畜禽场微生物除臭技术的研究进展

畜禽场排放的氨气、硫化氢、挥发性有机物等恶臭污染严重危害人畜健康和周边环境，恶臭污染问题亟待解决。目前，畜禽场除臭方法多样，包括物理法、化学法和生物法。本文论述了微生物除臭技术的原理及在畜禽场以微生物添加剂的形式用于源头除臭、以生物过滤和喷洒的形式用于过程除臭、以发酵液等形式用于末端除臭的应用和研究进展，对微生物除臭技术现状和发展趋势进行简要分析。

1、畜禽场臭气及微生物除臭技术

畜禽场臭气的排放源主要有畜禽舍、堆肥车间、污水池、粪污处理间等。从形成原理来看，恶臭主要来源于微生物的腐败分解，畜禽粪便中含有大量土著微生物， 是恶臭产生的主要微生物种群。粪便在厌氧发酵或其他处理不当的情况下会产生臭气。此外，皮肤、毛、饲料、垫料等富含蛋白质的废弃物厌氧分解也会产生臭气。

研究表明，畜禽粪便产生的恶臭由多种臭味化合物组成， 可以分为挥发性含硫化合物、氨（NH3）和挥发性胺类、吲哚类和酚类、挥发性脂肪酸类（VFAs）4 类。恶臭污染物中多数成分含量极低，且难以单独区分并进行测量，国内外对于重要的畜禽粪尿恶臭强度指标物存在争议，NH3、硫化氢（H2S）和VFAs 是国内多数研究的主要测量指标，国外也有以畜禽粪尿的上清液生物化学需氧量（BOD）、VFAs、含硫化合物等作为评价恶臭的主要参数和指示剂，其选择也与测量时的粪便处理状态有关。畜禽恶臭气体收集难，成分复杂，因此治理困难。目前，恶臭治理技术多样，但其原理都是通过物理、化学或生物作用，改变恶臭物质的物相、物质结构或减弱其产生强度，从而去除或减弱臭味。

生物除臭法于20 世纪50 年代发展起来，该方法的原理是通过微生物将恶臭物质吸收至自身体内，并通过微生物的代谢活动使其降解，目前已成为国内外恶臭防治研究与应用中的主要方法。在腐败环境下，动物肠道、粪便中的土著微生物是恶臭物质产生的主要原因， 而除臭微生物利用微生物之间的拮抗关系，通过抑制土著微生物的生长和活性以达到减臭和除臭的目的。

除臭微生物多为有益微生物，也称益生菌。日本琉球大学比嘉照夫教授最初研究发现，有益微生物群由乳酸菌、光合菌、酵母菌和放线菌群等10个属80 余种微生物复合培养而成，可用于食品添加、污水治理等。在利用微生物除臭时，通常根据除臭阶段及除臭方式的不同，选择不同种类的有益微生物作为除臭微生物，有时采用单一的有益微生物，有时采用多种有益微生物混合的方式除臭，即复合微生物除臭。当采用复合微生物除臭时，微生物可以共存并因其组合的新陈代谢性能而在除臭过程中相互支持。如何保证复合微生物除臭菌剂接种后能竞争过土著菌，成为优势菌生长，以及分离得到除臭效果较好的菌株，是微生物除臭技术的关键。

2、源头除臭技术

在源头除臭中，微生物法通常以添加剂形式进行使用，包括饮用水添加剂和饲料添加剂，饮用水添加剂较为少见，将有益微生物作为畜禽饲料添加剂以替代抗生素是作为源头除臭的主要方法。近年来，抗生素的大量使用已经引起了环境污染、药物残留、抗药性、内源性感染等一系列负面效应，严重威胁动物健康，因此对能替代抗生素的有机、无公害添加剂的研究和开发不断深入。Papatsiros 等对目前抗生素的有效替代品做了总结，发现益生菌是低成本、无公害的添加剂之一。益生菌通过增加益生菌酶的活性和饲料的可消化性促进消化过程，通过刺激免疫系统和肠黏膜的再生提高动物的免疫力，进而有效地从源头减少臭气的排放。微生物益生菌添加剂具有无残留、绿色安全等优点，得到越来越多的关注、研究和应用。

将益生菌作为饲料添加剂使用时，一般以单种微生物为原料。乳酸菌是最早应用于微生态制剂的菌种， 绝大多数乳酸菌为厌氧或兼性厌氧的化能异生菌，能使肠道菌群的组成发生有益变化，改善宿主胃肠道功能， 恢复肠道内菌群平衡，形成抗菌生物屏障，维护动物健康。CHang 等发现，直接用乳酸菌喂养肉鸡能有效减少肉鸡舍内的环境NH3 浓度以及降低其排泄物的pH 和水分含量，挥发性有机物（VOCs）含量可降至检测限以下，也可减少恶臭指标（如丁醇等）的含量。AHmed 等研究发现，增加饲料中解淀粉芽孢杆菌益生菌的添加量对粪便的NH3 和H2S 排放量有负线性影响，添加量为20 g/kg 时NH3 的减排率可达90% 以上，添加量为5 g/kg 时H2S 的减排率可达87% 以上。据此，研究者认为该种益生菌可用作肉鸡饲料的添加剂， 在粪便除臭方面也有较好的作用。UpadHaya 等试验表明，芽孢杆菌饲料添加剂通过提高猪的饲料消化率， 减少了粪便量，提高了整体生长性能，并显著降低猪粪便的NH3排放，从而改善猪舍环境。

此外，也有研究将复合微生物作为饲料添加剂。郑国卫等将由韩国安城猪场提供的恶臭去除系统专用益生菌作为饲料添加剂（饲料中不添加抗生素），发现6 个月及12 个月后，结合室内喷雾技术，有效降低了猪舍内的NH3 浓度。刘婕等通过体外试验发现，啤酒酵母菌、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌在体外可有效抑制大肠杆菌和沙门氏菌的生长，这3 种微生物制剂虽单独除臭效果并不理想，但将它们与单一水基果酸（AHA）、膨润土按一定比例混合制成饲料添加剂，添加量为0.15% 时，可显著降低猪舍内的NH3 浓度。也有研究表明，在饲料中添加一种含芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌等活性益生菌总数≥20 亿个/g 的复合微生态制剂，不仅能降低猪舍的NH3、H2S、CO2 等有害气体浓度，还具有良好的灭蝇效果，能有效改善饲养环境。

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