西南地區(qū)不同類型豬舍內空氣污染物變化規(guī)律

蒲施樺，王 浩，龍定彪 ，簡 悅，朱佳明，曾雅瓊

（重慶市畜牧科學院，重慶 榮昌 402460； 農業(yè)農村部西南設施養(yǎng)殖工程科學觀測實驗站，重慶 榮昌 402460）

引言

生豬養(yǎng)殖環(huán)境是影響生豬健康生長的重要因素之一，有研究表明生豬生長性能的發(fā)揮，20%取決于品種與遺傳能力，20%～30%則決于生長環(huán)境，40%～50%取決于飼料和日常飼喂管理[1]。隨著我國現代畜牧業(yè)集約化、規(guī)模化的快速發(fā)展，養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖環(huán)境、飼喂管理以及疫病防控也面臨著極大的挑戰(zhàn)?！?019年中國畜牧獸醫(yī)年鑒》指出，2018年中國畜牧業(yè)規(guī)?；蕦⑦_到49.1%，預計到2020年將超過58%[2]。在這種高強度的集約化養(yǎng)殖模式下，氨氣（NH3）、硫化氫、二氧化碳（CO2）等大量養(yǎng)殖污染物的集中性排放，造成畜牧業(yè)NH3、粉塵等排放氣態(tài)污染物成為農業(yè)污染排放的重要來源。據統(tǒng)計，加拿大畜牧業(yè)氨排放占農業(yè)總氨排放量的64.0%，美國為48.7%，瑞士則為90.0%[3-5]，潘濤等人[6]的監(jiān)測研究指出2012年北京市集約化養(yǎng)殖場NH3排放量為443萬噸，其中養(yǎng)豬業(yè)占37.3%。這不僅影響動物健康福利，還對周邊人居環(huán)境造成了面源性污染。因此，在集約化養(yǎng)豬場開展氣態(tài)污染物監(jiān)測研究對我國養(yǎng)殖場環(huán)境管理、緩解我國空氣環(huán)境污染、助力我國藍天保衛(wèi)戰(zhàn)具有十分重要的意義。文章選取規(guī)?；i場內的三種類型豬舍（妊娠舍、哺乳舍、保育舍）進行舍內空氣污染物監(jiān)測，研究空氣污染物濃度與環(huán)境因子相關性，建立其時空排放規(guī)律，為健康養(yǎng)殖環(huán)境的空氣污染預警提供參考依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗場地概況及豬舍管理

試驗豬場為位于重慶市榮昌區(qū)的重慶市原種豬場，所在地區(qū)屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，占地面積66 666.67 m2，年存欄種豬1 000頭。豬場建筑結構混凝結構為主；地板類型大多以半漏縫水泥地；清糞方式以人工干清糞；春季每天清糞1次（清糞時間為8:00和18:00），夏季每天清糞2次；通風方式為夏季機械通風為主，冬季密閉加間斷性通風，試驗豬場基本信息見表1。示范場所處的氣候環(huán)境為亞熱帶季風性濕潤氣候，夏秋兩季氣候高溫高濕，降雨量大；冬季氣候溫和，濕度較大。所在地區(qū)的整年風量較小，年平均風速在0.9～2.1 m/s，見表2。

表1 試驗豬場養(yǎng)殖基本信息表

表2 重慶市（榮昌縣）主要氣象特征

1.2 試驗設計

試驗在春（2018年4月份）、夏（2018年7月份）兩季分別對示范豬場內的保育豬舍、妊娠豬舍以及哺乳豬舍內外的溫度、濕度、氨氣濃度、二氧化碳濃度進行連續(xù)監(jiān)測7 d，各豬舍結構及管理情況見表3。NH3濃度、二氧化碳濃度采用現場連續(xù)監(jiān)測方式進行，采樣時間為每天8:00、11:00、14:00、17:00、20:00，舍內采樣均在清糞前完成，采樣高度為1.5 m，每個采樣點采集4個平行樣。舍內外采樣及監(jiān)測布點圖如圖1。

表3 豬舍內部結構信息表

1.3 監(jiān)測指標的測定方法

1.3.1 溫度和濕度的測定

在試驗豬舍指定區(qū)域（見圖1和圖2）安裝溫濕度計（HOBO U23-001; Onset, 美國)，每隔10 min自動測定并記錄溫度和濕度。

圖1 溫濕度及氣體監(jiān)測布點圖（單位：mm）

1.3.2 氣體污染濃度的測定

試驗期間定時（8:00、11:00、14:00、17:00、20:00）定點用紅外光譜氣體測定設備（Luma Sense,1512INNOVA,美國）進行氨氣、二氧化碳氣體監(jiān)測。

