氧化锌纳米颗粒过滤对猪的生长性能及生产成本的影响

加氧化锌减少硫化氢排放的方法占平均总生产成本40％，而用氧化锌进行过滤的成本低于总成本4％，根据BernardoPredicala和AlvinAlvarado在大草原养猪中心2011年报中发表的文章称。

总结

本研究对氧化锌纳米颗粒添加与过滤的方法控制商业猪场硫化氢、氨气以及异味排放的效果及其对猪的生长性能、粪便养分忒能够以及生产成本的影响进行了对比。试验采用传统的养猪生产条件，具有代表性。

结果显示，混合和过滤处理对猪的生长性能和粪便的养分特性没有显著影响。成本分析显示，在100头生长肥育猪舍采用空气过滤会增加3.8％的总生产成本，而混合方法占平均总生产成本的40.2％，被认为成本过高，不实用。

简介

大草原养猪中心先前的工作显示，采用氧化锌（ZnO）纳米颗粒可有效控制养猪设施的硫化氢（H2S）、氨气（NH3）和异味排放。为了评估这两种方法在商业性猪场应用的可行性，就这两种处理对猪的生长性能、粪便的营养特性以及生产成本的影响进行了研究。

方法

在商业性猪舍条件下，在猪舍磅秤上进行了试验，对ZnO纳米颗粒混合与过滤方式的效果进行了评估。试验在PSC（大草原养猪中心）的两个代谢室进行，每个代谢室饲养八头猪，期初平均体重29kg。一间代谢室配置为正常猪舍（对照），另一间为处理室。

除监控异味与目标气体（结果发表在PSC2010年报pp16-18）之外，还评估了处理对猪的生长性能，例如平均日增重和采食量、粪便产生率、耗水量和粪便特性。

猪舍磅秤试验之后对纳米颗粒在典型猪场当中的应用进行了成本分析。分析假定在整个生长肥育生产阶段当中采用处理。这样，在生长肥育舍的整个生产周期当中，对这方面的成本，- 包括材料（纳米颗粒）和设备的购买、人工以及运营成本，- 进行了估算。然后将这些气体与异味控制技术的成本与总生产成本进行对比。

结果与讨论

对猪的生长性能与粪便营养特性的影响

在全部30天试验期间，混合与过滤的处理的平均日耗水量和粪便产生率与对照组之间均无显著差异（P>0.05），如表1所示。此外，处理组的平均日采食量（ADFI）和平均日增重（ADF）与对照组之间也没有显著差异（P>0.05）。

因此，这些结果显示，采用ZnO纳米颗粒进行混合和过滤的方法对猪的生长性能既没有正面影响也没有负面影响。

如预期，在试验代谢室安装ZnO纳米颗粒过滤系统对收集到的粪便的特性没有产生可检测的影响。另一方面，在粪浆中加入ZnO纳米颗粒造成锌含量显著升高，每kg升高1,654mg（P<0.05）；其它理化指标与对照组相比均无显著差异（P>0.05）。尽管锌含量升高，但仍处于美国环保局规定生物固体应用条件下的毒性限度（2,800mgZn/kg）之内（USEPA,1994）。

从初步评估来看，处理过的粪便用于农田施撒因该不会对作物产生负面影响，但仍需对施肥应用进行全面评估。

猪舍磅秤试验中每个代谢室的粪缸中收集的粪样。这些粪样被送交商业性实验室进行分析。

猪舍磅秤试验中每个代谢室的粪缸中收集的粪样。这些粪样被送交商业性实验室进行分析。

经济可行性评估

在假定100-头生长肥育猪的猪舍整个16周的生产周期（20-110kg）当中全程应用的前提下进行了成本分析。采用先前报导的猪舍磅秤试验中的用量，16周生产周期当中所需的ZnO纳米颗粒的量，在混合法为68.67kg，在空气过滤法为4.1kg。如表 3总结，生长肥育期混合法应用ZnO纳米颗粒需要大约67.20加元/头肥育猪，而过滤法的ZnO纳米颗粒成本大约为6.30加元/头肥育猪。

成本分析结果显示，ZnO纳米颗粒混合法与空气过滤发分别占估算的生长肥育阶段总生产成本167.15加元（MAFRI，2010）的40.2％和3.8％。

总成本相对较高，尤其是对于混合法，因为成本估算中用到的参数来自猪舍磅秤试验，而试验中采取了措施有意产生出极高水平的目标气体，换句话说，如果处理技术在这种极端的条件下仍然有效，那么在目标气体水平较低的典型的猪舍条件下就更应该起作用。

在实际应用当中，可考虑适当降低成本，而不会显著影响减排效果。在混合法当中，ZnO成本占处理总成本的98％（67.2加元当中的66.2），降低这部分成本可直接降低总成本。

ZnO成本取决于用量、使用频度和每次清空粪坑之前的应用时间。因此，通过降低用量，例如降至1.5g/升，仍然能够起到显著降低H2S和NH3水平的作用，并且将使用频度减少为每生产周期三次，那么总成本将能够从67.2加元降至20.4加元。

同样道理也适用于空气过滤法；如果过滤材料安装减少为两次（也就是生产周期的第1周和第10周安装），而不是四次，那么总成本可以从6.30加元降至4.10加元。

还应该指出，试验中用到的ZnO纳米颗粒是以很高的价格购买的试验材料；最近有记载称，当特定的纳米材料获得广泛应用之后，规模效应可以让生产商降低成本，从而这些纳米颗粒的价格也会显著下降。因此，随着纳米颗粒新的应用领域的开发，预计这种处理方法的成本还会进一步降低。

结论

猪舍磅秤试验显示，ZnO纳米颗粒不论经混合法还是过滤法应用，都不会对猪的生长性能和粪便养分特性产生负面影响。

采用当前的成本估算和应用参数进行的成本分析显示，对于300头母猪（年出栏7,500头商品猪）的猪场，实现ZnO纳米颗粒空气过滤处理的成本大约占总生产成本的3.8％，这种方法从经济角度来看比直接将ZnO混入粪浆更划算。