禽舍中氨气的来源、危害和减排措施*

唐雪峰，李建柱，黄立，赵聘，刘纪成，赵云焕

（信阳农林学院牧医工程学院，豫南地区畜禽养殖环境控制工程技术研究中心，河南 信阳 464000）

家禽在规模化、工厂化生产过程中，禽舍会产生大量的硫化氢（H2S）、氨气（NH3）、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)等有毒有害气体，其中NH3具有强烈刺激性臭味。人对NH3最低可感浓度是4mg/kg，当浓度达到 25mg/kg时，皮肤、眼睛等软组织会受到刺激，是每天8h工作在NH3环境中养殖人员所能承受的极限浓度；如果在35mg/kg环境下工作超过15min，就可使眼粘膜发炎、充血，甚至失明；人处于300mg/kgNH3浓度会有生命危险，超过2500mg/kg可能致死；长期工作超过12mg/kgNH3环境中，会出现咳嗽、痰多、哮喘、胸闷等症状，严重者会危及生命[1]。NH3排出舍外，会与大气中二氧化硫、氮氧化物等氧化产物反应，生成硝酸铵、硫酸铵等二次颗粒物，而这些二次颗粒物正是PM2.5形成的重要来源。

我国农业部颁布的《畜禽场环境质量标准》规定雏鸡舍、成鸡舍NH3浓度日均值不超过10、15 mg/m3[2]；美国国家职业安全与健康研究所(NIOSH)和职业安全与卫生管理局(OSHA)确定禽舍NH3最高水平分别为25μl/L和50μl/L，这些标准均以人类安全标准设立，并代表最长8h的暴露限度[3]。在家禽实际生产中，由于鸡粪具有很高的总氨氮(TAN)含量，如果处理不当，禽舍内NH3浓度经常超标，不仅影响家禽健康，还会危害饲养人员和周边居民的身体健康。王妮等[4]测定了平养肉鸡舍在冬季主要有害气体，结果发现NH3浓度在试验期间均超过100mg/m3，因此降低禽舍NH3浓度对家禽养殖至关重要。

1 禽舍NH3的来源

禽舍NH3主要有三大来源：一是少量的经消化道分泌的酶降解蛋白氮经脱氨基作用产生；二是微量的饲料中有机氮经微生物降解产生；三是大量的由排泄物中各种氮化合物经微生物降解产生[5]，而排泄物中大量的氮化合物99%来自饲料[6]。由于家禽消化道短，粪尿合一的排泄方式导致其消化吸收不完全、排泄物营养物质丰富，且粪尿不分离更容易被微生物分解利用，研究表明鸡粪发酵液中的NH4+-N是牛粪中的15倍，猪粪中的4倍[7]。此外，饲养密度过高、通风不良、湿度过高和垫料质量等多种因素均会导致禽舍NH3浓度升高[8]。Ritz等[9]研究表明，家禽饲粮中大约67%的氮被排出体外，仅33%的氮进入到组织或蛋中。Mitran等[10]发现，1～42日龄肉鸡每只粪氮和挥发性氨氮总产量为每天 370mg，最高可达每天 780mg；张晓迪等[11]报道，1～42日龄肉鸡平均每只排放NH32778mg，平均NH3排放率为每天每只66mg。

2 禽舍NH3的危害

2.1 对家禽生长性能和肉品质的影响 当禽舍NH3浓度过高时，NH3通过呼吸道经肺泡上皮直接进入血液引起血氨升高，影响神经细胞和肌肉细胞的新陈代谢，使家禽出现氨中毒，进而抑制采食中枢，引起采食量下降。同时，血氨升高会加剧机体器官对氨的解毒进程，而这一高度耗能的过程必然减少用于生产的能量，最终使家禽的生产性能受到影响[12]。研究表明，禽舍70mg/kg NH3水平显著降低肉鸡生长后期体重，机体抗氧化能力下降、肌肉品质降低[13]。李聪等[14]报道，禽舍NH3浓度达到25μl/L时显著影响22～42日龄肉鸡的生长性能及肉质性状，腹脂率、胸肌滴水损失率增加，并建议禽舍NH3浓度控制在25μl/L以内。进一步研究发现，饲养在 NH3浓度50μl/L和 75μl/L环境下的肉鸡7周龄体重分别比饲养在NH3浓度接近0μl/L环境下的肉鸡轻17%和20%[3]，特别是暴露在75μl/L氨浓度下可显著降低肉鸡平均日采食量和日增重，显著提高料肉比[15]。以上研究表明，NH3在降低肉鸡生长性能的同时也会对其肉品质产生不良影响。高氨处理，一方面导致胸肌滴水损失下降破坏了胸肌膜的完整性，引发糖酵解加强，引起蛋白质净电荷含量减少和肌肉蛋白质收缩，肌肉组织形态和化学构成发生改变，影响肌肉束缚水分的能力[14,16,17]；另一方面使机体自由基浓度增加，不饱和脂肪酸转化为饱和脂肪酸，改变挥发性风味成分的组成，导致鸡肉口味和质量下降、胴体等级降低[18]。

