Образование парниковых газов в процессе подготовки навоза

В процессе подготовки навоза к использованию в окружающую среду выбрасываются три парниковых газа (ПГ) - углекислый (СО2), метан (СН4), закись азота (N2О) и аммиак (NН3) - единственный газ, не являющийся ПГ, но относящийся к четвертому классу опасности отравляющих веществ. Выбросы углекислого газа, в основном, происходят в неуправляемых процессах (например, дыхание животных), а также от использования невозобновляемых источников энергии. При содержании свиней доля в общих выбросах СО2 от использования ископаемого топлива составляет 13-37% (затрачивается на обогрев помещения), при содержании коров - 7% [3]. В общих антропогенных выбросах доля углекислого газа от сельскохозяйственного производства оценивается менее чем в 4%. Кроме того, в формировании парникового эффекта потенциал глобального потепления СО2 в 23 раза меньше, чем у метана, и в 300 раз меньше, чем у закиси азота, поэтому его влиянием на климат при оценке технологий производства сельскохозяйственной продукции обычно пренебрегают. Количественная оценка эмиссии парниковых газов и аммиака в процессе уборки и подготовки навоза к использованию позволит создать методику эколого-экономической оценки предприятий по производству продукции животноводства и минимизировать их негативное воздействие на окружающую среду.
Оценка выбросов N2О. При хранении навоза закись азота образуется при условии достаточного количества кислорода для нитрификации. В жидком навозе преобладают, в основном, бескислородные условия, затрудняющие как образование нитратов, так и денитрификацию. Соответственно, образование закиси азота в полностью бескислородном жидком навозе практически равно нулю. Однако образование естественного плавающего слоя способствует появлению зоны с повышенным содержанием органических веществ и аэробной активностью, что увеличивает эмиссию закиси азота.
При образовании естественного плавающего слоя на емкостях с жидким навозом средняя эмиссия для навоза крупного рогатого скота и свиней одинакова и принимается равной 0,005 кг закиси азота на кг имеющегося азота (N2О-N/кг N) [4].
Покрытие хранилищ жидкого навоза полиэтиленовой пленкой не влияет на размер выбросов N2О. При хранении навоза с небольшим добавлением воды в производственном помещении под щелевыми полами (подпольное хранение) ожидаемая эмиссия N2О оценена в среднем 0,002 кг N2О-N/кг имеющегося азота. В процессе хранения компостных смесей на основе навоза также происходят выбросы N2О, при этом потери азота зависят от продолжительности хранения и исходного содержания аммонийного азота

. В среднем, ожидаемая эмиссия N2О составляет около 0,005 кг N2О-N/кг N [4].
В производственных помещениях значительные выбросы закиси азота были обнаружены при использовании систем содержания животных на глубокой подстилке. Для этих систем средний выброс принят 0,01 кг N2О-N/кг N при условии отсутствия рыхления подстилки. Для навоза крупного рогатого скота и свиней с глубокой подстилкой не делается никаких различий. Рыхление подстилки на основе опилок значительно увеличивает потери азота в виде закиси, составляющие уже 0,14 кг N2О-N/кг N [5]. Из-за больших потерь азота эффективность такого навоза в последующем заметно хуже, чем в системах с жидким навозом.
При достаточном обеспечении подстилки кислородом формы органического азота минерализуются, и аммоний (NН4+) после нитрификации закрепляется в форме нитратов (NО3):
NH4 + +3/2О2 = NО2 -- + Н2О +2Н+ +352кJ (1)
NО2 -- +1/2О2 = NО3 + 74,5 кJ (2)
Рыхление подстилки, в среднем, проводится примерно несколько раз в месяц и обеспечивает повышенное поступление кислорода для ее разогрева с помощью живущих там аэробов, аутотрофных бактерий. При дефиците кислорода в компостной грядке (недостаточном его поступлении из-за уплотнения грядки животными) происходит денитрификация свободного азота и нитратов в формы аммиака и образование закиси азота (N2О).
Компостирование навоза, согласно современным исследованиям, также приводит к повышенным выбросам N2О, которые являются функцией содержания общего азота в вентилируемой массе и количества перебивок буртов. Потери при компостировании оцениваются от 0,006 до 0,1 кг N2О общего азота компостируемой массы [4]. Использование покрытия или уплотнение навоза могли бы снизить выбросы закиси азота, однако это решение может привести к увеличению выбросов метана, так как образование метана и закиси азота противоположно интенсивности аэрации.
Оценка выбросов метана. Если образование закиси азота зависит от наличия кислорода, то образование метана, напротив, происходит при его отсутствии, в анаэробных условиях, и существенно зависит от температуры и химического состава исходного навоза. Исследования последних лет показали, что при хранении твердого навоза, по сравнению с жидким, образуются значительно более низкие выбросы метана.
Так как на образование метана большое влияние оказывает температура, навоз следует хранить в прохладном месте, по возможности быстро перемещая его из стойла в холодную внешнюю среду