2 結果與分析

2.1 不同類型豬舍內溫濕度變化

2018年春季（4月份）、夏季（7月份）內保育舍、妊娠舍及哺乳舍進行了環(huán)境參數監(jiān)測，春季（4月份）舍外溫度平均溫度在21.91℃，平均濕度32.22%，保育舍和妊娠舍的舍內溫度、濕度差異不大，均在23.5℃和30.5%，哺乳舍舍內溫度最高，濕度最低，均在25.19℃和29.93%。夏季（7月份）舍外溫度平均溫度在32.22 ℃，平均濕度70.73%，妊娠舍和哺乳舍的舍內溫度、濕度差異不大，均在30 ℃和81.5%，保育舍舍內溫度最高，濕度最低，均在31.98 ℃和75.65%，如表4。

表4 規(guī)模豬場各類型豬舍內環(huán)境參數的測定結果

2.2 春、夏季不同類型豬舍內氨氣、二氧化碳濃度變化

由表5可知，春、夏兩季保育舍空氣污染物濃度顯著高于妊娠舍和哺乳舍，而哺乳舍和妊娠舍的氨氣、二氧化碳濃度差異不顯著，其中保育舍的氨氣濃度約為妊娠舍、哺乳舍的2倍左右。而春季的各豬舍內氨氣濃度要高于夏季，而二氧化碳濃度要低于夏季。

表5 規(guī)模豬場各類型豬舍內環(huán)境參數的測定結果

2.3 春季不同豬舍內氨氣、二氧化碳濃度日變化

春季保育舍、妊娠舍及哺乳舍溫濕度在一天內不同時間點變化規(guī)律相一致，舍內在14:00時溫度最高（25 ～26 ℃）、濕度最低（65%～70%），而 在8:00、20:00時候溫度最低（21 ～22 ℃），濕度最高達到（85%～95%）。保育舍的氨氣、二氧化碳濃度在8:00達到最大值，在11:00達到最小值，而哺乳舍和妊娠舍的氨氣、二氧化碳濃度的日變化不顯著，其中哺乳舍的氨氣和二氧化碳濃度在8:00時最高，其余時間段的變化不明顯，如圖2。

圖2 春季不同類型豬舍空氣污染物及溫濕度日變化

2.4 夏季不同豬舍內氣體氨氣、二氧化碳日變化

夏季保育舍、妊娠舍及哺乳舍的溫濕度的日變化規(guī)律相一致，舍內在14:00時溫度最 高（33 ～34 ℃）、濕 度 最 低（68%～70%），而 在8:00、20:00時候溫度最低（25 ～29 ℃），濕度最高達到（80%～88%）。保育舍、哺乳舍和妊娠舍的氨氣濃度的日變化不顯著，而二氧化碳濃度在8:00和20:00時最高，在14:00時最低，如圖3。

圖3 夏季不同類型豬舍空氣污染物及溫濕度日變化

3 討論

3.1 對于不同類型豬舍內空氣污染物濃度季節(jié)性、日變化規(guī)律

各類型豬舍內的空氣污染物濃度存在季節(jié)性、日變化差異。夏季各類型豬舍內空氣污染物濃度均要低于春季，代小蓉等人[7]對于華東地區(qū)典型保育豬舍的空氣質量進行了監(jiān)測，結果顯示夏季保育舍為了降溫而增加通風量，導致舍內CO2、NH3質量濃度均低于其他季節(jié)。劉楊等人[8]在監(jiān)測不同季節(jié)豬舍內氨氣排放規(guī)律時指出夏季豬舍內的氨氣濃度最低，其次是春季。楊潤泉等人[9]的研究也指出夏季妊娠母豬舍內的氨氣和二氧化碳濃度最低，且母豬的生產性能最好。這均與此次研究結果相一致。豬舍空氣環(huán)境受到季節(jié)溫度影響，在夏季的豬舍通風量增大，以及濕簾降溫的聯動作用，使得舍內溫度、濕度以及空氣污染物濃度有所降低，改善了舍內空氣環(huán)境質量，從而有利于仔豬以及母豬的生產性能提升，但會導致惡臭氣體外排影響了周圍環(huán)境空氣。各類型豬舍的氨氣、二氧化碳濃度呈現周期性變化，均在早上8:00以及夜間20:00達到最高濃度值，這與豬舍內的清理固體糞便和沖洗豬圈的時間段相一致，而晚間舍內溫度的增加以及通風量的減少，助力了夜間氨氣和二氧化碳的累積[10]。