2.2 对家禽产蛋性能和蛋品质的影响 研究发现，当禽舍NH3浓度达到23.4mg/m3时，浓度每增加 1mg/m3， 产蛋率下降 0.81%[19]。 在 50～80mg/kg环境中饲养8周，产蛋量下降9%[20]，在76mg/m3环境中饲养4周，其采食量、饮水量、体重、产蛋率和蛋重都会下降[21]，在100mg/kg环境中饲养10周，产蛋率由81%降低至68%[20]，当禽舍NH3浓度达到200mg/kg时，蛋鸡产蛋量显著降低[22]。进一步研究发现，当禽舍NH3浓度达到50、100mg/kg时蛋鸡产生应激反应，导致生产性能下降，而且随着NH3浓度的增高，影响越显著[23]。

NH3对蛋品质的影响主要包括蛋壳强度与厚度、蛋黄颜色与膜强度、蛋白高度和哈氏单位等。据报道，蛋鸡暴露在 NH3浓度为0、50、100mg/kg的环控室时，蛋壳厚度、蛋黄颜色各组之间都没有显著性差异，但是蛋壳厚度、蛋重随着试验周期的增长呈现下降的趋势[23]。Benton等[24]将新鲜鸡蛋置于高浓度NH3中，不但降低蛋白高度、提高蛋白pH，而且加剧蛋白液化。蛋鸡在高浓度NH3环境中睁不开眼，不愿采食，采食量减少，导致产蛋性能降低。深层原因可能与过高的NH3浓度影响机体的代谢机能、免疫机能及肌肉降解有关[25]，但影响生理机能的信号通路和组学机制，仍有待于进一步研究。

2.3 对家禽免疫功能和行为的影响 禽舍NH3浓度超过50μl/L，家禽角膜结膜炎与气管炎发生率明显上升[26]。将肉鸡暴露于NH3浓度80mg/kg中3周和6周，出现血清溶菌酶浓度降低、NK细胞杀伤活性下降和新城疫弱毒疫苗显著降低[27]。30～80mg/kg NH3浓度和35%～85%相对湿度(RH)可显著影响肉仔鸡血清白细胞介素4(IL-4)和白细胞介素10(IL-10)含量，损害机体免疫机能。虽然随着时间延长，机体获得一定的适应不良环境的能力，但是70mg/kgNH3+85%RH环境对肉仔鸡的免疫抑制负影响不可缓解[28]。研究表明，禽舍NH3浓度从25mg/kg升高到75mg/kg，肉鸡脾脏指数显著升高，免疫功能降低，并且25mg/kgNH3浓度即可造成肉鸡血清细胞因子含量和呼吸道粘膜炎性因子分泌增加，粘蛋白减少，紧密连接蛋白表达下调，粘膜完整性受损，引发炎症反应[29]。同时，较高的NH3水平，免疫器官的生长会放慢20%～27%，具体放慢程度取决于肉鸡在NH3中的暴露时间[3]。

禽舍NH3浓度增加还会引起家禽日常行为异常。暴露于25mg/kg NH3浓度下的蛋鸡觅食、休息、整理羽毛等行为出现频率明显降低[30]；当NH3浓度达到80mg/kg时，肉鸡趴卧时间显著降低，走动站立时间和次数呈增加趋势，表现为躁动不安[29]；当NH3浓度超过50mg/kg，会导致肉鸡跛行；达到75mg/kg时，跗关节出现损伤的病鸡明显增加，且NH3浓度越高，损伤程度越大[31]。

