在粪便中获得营养物质的同时能有效减少粪便臭味[62]。畜禽粪便堆放过程中会产生多种挥发性臭味气体，Beskin等[63]的研究中发现，黑水虻以鸡、猪、牛粪便为食，可以减少87%以上的挥发性有机物产生，显著减少了粪便中挥发性脂肪酸、吲哚、粪臭素的产生。袁橙等[64]采用育肥猪的粪便培养黑水虻幼虫，发现随着幼虫的成长粪便的臭气程度显著下降，且臭气的减少程度与温度和粪便的含水率相关。

4 养殖场臭气排放的影响因素

畜禽养殖过程中产生的臭气排放量主要是受到了畜舍结构、温度、通风量、湿度、以及饲粮中的营养成分等影响。

4.1 畜舍结构对臭气排放的影响

畜禽舍结构对氮的转化和氮损失有很大的影响，欧美国家猪舍多为全缝隙或半缝隙地面，并设有储粪坑，猪排泄的粪尿通过漏缝等入储粪坑内。漏缝地板的面积影响NH3的散发，猪舍内减少漏缝面积和储粪坑挥发表面积可以减少NH3的挥发，50%漏缝面积的平均NH3排放量为0～943 g/d，如将地面50%漏缝面积降到25%，25%漏缝面积的平均NH3排放量为0～760 g/d，NH3排放量可下降20%[65]。此外，增加储粪坑的深度可以减少粪便暴露的表面积，粪便的表面积越小，表面的气流对NH3、H2S排放影响也就越小，从而减少NH3、H2S的排放[11，66]。

4.2 温度对臭气排放的影响

Aarnink等[67]研究发现温度升高1 ℃，NH3排放量增加6%～7%。温度影响NH3排放主要是通过影响粪尿中的脲酶活性，当温度升高时，脲酶活性也相对应的增强，且90 ℃以下脲酶仍然继续维持较高的活性。因此，畜禽舍内温度逐渐升高时，会导致排泄物中的脲酶活性逐渐增强，尿素分解加快，NH3排放量增加[2]。舍内不同季节的昼夜温差不同，臭气的排放量也会随着温差的变化而变化。据报道，夏季猪舍高温时间段(13:00-17:00)的NH3排放量占全天氨排放量的33%。在堆肥过程中，粪堆内部温度将在14～28 d的时候达到60 ℃以上，NH3排放量较大。夏季温度较高，因此畜禽舍保持通风，以减少NH3及其他有害气体浓度。

4.3 通风量对臭气排放的影响

舍内通风量会影响NH3排放的速度，因此，通风量对臭气的排放是非常重要的。有研究报道，当舍内通风率从2次/h增加到7次/h，漏缝地板下粪浆NH3排放量将增加2倍[66]。通风量与温度也有着密切的关系，Ni和Heber等[68]研究发现，当温度升高时，猪舍内和集粪坑中的NH3浓度和释放速率迅速增加，温度升高前后(温度升高约8 ℃)1 h排放速率分别为(94±12) g/h和(167±11) g/h，而温度加热结束后(温度较热时下降9.5 ℃)的1h内的排放速率下降至(68±2) g/h，同时，高的通风速率引起NH3的高排放，通风速率为(9600±750) m3/h时的NH3排放率是通风速率为(21000±1400) m3/h的58%。尽管减少通风会减少NH3排放，但会增加室内空气温度，进而增加NH3排放，因此，最佳空气温度和通风的管理能减少氮损失，提高动物生产率[69]。

4.4 湿度对臭气排放的影响

畜禽设施养殖环境湿度是影响畜禽臭气排放的重要参数之一。湿度会影响鸡舍内NH3、H2S等有毒气体含量，有研究报道, 当畜禽舍内的垫料湿度增加时，NH3和H2S的排放量会显著增加，这可能是因为高湿度会使畜禽舍内的垫料水分含量升高，从而易于发酵释放出NH3[11,70]。较高的相对湿度(RH)会导致如粉尘之类的颗粒经过吸收水分而浓缩成较大的颗粒，且禽舍中的粉尘浓度与湿度之间存在显著的负相关，高湿度会加快粉尘的沉降速度，而低湿度会增加粉尘的浓度。

4.5 饲粮中的营养成分对臭气排放的影响

适当的降低畜禽饲粮中的粗蛋白质含量不仅能大幅度的提高畜禽生长性能，还可以显著降低NH3、H2S的排放[23]。研究发现，猪饲粮中的粗蛋白含量下降1%，可以使NH3的排放量减少7.79%～8.50%，当粗蛋白含量从16%降到11%时，猪舍内的NH3排放量就会减少37%。饲粮粗蛋白质含量减少会引起畜禽排泄物中的尿素、尿酸含量随之减少，且由于畜禽血液中的尿素氮含量减少，通过血液循环这个阶段所形成的尿氮也会减少，因此减少了NH3、H2S的排放[71]。

饲粮中的膳食纤维水平会影响畜禽的NH3排放。研究发现，盲肠中的一些微生物分解纤维素会产生短链脂肪酸，例如丙酸和丁酸，它们会降低畜禽粪便中的pH，抑制其脲酶活性，从而降低NH3、H2S的排放[72]。另外，大肠中有益细菌的生长也有助于微生物对蛋白质的吸收利用，进而减少蛋白质的排出和浪费，降低了粪氮的排泄。蛋鸡饲粮中加入玉米酒糟，粗纤维含量升高2.47%，蛋鸡一周内的氨气排放总量下降48%[2]。

