畜牧業(yè)的另一面：看不見的排放

隨著全球人口的增長(zhǎng)和生活水平的提高，肉類消費(fèi)需求持續(xù)攀升，規(guī)?；B(yǎng)豬業(yè)迅速發(fā)展。然而，養(yǎng)豬業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地面臨動(dòng)物死亡的問(wèn)題，死豬處理成為養(yǎng)殖場(chǎng)管理的重要環(huán)節(jié)。不當(dāng)?shù)乃镭i處理方式會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，尤其是溫室氣體和惡臭氣體的排放。死豬處理通常采用填埋、堆肥、焚燒和生物消化等。其中，堆肥法因其成本較低、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，被許多養(yǎng)殖場(chǎng)采用。然而，死豬堆肥過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體（如甲烷、二氧化碳）和惡臭氣體（如氨氣、硫化氫），這些氣體不僅加劇全球氣候變化，還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境和居民健康造成嚴(yán)重影響。

因此，如何有效監(jiān)測(cè)和減緩死豬處理過(guò)程中的氣體排放，成為養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。在這一背景下，科研人員開展了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的研究，評(píng)估多種養(yǎng)殖場(chǎng)可用方法對(duì)死豬堆肥過(guò)程中氣體排放的減緩效果。

為什么要關(guān)注病死動(dòng)物處理？

很多人會(huì)疑惑：相比于養(yǎng)殖過(guò)程中的糞污排放、飼料利用效率低下，動(dòng)物尸體的排放量應(yīng)該不大吧？其實(shí)不然。在極端情況下，例如豬瘟暴發(fā)、禽流感暴發(fā)或自然災(zāi)害導(dǎo)致的大規(guī)模死亡，尸體處理就成了棘手問(wèn)題。如果方法不當(dāng)，不僅會(huì)增加溫室氣體排放，還可能造成病原擴(kuò)散，危及公共衛(wèi)生。因此，研究團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬，找到更科學(xué)、更環(huán)保的處理方式。

研究目的：找到更環(huán)保的解決方案

1、量化排放——量化死豬堆肥過(guò)程中主要溫室氣體（二氧化碳、甲烷、氧化亞氮）和氨氣的排放通量；

2、比較效果——評(píng)估三種添加劑對(duì)上述氣體排放的減緩效率，哪種處理方式能有效降低排放？

3、提供參考——為養(yǎng)殖場(chǎng)的日常管理和政策制定提供提供經(jīng)濟(jì)有效且科學(xué)環(huán)保的數(shù)據(jù)支持。

研究方法：模擬+監(jiān)測(cè)

為了排除干擾因素，研究團(tuán)隊(duì)選擇了實(shí)驗(yàn)室模擬法，研究人員設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的死豬堆肥系統(tǒng)，使用塑料桶作為反應(yīng)容器，每桶放置一頭約15公斤的死豬，并添加秸稈作為碳源和膨脹劑。

實(shí)驗(yàn)設(shè)置了四種處理組,每組設(shè)置三個(gè)重復(fù)：

（1）對(duì)照組（僅死豬+秸稈）

（2）堿石灰處理組（死豬+秸稈+堿石灰）

（3）沸石處理組（死豬+秸稈+沸石）

（4）生物炭處理組（死豬+秸稈+生物炭）。

為了完整捕捉氣體釋放的動(dòng)態(tài)變化，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)91天的監(jiān)測(cè)周期。

早期階段：分解剛開始，容易產(chǎn)生氨氣和部分溫室氣體；

中期階段：微生物活躍，甲烷、二氧化碳排放達(dá)到高峰；

后期階段：逐漸穩(wěn)定，整體排放量下降。

長(zhǎng)周期的設(shè)計(jì)保證了研究數(shù)據(jù)的完整性，使科研人員能夠捕捉到整個(gè)分解過(guò)程的排放曲線，而不是片段化的信息。

氣體排放的測(cè)量，是本研究最關(guān)鍵的部分。研究團(tuán)隊(duì)選用了：Picarro G2103 NH₃濃度分析儀和G2204 CH₄、H₂S高精度氣體分析儀，原因有以下幾點(diǎn)：

實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)：Picarro基于CRDS技術(shù)，可以提供秒級(jí)別的高時(shí)間分辨率數(shù)據(jù)，讓科研人員不錯(cuò)過(guò)任何一個(gè)排放高峰。

高靈敏度與穩(wěn)定性：在ppb級(jí)濃度下依然保持高精度，避免了傳統(tǒng)離線采樣法帶來(lái)的延遲和誤差。

有了Picarro的加持，研究團(tuán)隊(duì)在整個(gè)91天周期內(nèi)穩(wěn)定獲取高質(zhì)量數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)確比較不同處理方式的減排效果。

研究結(jié)果：不同方法，不同排放

研究發(fā)現(xiàn)，死豬堆肥過(guò)程中產(chǎn)生了大量的CO₂、CH₄、N₂O和NH₃。排放動(dòng)態(tài)顯示，CO₂和NH₃主要在堆肥前期（0-28天）產(chǎn)生，而CH₄的排放高峰出現(xiàn)在堆肥中期（14-35天）。研究數(shù)據(jù)表明死豬堆肥是重要的溫室氣體和惡臭氣體排放源。

三種添加劑均表現(xiàn)出一定的減排效果，但減排程度和目標(biāo)氣體有所不同，且無(wú)任何單一處理能同時(shí)顯著削減溫室氣體與關(guān)鍵招蟲化合物DMDS；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急需組合“密封+吸附+酸化/干燥"策略，并配合能封閉 DMDS 的容器或吸附技術(shù)，才能兼顧環(huán)境友好與生物安全。

對(duì)NH₃排放無(wú)顯著降低，實(shí)測(cè)濃度與對(duì)照組接近；

對(duì)CH₄和N₂O僅有微弱減少；

對(duì)CO₂減排有顯著效果，實(shí)測(cè)濃度顯著低于對(duì)照組，推測(cè)因堿石灰通過(guò)干燥作用延緩尸體分解速率；

可延遲分解并減少滲濾液養(yǎng)分流失，但DMDS排放未減甚至最高。

CH₄濃度低于對(duì)照組，推測(cè)其多孔結(jié)構(gòu)有利于甲烷氧化菌附著，促進(jìn)CH₄氧化為CO?；

對(duì)NH₃與N₂O減排均不顯著，主要價(jià)值在于降低滲濾液養(yǎng)分流失和延緩分解過(guò)程。

N₂O濃度在各組中最低，對(duì)N₂O的減排效果最顯著；

CH₄排放低于對(duì)照組；

NH₃減排不顯著；總體表現(xiàn)為減緩分解并減少滲濾液碳氮流失。

展望未來(lái)

隨著畜牧業(yè)規(guī)模化發(fā)展，病死動(dòng)物處理將越來(lái)越受到重視。未來(lái)的研究可能會(huì)涉及：

更大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；

更多處理方式的比較；

經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性的綜合評(píng)估。

但無(wú)論研究怎么拓展，精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)永遠(yuǎn)是不可或缺的一環(huán)，而這正是 Picarro 的優(yōu)勢(shì)所在。