3 禽舍NH3的减排措施

3.1 优化家禽日粮配方 禽舍NH3主要来源是微生物降解排泄物中的氮，而排泄物中的氮99%来自饲粮[32]，由于家禽机体对多余氨基酸没有储存机制，生产中为满足其必需氨基酸水平，日粮配方往往含有较高的蛋白质及氨基酸水平，所以在提高蛋白质利用率的前提下，利用理想蛋白质技术配制低蛋白饲粮，可有效减少氮的排出量[33]。Elwinger等[34]研究了日粮蛋白水平分别为18%、20%和22%对禽舍NH3排放的影响，结果发现随着日粮蛋白水平的提高，日粮氮损失逐渐上升，同时NH3的排放呈线性增加。进一步研究表明，把蛋鸡日粮中粗蛋白水平从17%降低到16%，NH3排放量可减少8%～10%[35]；在蛋鸡日粮中添加豆壳、麦麸、玉米糟，可使禽舍总NH3排放量及排泄物中NH3的排放量降低50%，同时，产生挥发性脂肪酸的微生物增加，降低了排泄物的pH值，NH3更多向NH4+转化，进而达到减少NH3排放的目的[36]。

3.2 禽舍清粪频率合理 虽然排泄物中有机氮分解产生NH3是一个非常缓慢的过程，通常需要数周甚至数月的时间，且产生NH3量也较少，但排泄物中尿素在脲酶的作用下分解为NH3的过程却很快，在常温下只需几小时[37]。家禽采用高床饲养，排泄物可能在禽舍存储6～12月才被处理；采用垫料饲养，排泄物与垫料混合在一起长时间贮存在舍内，NH3排放速率随排泄物堆积时间呈指数增加。研究表明，高床饲养的蛋鸡舍NH3浓度达到6.8～82.0mg/m3，在使用清粪带系统后 NH3浓度仅为0.8～5.3mg/m3[38]。在同样使用传送带清粪的禽舍NH3排放量，每周2次的清粪频率比每天1次多25%，而在采用刮粪板清粪时，每周1次的清粪频率是每天1次的两倍[35]。申李琰等[39]测定了采用传送带及时清除粪便的层叠式笼养禽舍NH3浓度(相对湿度为 40%～50%)，在肉鸡 3～6周龄时，秋季平均为 0.66mg/m3；冬季平均为 0.75mg/m3，远远低于畜禽场环境质量标准对NH3限量，因而合理的清粪频率可显著降低禽舍NH3浓度。

3.3 添加饲料添加剂 在饲粮中添加酶制剂、益生菌、植物提取物等添加剂，能够降低肠道内容物的粘度，提高肠道酶活性和提高蛋白质等营养物质的消化率，进而通过降低排泄物中氮含量来降低禽舍NH3浓度。研究表明，蛋鸡饲粮中加入5g/kg酶益生素可以将NH3排放减少21%，同时可显著降低料蛋比，极显著提高产蛋率、平均蛋重[40]；蛋鸡饲粮中分别添加干全酒糟及其可溶物、麦麸和大豆壳，7d累积NH3排放由对照组的3.9g/kg粪便干物质减少为 1.9、2.1和 2.3g/kg粪便干物质[41]；肉鸡饲粮中添加0.3%菊糖和0.1%芽孢杆菌能够有效地减少排泄物中NH3散发量[42]。丝兰属等植物提取物有较强的吸附能力，可改善肠道内环境，减少NH3的排放量，改善禽舍空气质量[43]。

3.4 排泄物生物处理法 生物处理法具有操作简单、成本低廉、无二次污染等优势[44]，现已成为禽舍NH3减排的研究热点。研究表明，将粉状毕赤酵母NGH的菌悬液接种于肉鸡排泄物后，可有效抑制NH3排放，最高抑制率可达25.52%[45]。红平红球菌在初始pH=7.0、培养温度30℃、接种量为12%时对鸡排泄物除臭效果最好，对NH3的去除率可达66.73%[46]。研究发现，克柔假丝酵母LSA菌株、硝化细菌、多株枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌等有效控制禽舍恶臭气体生成，抑制NH3释放[47,48,49]。

4 小结

随着大量的先进科技不断应用到畜牧行业，家禽饲养量迅速增加，生产性能不断提高，出栏日龄逐渐缩短。但是在集约化生产条件下，环境对家禽的影响也越来越大。从近年来关于对禽舍NH3的来源、危害和减排措施的研究成果来看，对NH3影响家禽健康的具体作用机制尚不清晰，而且多数研究评估禽舍NH3浓度集中于单一因素对家禽的影响，结合温度、湿度、季节、饲养模式等其它因素综合效应的成果较少。随着社会对环境问题关注力度的加大，降低禽舍NH3浓度不是简单的将NH3排出舍外，如何把排泄物中尿素氮转换为粪氮、降低排泄物pH以及降低脲酶活性必然成为当前家禽养殖NH3减排的重要研究方向。因此，深入研究禽舍NH3浓度变化，继续探索降低禽舍NH3浓度可行措施，对我国家禽养殖健康发展有着重要意义。

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