PDF《不同养殖阶段猪舍氨气和颗粒物污染特征及其动态》

摘要: 为了揭示不同养殖阶段猪舍氨气和颗粒物污染特征和时间 (日和季节) 变化规律, 对北京郊区一集约化猪场内妊娠舍、 哺 乳舍、 保育舍和育肥舍等

4 种不同养殖阶段猪舍内氨气 (NH3 ) 和颗粒物[TSP (总悬浮颗粒物, 空气动力学当量直径 d臆100 滋m) 、 PM

10、 PM2.

5]的浓度进行了连续测定.离线和实时的 NH3 采集分别采用 ALPHA 被动采样器和气体检测管;

颗粒物采集采用中流量颗 粒物采样器.结果表明, 育肥舍、 妊娠舍、 哺乳舍和保育舍的月均 NH3 浓度平均分别为 (3.26依1.49) 、 (3.48依2.20) 、 (2.95依1.13)mg ・ m-3 和(2.94依1.48)mg ・ m-3 , 并呈现冬季>

秋季>

夏季的季节变化趋势;

育肥舍、 妊娠舍和保育舍实时 NH3 浓度的波动范围分别为 3.43~ 6.

73、 0.82~4.51 mg ・ m-3 和0.99~3.14 mg ・ m-3 , 其在一定程度上受舍内清粪影响.舍内 TSP、 PM10 和PM2.5 日均浓度平均值在保育舍分 别为 (0.99依0.32) 、 (0.18依0.04)mg ・ m-3 和(0.07依0.03)mg ・ m-3 , 而育肥舍则分别为 (2.39依0.39) 、 (0.88依0.17)mg ・ m-3 和(0.40依0.17)mg ・ m-3 .进一步分析发现, 猪舍内颗粒物以 10~100 滋m 为主, 在保育舍和育肥舍中分别占 TSP 质量浓度的 82%和63%.本研究结果表 明当前舍内 NH3 和颗粒物污染具有潜在健康风险, 需采取相关的舍内空气污染减缓措施加以控制. 关键词: 空气污染物;

环境浓度;

污染特征;

养殖业;

猪舍 中图分类号: X51 文献标志码: A 文章编号: 1672-2043 (2018) 06-1248-07 doi:10.11654/jaes.2017-1440 Dynamics and pollution features of ammonia and particulate matter during different pig breeding stages XU Wen, LIU Xue-jun* , MENG Ling-min, ZHENG Kun (College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China) Abstract: To reveal the pollution characteristics and temporal (i.e., diurnal and seasonal)variations of ammonia and particulate matter in different breeding stages of pigs, the indoor concentrations of NH3 and particulate matter[PM: including total suspended particulate matter (TSP, aerodynamic diameter 臆100 滋m) , PM10, and PM2.5] for four types of pig houses (i.e., fattening, gestation, farrowing, and weaning pig houses)at an intensive farm in the suburbs of Beijing were investigated in this study. Gaseous NH3 was sampled using passive samplers and detector tubes, and aerial PM was collected using middle-flow particle samplers. Monthly mean NH3 concentrations in the fattening, gesta原tion, fallowing, and weaning pig houses averaged (3.26依1.49) ,(3.48依2.20) ,(2.95依1.13) , and (2.94依1.48)mg・ m-3 , respectively, and ex原hibited pronounced seasonal variations, ranking in the order: winter >

autumn >

summer. Real-time NH3 concentrations in the fattening, weaning, and gestation pig houses were in the ranges of 3.43~7.99, 0.82~4.51, and 0.99~3.14 mg ・ m-3 , respectively, which to some extent is affected by manure removal. Daily mean concentrations of TSP, PM10, and PM2.5 averaged (0.99依0.32) ,(0.18依0.04) , and (0.07依0.03)mg ・ m-3 in the weaning pig houses, respectively, whereas they amounted to (2.39依0.39) ,(0.88依0.17) , and (0.40依0.17)mg ・ m-3 in the fattening pig houses. Further analysis of the concentrations showed that PM with a diameter of 10~100 滋m dominated the indoor particle pollution, ac原counting for 82% and 63% of TSP mass concentrations in the weaning and fattening pig houses, respectively. Our results suggest that the de原 收稿日期: 圆园17原10原23 录用日期: 圆园18原01原18 作者简介: 许稳(1988―) , 男, 安徽安庆人, 博士, 助理研究员, 主要研究方向为大气污染化学.E-mail: [email protected] * 通信作者: 刘学军 E-mail: [email protected] 基金项目: 国家自然科学基金项目 (4142500苑) ;

国家自然科学基金青年科学基金项目 (41705130) ;

国家科技支撑计划项目 (2017YFC0210106) Project supported: 栽澡藻 晕葬贼蚤燥灶葬造 晕葬贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻 云燥怎灶凿葬贼蚤燥灶 燥枣 悦澡蚤灶葬 (源员源圆缘园园苑) ;

栽澡藻 再燥怎灶早 杂糟蚤藻灶贼蚤泽贼泽 云怎灶凿 燥枣 贼澡藻 晕葬贼蚤燥灶葬造 晕葬贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻 云燥怎灶凿葬贼蚤燥灶 燥枣 悦澡蚤灶葬 (源员苑园缘员猿园) ;

栽澡藻 晕葬贼蚤燥灶葬造 运藻赠 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 砸藻泽藻葬则糟澡 葬灶凿 阅藻增藻造燥责皂藻灶贼 孕则燥早则葬皂 燥枣 贼澡藻 酝蚤灶蚤泽贼则赠 燥枣 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 燥枣 悦澡蚤灶葬 (圆园员苑再云悦园圆员园员园远) 圆园18,

