北方规模化猪场周环境空气中NH3的监测分析

武志敏 ， 郑 炜 ， 任永鑫 ， 刘双红 ， 孙 斌

(1.黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县畜牧局 ， 黑龙江 杜尔伯特 163000 ；2.黑龙江八一农垦大学动物科技学院 ， 黑龙江 大庆 163319)

北方规模化猪场周环境空气中NH3的监测分析

武志敏1， 郑 炜1， 任永鑫2， 刘双红2， 孙 斌2

(1.黑龙江省大庆市杜尔伯特蒙古族自治县畜牧局 ， 黑龙江 杜尔伯特 163000 ；2.黑龙江八一农垦大学动物科技学院 ， 黑龙江 大庆 163319)

为了检测北方寒区猪场生产过程中向周围环境中NH3的排放，以研究NH3排放量引起的环境问题及对猪疾病发生的影响。按照《环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ533-2009)[1]所述方法进行采样的检测分析。结果经过样品的测定，NH3浓度为日均0.182 mg/m3，与国标GB/T17824.3-2008 中规定环境中日均氨气含量上限0.08 mg/m3相比较，高出2.275倍。该结果说明该猪场所产生NH3对猪场及周围环境造成严重的污染。

猪场 ； 氨气 ； 环境

氨(Ammonia)，或称“氨气”，是氮和氢的化合物，分子式为NH3，是一种无色而有强烈的刺激性气味的气体[2]。NH3极易溶于水，是养殖业的主要污染物也是臭气的主要成分。NH3挥发主要是在畜禽粪尿排泄时，粪污贮存处置过程中以及土壤施肥后；它是由畜禽粪尿中的含氮有机物在尿素酶的作用下分解产生。畜禽舍内NH3常被溶解或吸附在潮湿的墙壁、地面和畜禽的黏膜、皮肤上。NH3可以刺激畜禽黏膜、结膜，引起黏膜和结膜充血、气管喉头水肿，少量的氨进入呼吸道可引起畜禽和人出现咳嗽、支气管炎、肺出血水肿、呼吸困难及窒息等症状。进入肺部的氨，能够通过肺泡上皮细胞进入血液并与血红蛋白结合，置换出氧基，破坏血液运输氧的功能，从而导致贫血和组织缺氧[1]。如果动物短时间内吸入少量的氨气，可以被吸收并转变成尿素而排出体外。但高浓度的氨，则可以直接刺激机体组织细胞，使组织细胞溶解、坏死，还能引起中枢神经系统麻痹、中毒性肝病、心肌损伤等。因此，NH3排放的影响因素、排放系数、排放模型及减排与控制措施等方面的研究正日益受到相关领域研究者的重视及公众的关注，已成为全球关注的热点问题，并逐渐成为环境外交的重要议题[2-3]。

曹进等的研究表明，猪舍内NH3的浓度对日采食量没有影响，但平均日增重随NH3浓度的升高而下降，并且料重比随着猪舍中NH3的浓度升高而升高。试验组猪还出现了萎缩性鼻炎，当猪舍中NH3达15×10-3mg/m3时，试验猪开始出现呼吸道疾病，35×10-3mg/m3时出现萎缩性鼻炎，并且随着NH3的浓度升高两者发病率都急剧上升。尤其是高剂量组可明显观察到病猪鼻子歪向一侧，颜面完全变形[4]。另有研究指出，当猪舍环境中NH3水平为50×10-3mg/m3，小猪的生长效率下降12%，NH3水平为150×10- 3mg/m3水平，生长效率下降30%，气管上皮细胞和鼻甲骨受刺激而受到损害。NH3水平为75×10-3mg/m3的NH3会使健康小猪肺部清除细菌的能力减弱[5]。因此，检测北方寒区猪场生产过程中向周围环境中NH3的排放，对正确评价NH3排放量引起的环境及疾病影响具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 样品采集 以国家环境保护标准(HJ533-2009)规定的方案[6]，在规模化猪场周围环境中采集空气。