3.2 不同豬舍管理對于舍內環(huán)境質量的影響

豬舍糞便管理、溫濕度的控制對于豬舍內的空氣環(huán)境的質量影響極為重要，由于不同豬舍內的溫濕度需求的差異，導致舍內氨氣、二氧化碳的濃度存在差異性。從不同類型豬舍的環(huán)境監(jiān)測數據可以看出，保育舍內的溫度最高。保育豬的組織器官和機能發(fā)育都尚未完善，對于寒冷抵抗能力差，容易感冒引起肺炎和腹瀉，增加死亡風險[11]。因此保溫對于保育舍的管理至關重要，其適宜的溫度為20 ～25 ℃，最高不會超過28 ℃[12]。此次監(jiān)測試驗中的保育豬舍通風方式采用自然通風，通風量較小，圈欄增加了離地高度，起到了保溫且減少了仔豬躺臥受涼的風險。而在春季豬舍內會適量增加保溫燈和保溫板，增加圈舍內的溫度。從監(jiān)測結果可以看出保育舍內的溫度、氨氣以及二氧化碳濃度要顯著高于哺乳舍和妊娠舍，這與豬舍內高溫和低通風量有一定密切關系。彭英霞等人研究指出春秋季節(jié)每頭保育豬通風率不得低于25 m3/h，通常為節(jié)約成本，通過自然通風滿足保育豬最小呼吸量[13]。李修松等人研究通風模式對于保育豬舍的環(huán)境質量影響發(fā)現，指出通風量和通風方式會直接影響舍內溫度波動，其對于舍內的氨氣移除效率影響顯著大于其他空氣污染物[14]。加之監(jiān)測場內保育舍的仔豬數量明顯大于哺乳舍和妊娠舍，以及當地高濕度氣候環(huán)境，導致保育舍內的空氣質量與哺乳舍和妊娠舍相比略差。監(jiān)測場內妊娠母豬和哺乳母豬通風量模式是采用濕簾和機械風機進行聯動間歇作用，舍內氨氣、二氧化碳濃度均低于GB/T 17824.3-2008中的氨氣值（妊娠母豬≤25 mg m-3，哺乳母豬舍≤20 mg m-3）和二氧化碳值（妊娠母豬≤1 500 mg m-3，哺乳母豬舍≤1 300mg m-3）的衛(wèi)生指標，而春夏季妊娠豬舍、哺乳豬舍的溫度分別平均在23 ℃和30 ℃，這與妊娠、哺乳母豬舍內的推薦的舒適溫度適值（妊娠母豬在15 ～20 ℃，哺乳母豬在18 ～22 ℃）有一定差距，尤其是夏季豬舍的溫度均高于高臨界27 ℃。因為母豬會因高溫引起熱應激，從而導致內分泌失調，造成推遲發(fā)情、受胎率下降、流產以及泌乳量降低等系列影響，因而舍內的溫度相對偏低，增強母豬的舒適性[15]。由此可見，監(jiān)測點保育豬舍、妊娠母豬和哺乳母豬都需加強舍內的通風量，改善保育豬舍內的空氣質量，提升母豬舍內的環(huán)境舒適度。

4 結論

目前，中國西南部許多規(guī)模養(yǎng)豬場面臨著的挑戰(zhàn)包括相對高濃度的異味和污濁空氣，以及疫病預防的環(huán)境管理挑戰(zhàn)。雖然飼養(yǎng)管理需求的不同會造成不同類型豬舍內空氣質量的差異，但究其根源還是在于當地的溫度和濕度相對較高，導致不同季節(jié)、不同時段的通風量過大或者過小，引起的舍內污染物濃度的聚集和外排空氣濃度的增加。因此，提高自動化的通風換氣技術，滿足豬只的不同階段舒適需求，使室內溫濕度水平更加一致，對于改善我國西南地區(qū)養(yǎng)豬場的環(huán)境具有重要意義。