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2018 年6月农业环境科学学报允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥鄄耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻 许稳, 刘学军, 孟令敏, 等. 不同养殖阶段猪舍氨气和颗粒物污染特征及其动态[J]. 农业环境科学学报, 2018,

37 (6) : 1248-1254. XU Wen, LIU Xue-jun, MENG Ling-min, et al. Dynamics and pollution features of ammonia and particulate matter during different pig breeding stages[J]. 允燥怎则灶葬造 燥枣 粤早则燥-耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼 杂糟蚤藻灶糟藻, 2018,

37 (6) : 1248-1254. 不同养殖阶段猪舍氨气和颗粒物污染特征及其动态 许稳, 刘学军 * , 孟令敏, 郑鲲(中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193)

2018 年6月tected indoor NH3 and PM levels could pose potential health risks to pigs and humans and that relevant air pollution control strategies should be implemented to improve indoor air quality of intensive pig farms in the future. Keywords: air pollutants;

ambient concentration;

pollution characteristics;

breeding industry;

pig house 氨气 (NH3 ) 和颗粒物污染已成为全球畜牧业主 要的环境问题之一[1] .人和动物长期暴露在高浓度的 NH3 和颗粒物环境中,容易导致呼吸道疾病的发生, 如慢性咳嗽、 慢性支气管炎、 过敏反应和哮喘等[2] .此外, NH3 和颗粒物均是主要的大气污染物,可引起一 系列的生态环境负面效应: 大量的 NH3 排放到大气, 会通过大气干湿沉降过程返回到地表, 进而引起一系 列的环境问题, 如水体富营养化、 土壤酸化、 生物多样 性减少, 且影响生态系统的稳定性[3-4] ;

畜禽舍内颗粒 物的排放不仅会恶化周边空气质量, 影响周边居民身 体健康, 而且也会对气候产生影响[5] . 畜禽舍内的 NH3 源主要为动物粪便、尿液和剩 余饲料, 而舍内颗粒物主要来源于饲料、 粪便、 动物皮 肤、 体毛和羽毛, 是大气颗粒物的重要贡献源[6] .为了 保护饲养员和动物的健康及减缓对环境的负面影响, 世界范围内的环境科学家从畜禽舍的通风类型、 地板 类型、 粪便管理模式、 喂养模式等各方面来比较, 评估 不同猪舍类型和管理模式对减少舍内 NH3 和颗粒物 浓度及排放的效果[7] . 预计到

2020 年,世界范围内对猪肉的需求量 将增加 75%[8] . 我国猪肉产量约占世界猪肉产量的 50%[9] .集约化养猪场猪舍内产生的 NH3 和颗粒物不 仅对周边环境的污染日益严重, 而且威胁到人类和动 物的健康.Van Ransbeeck 等[10] 对漏缝地板、 机械通风 的育肥猪舍中的颗粒物和 NH3 浓度进行了两个饲养 周期、为期一年的测定,结果显示舍内 PM

10、 PM2.

5、 PM1 的年均浓度分别为 0.

719、 0.039 和0.015 mg ・ m-3 , 舍内 NH3 的平均浓度为 14.2 mg ・ m-3 .我国针对养猪 场NH3 和颗粒物浓度的监测研究日益增多,大部分 集中于育肥期猪舍[11-13] .朱志平等[11] 采用比色法探究 了不同月份育肥舍内 NH3 浓度的季节变化和日变 化. 刘杨[12] 利用颗粒物采样器分析了机械通风育肥舍 内PM

10、 PM2.5 和TSP (总悬浮颗粒物, 空气动力学当 量直径 d臆100 滋m) 日均浓度的季节变化规律. Huaitalla 等[13] 利用红外光探测仪在线监测了我国不 同猪舍内 PM

10、 PM2.5 和PM1 在夏季和冬季的实时浓 度,但国内针对不同养殖阶段猪舍内 NH3 和颗粒物 污染信息仍不够完善, 进而约束了养猪场整体空气环 境评价工作的开展. 本研究监测了北京郊区一个集约 化养猪场内

4 个养殖阶段 (妊娠期、 哺乳期、 保育期和 育肥期) 猪舍内 NH3 和颗粒物的浓度, 初步探明不同 养殖阶段 NH3 和颗粒物的浓度差异、季节性变化, 及 不同粒径颗粒物占 TSP 的比例, 以期为养猪场大气污 染控制措施和法规的制定提供理论支持.

1 材料与方法 1.1 采样猪场概况 本试验于 2010―2011 年在北京市顺义区赵全营 镇北郎中村北郎中养猪场 (116.7毅E, 40.1毅N) 进行.该 养猪场面积约为

10 hm2 ,包含东厂和西厂两个厂区, 共有

56 栋猪舍. 东厂有

28 栋猪舍, 主要是育肥猪舍;

西厂有

28 栋猪舍, 主要是母猪舍. 猪场的年存栏量约 为8000 头, 年出栏育肥猪和种猪约为

15 000 头.猪 场内的采样点选在

4 个养殖阶段猪舍,包括育肥舍、 妊娠舍、 哺乳舍和保育舍. 1.2 猪舍类型 育肥舍长

50 m、 宽8m、 高2.4 m, 猪舍内有两排 东西走向的猪栏, 中间为

1 m 宽的走道.每排各有栏 位16 个, 每个栏位长

3 m、 宽3.5 m, 栏内有与污水沟 相连的 2毅斜坡的水泥地板.猪舍的南北墙各有

14 扇 窗户.育肥期约........