本试验样品采集点为距规模化猪场100 m 距离，且为下风向的位置，以10 m 为间隔，取4 个不同的监测点取样。分别为，1 号位，2 号位，3 号位，4号位。

该猪场全封闭管理，自繁自养，现有基础母猪650 头，全场存栏7 800 头。周边500 m 内为农田与荒地、无建筑物。猪舍全为水泥地面，高床线围木立大栏养殖，干料饲喂，自动饮水，水冲式清圈，舍外有3级粪尿沉降池，沉降后的粪便进行固液分离制做有机肥。样品采集的时间是10 月初，按国家相关标准于猪场围外100 m、高度在1.5 m～2 m范围内采样。

1.2 主要试剂试验过程中，必须使用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂和水。包括：水(无氨)，H2SO4吸收液，HCl 溶液，酒石酸钾钠(C4O6H4KNa)溶液，纳氏试剂(Nessler)，标准氨贮备液，标准氨溶液。

1.3 仪器设备气体采样泵(0.1～1.0 L/min)、容量瓶、移液管、玻板吸收瓶(125 mL、50 mL 或10mL)、带塞比色管(10 mL)、分光光度计、聚四氟乙烯管(r=6～7 mm)、干燥管(或缓冲管，内装变色硅胶或玻璃棉)。

1.4 方法 按照《环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法》(HJ533-2009)[6]所述方法进行采样的检测分析。在猪场周围环境中进行空气采样时，用10 mL 的多孔玻板吸收管，以0.5 L/min～1 L/min 的流量收集，采气至少45 min。另外采样过程中必须带采样全程空白吸收管。

以稀硫酸溶液吸收NH3，形成铵离子与Nessler 试剂反应产生棕黄色络合物，此络合物的色度与氨的含量成正比，在420 nm 波长处进行分光光度值测定。

1.4.1 预处理采集的空气样品如果含有硫化物、有机物和金属离子时会干扰测定。可在检测时加入0.5 mL 酒石酸钾钠溶液以除去三价铁等金属离子。如若样品因含有硫化物而产生异色，可往样品溶液中加入稀盐酸溶液而去除干扰。样品中若含有机物质，检测时则会生成沉淀干扰测定，比色前可用0.1 mol/L的盐酸溶液将吸收液酸化后煮沸而除去有机物质。

1.4.2 校准曲线绘制 取7支10 mL带塞比色管，按表1制备标准色列。

表1 NH3校准色列

按表1 准确移取相应数量的标准溶液，加纯水至10 mL，然后加入0.50 mL Nessler 试剂，摇匀放置10 min 以后，以水作参比，在420 nm 波长下，测定各样品管的吸光度值。以NH3含量(μg)作为横坐标，扣除试剂空白的吸光度值作为纵坐标，绘制吸光度校准曲线。

用最小二乘法计算标准吸光度曲线的回归方程。

Y=bX+a (2.1) 公式中：Y-标准溶液吸光度值(A)与试剂空白吸光度值(A0)的差；a-标准曲线截距，即试剂空白液吸光度单位；b-标准曲线斜率(标准因子Bs=1/b)；X-各标准管中NH3含量。

1.4.3 样品测定 取一定量样品溶液(吸取量视样品浓度而定)于10 mL比色管中，用吸收液稀释至10 mL。加入0.50 mL酒石酸钾钠溶液，摇匀，再加入0.50mL纳氏试剂，摇匀，放置10 min后，在波长420 nm，用10 mm比色皿，以水作参比，测定吸光度。

1.4.4 空白试验 试剂空白，以空白吸收液按照样品测定方法测定吸光度，结果不可超过0.015(光程10 mm 比色皿)；现场空白，带到采样现场而未采集样品的吸收管，按照样品测定方法测定其吸收液吸光度，检查样品的采集、运输和贮存过程中是否被污染。

1.4.5 结果计算 空气中氨含量C，以mg/m3表示，由式(2.2)计算：

式中：A-样品溶液吸光度；A0-试剂空白液吸光度；Bs-校准因子，μg/吸光度单位；Vs-样品溶液总体积，mL；V0-分析液体积，mL；Vnd-气样标准体积(101.325kPa，273K)L。

2 结果

2.1 NH3的监测结果经过8 d 连续采集样品的测定，最终获得数据为日均0.182 mg/m3，与国标GB/T17824.3-2008 中规定环境中日均氨气含量上限0.08 mg/m3相比较，高出2.275 倍。该结果说明该猪场所产生NH3对猪场及周围环境造成严重的污染。见表2。