4.6 饲料添加剂对臭气排放的影响

饲料添加剂能有效的减少畜禽臭气排放，常用的饲料添加剂主要包括植物提取物、酸化剂等。有研究报道，肉鸡日粮中添加丝兰属提取物可有效抑制脲酶活性，使NH3降低约33%～41%[73]。另外，在日粮中添加复合酸化剂，能有效抑制大肠杆菌增殖，促进乳酸菌的增殖，从而减少畜禽舍内10%的NH3排放量[73]。

5 养殖场臭气防控建议

5.1 养殖场合理布局

了解畜禽养殖场的臭气类型、浓度及其产生规律，有针对性地对其进行调控，减少臭气对畜禽健康以及养殖场周边环境的影响，减少因臭气问题所引起的投诉。按照农村地区的养殖情况，针对畜禽养殖实施科学合理的设计规划，如表1所示，对畜禽舍结构进行合理的建设可以减少臭气的排放浓度，并且能很好的控制畜禽舍内温度、湿度和通风量等影响因素。确保布局合理，明确划分限养区及禁养区，可以使养殖场周边环境得到很好的改善。

表1 畜禽养殖臭气排放规律及影响因素

5.2 注重源头减排

从理论上讲，对于臭气控制的研究主要从如何防止臭气的产生及其在空气中扩散两个角度入手。实行源头减少臭味：一是减少畜禽新鲜粪便的气味，减少畜禽舍的臭味，二是减少粪污储存过程中的臭味。近年来，为降低新鲜粪便与畜禽肠道臭气的产生，养殖企业通过改变肠道粪便和微生物种群及其优势，在饲料中添加了益生菌、酶制剂、酸化剂、沸石和其他常用添加剂，还添加了饲料中各种可以进行发酵的碳水化合物和特殊的微生物菌群，通过发酵过程，改变粪便和尿液的物理化学特性，减少氨气挥发和臭气的产生，并取得了良好的效果。目前，更多的研究重点在植物型添加剂的开发上，例如丝兰属提取物、茶提取物、菊粉，越来越多的植物型添加剂用于对养殖场的除臭，甚至在肉鸡日粮中添加具有健胃消食、杀菌消毒作用的中药制剂，用来改善鸡对饲料的消化，减少粪污排放，减少臭气的产生等。结果表明，粪污在储存过程中产生的臭气主要是粪污中剩余的蛋白质和其他营养物质在厌氧微生物的作用下所产生的。因此，在粪污储存过程中控制臭气的来源主要是减少饲料中的蛋白质含量并进行日粮调控[1]。

5.3 加强过程控制管理

在畜禽养殖场的建设中，应按照粪污分离技术，进一步完善畜禽养殖场的粪污处理设施，“雨污分流，干湿分开，污饮分离”，为减少污水量排放，在饲养方面，应优先选择高产且生长速度快的品种，缩短畜禽的生长期。如表1所示，应适当减少饲粮中粗蛋白含量，采用粗纤维含量较高的饲粮，以减少臭气排放。在清粪方面，应及时对畜禽舍内进行清粪，提高粪便收集率，可有效减少臭气排放。养殖户应加强各方面的控制和管理，积极研究和发展生态畜牧业，才能稳定提高畜牧业的整体效益。

5.4 推行种养结合模式

按照实际养殖规模及畜禽废物具体情况，在养殖模式中加入种植业，实施农牧结合的全新绿色养殖模式，最大程度上降低畜禽在养殖过程中造成的污染问题。例如：可以直接用作肥料，利用条带撒播、注入等方式可以减少40%～100%的NH3排放；厌氧发酵产生沼气，通过无氧发酵，杀灭粪污中的病原微生物和寄生的虫卵，可大大地减少臭气的排放；饲料化利用，通过利用蝇蛆、昆虫等幼虫的食粪性，进行粪便转化，在粪便中获得营养物质的同时能有效减少粪便臭味。

5.5 进行科学化管理

重点是加大《畜禽规模化养殖污染防治条例》、《环境保护法》等相关法律法规的教育宣传工作力度,提高农村和企业等畜禽养殖户的环保意识。加强培训，提高养殖和粪污处理方面的相关技术能力;引导农民科学、合理地使用绿色畜禽养殖技术，做好科学管理工作。掌握技术后，还要不断地学习和改进，掌握更多的理论和实践知识。只有这样，才能从饲料、饮用水、养殖环境、检疫等方面入手，保证绿色养殖的顺利进行。

5.6 强化监管力度

加强监管，严格要求标准，不定期对养殖场进行严格检查。同时，制定奖惩条例，对表现突出的养殖户进行奖励，鼓励养殖户不断提高粪污资源化的利用水平。对违反规定的养殖户，应采取处罚措施，并施加压力，督促养殖户规范其粪污处理行为，以确保养殖场粪便设施正常运行。防止污染，坚决查处秘密排放、泄漏等违法行为。

6 展 望

随着畜禽养殖业规模化、集约化养殖程度不断提高，臭气排放已成为影响畜禽养殖可持续发展的重要因素之一。在了解畜禽养殖过程中臭气的排放规律，分析畜禽臭气排放规律的影响因素以及当前养殖臭气排放的相关政策等问题的基础上，加大基础研究力度，提高畜禽废弃物处理和利用过程的臭气去除效率，有针对性地选择适宜条件，加强过程管理，推行科学化管理，减少畜禽场的臭气排放，并通过加强宣传相关法律法规，强化监管力度，从而减少臭气对人畜健康的危害及养殖场周围环境的影响。