表2 空气中NH3(mg/m3)浓度的监测结果

2.2 精密度和准确度 经5 个实验室分析含1.33～1.55 mg/L 氨的统一样品，重复性限0.018mg/L，变异系数1.2%；再现性限0.05 mg/L，变异系数3.4%；加标回收率97%～103%。

3 小结

猪舍的主要功能是为猪提供适宜的生长发育的环境。因此，对猪舍及周围环境要有一定环境方面的要求。中国国家标准《规模猪场环境参数及环境管理》GB/T17824.3-2008 做了相关规定[7]。该猪场氨气日平均浓度氨气日平均浓度范围在 0.165～0.189 mg/m3，高于国家氨气的一级标准0.08 mg/m3，严重影响猪场周边的空气质量，造成空气污染，给人和动物的健康带来危害。

数据统计过程中，表2 中第1 天的采样数据明显偏低，可能是由于试验开始前的阴雨天气导致的地面积水和空气湿度大，氨气少量溶于水，造成数据偏低。虽然对数据统计有一定的误差性，但是考虑到监测目的的实际性和参考性，将第1天的数据也加入计算。

猪场内及其环境中的NH3主要来自猪的尿液和粪便中NH3挥发，猪尿液中的尿素挥发生成NH3，而固体猪粪便中含有NH3等较多的污染物[8]，通过不同途径进入猪场内外环境空气中。北方寒区规模化猪场，特别是在冬季，为了保持舍温，多数只在中午温度较高时进行通风换气，造成舍内NH3浓度高且变化幅度大[9]。另外，猪场舍空气中和其环境空气中NH3的浓度还取决于猪的饲养密度，通风状况，整体饲养管理水平等。监测采样时，能明显地感觉到猪场舍内与外环境中NH3发出的气味。由于猪场周边500 m内全为农田或荒地，所以，多年来没有关于猪场臭气的举报。这与规模化猪场的选址有直接关系。

目前，北方寒区规模化猪场NH3浓度过高的的主要原因为其产生的粪便及其污水不能被有效科学地利用和处理，这已经成为规模化猪场环境保护方面的主要问题。因此，有必要创建环保养猪模式，借鉴国外规模化养猪经验，建设生态养猪业示范基地，实现畜禽养殖产业化，将规模化猪场的所产生粪便转化为生物类肥料，这样既减少环境污染又给养殖者增加了生产效益[10-11]。这样的环保养殖模式，对养猪业的发展具有重要的意义。同时，我们要增强法制观念，有关管理部门要强化执法以及监督力度，制定具体的、可实行的环保方案。对广大养殖场要有强制性的环保要求，在发展畜禽养殖业的同时也要监督其对环境的影响，这样才能在给人们提供安全无公害肉类食品时，保证环境的安全。

[1] 朱海生，董红敏.猪舍氨气排放预测模型的研究现状[J].农业工程学报，2006，22(14)：187-192.

[2] 王道坤.猪场空气污染控制技术要点[J].兽药与饲料添加剂，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.

[4] 羊金玉，曹进.猪场常见呼吸道疾病及控制策略[J].畜禽业，2008(9)：52-53.

[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.环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法[S]，2009.

[7] 王美芝，吴中红，刘继军.标准化示范猪场建设—标准化规模化猪场中猪舍的环境控制[J].猪业科学，2011，28(3)：28-31.

[8] 叶章颖.通风气流特性对猪舍氨气排放影响的关键参数及模型研究[D].北京：中国农业大学，2009.

[9] 黄雪泉，黄锦华.规模化养猪场中的恶臭及其控制措施[J].畜禽业，2001(2)：28-29.

[10] 刘东，王方浩，马林，等.中国猪粪尿NH3排放因子的估算[J].农业工程学报，2008，24(4)：218-224.

[11] 金书秦，韩冬梅，王莉，等.畜禽养殖污染防治的美国经验[J].环境保护，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

文章编号：0529-6005(2016)09-0091-03

2015-09-11

黑龙江八一农垦大学博士启动基金项目(校启B2009-19)

武志敏(1980-)，女，畜牧师，硕士，从事畜牧兽医技术管理工作，E-mail：xiaowuzi810@126.com

孙斌，E-mail：solosvoice@aliyun.com