Skład powietrza w pomieszczeniach dla zwierząt różni się od powietrza atmosferycznego. Objętościowo skład powietrza atmosferycznego przedstawia się następująco: azot (N2) - 78,09%; tlen (O2) - 20,95% argon (Ar) - 0,93%, dwutlenek węgla (CO2) - 0,03%.

Źródłem powstawania zanieczyszczeń gazowych w budynkach inwentarskich są zwierzęta, odchody, pasza oraz urządzenia technologiczne (rysunek 1). Powietrze w pomieszczeniach inwentarskich zawiera kilkakrotnie więcej dwutlenku węgla, a także występują w nich domieszki gazowe nieobecne w powietrzu atmosferycznym: amoniak, metan, tlenek węgla, siarkowodór - o gazy śladowe, tzw. odory. Im mniejsza jest różnica pomiędzy składem powietrza atmosferycznego i powietrza w pomieszczeniach inwentarskich, tym lepsze są warunki utrzymania zwierząt. Zawartość szkodliwych domieszek gazowych w powietrzu waha się w szerokich granicach i zależy od wielu czynników: gatunku zwierząt i sposobu ich utrzymania, sposobu wentylacji budynków, temperatury, wilgotności oraz od sposobu usuwania i miejsca składowania odchodów.

Amoniak (NH3) jest gazem toksycznym zarówno dla zwierząt, jak i ludzi, ponadto negatywnie oddziałuje na środowisko naturalne nie tylko w bezpośrednim otoczeniu budynków inwentarskich, ale również na obszarach leśnych i użytkach zielonych. Gaz ten rozprzestrzeniany przez powietrze może zakłócać obieg azotu w przyrodzie. Globalna emisja amoniaku w świecie szacowana jest na około 62 mln ton rocznie, z czego około 42% pochodzi z produkcji zwierzęcej. W krajach europejskich emisja szacowana jest na 8 mln ton, w tym około 72% z produkcji zwierzęcej. Do emisji amoniaku produkcji zwierzęcej dochodzi na wszystkich jej etapach, począwszy od utrzymania zwierząt razem z ich odchodami w budynkach, poprzez przechowywanie odchodów na zewnątrz budynku do nawożenia włącznie.
Konieczność ograniczenia produkcji amoniaku przez zwierzęta i zmniejszenia jego emisji do środowiska wynika nie tylko z przesłanek toksykologicznych (gaz trujący) i ekologicznych (zagrożenia środowiskowe), lecz także prawnych, gdyż istnieje szereg aktów prawnych zarówno w Polsce jak i w Unii Europejskiej, dotyczących dopuszczalnych stężeń NH3 w środowisku przyrodniczym, pracy człowieka i życia zwierząt gospodarskich. Zgodnie z tzw. dyrektywą azotanową (nr 91/676/EWG w sprawie ochrony wód przed zanieczyszczeniami zawierającymi azotany, Dz. U. WE L375 z 31.12.1991), podstawową metodą ograniczania ryzyka zanieczyszczeń azotanami ze źródeł rolniczych jest zapewnienie przestrzegania przez rolników zasad Kodeksu Dobrej Praktyki Rolniczej. Dyrektywa ta wprowadziła m. in. ograniczenie dawki azotu organicznego do 170 kgN/ha użytków rolnych, obliczonego na podstawie ilości obsady zwierząt.
Następną dyrektywą, która postuluje ograniczenie emisji, nie tylko amoniaku, jest Dyrektywa 96/61/WE w sprawie zintegrowanego zapobiegania i ograniczania zanieczyszczeń, zwana popularnie Dyrektywą IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control). Na Aneksie I Dyrektywy Rady 96/91/WE oparty jest dokument referencyjny (BREF) dotyczący najlepszych dostępnych technik (BAT) w intensywnej hodowli drobiu i trzody chlewnej (więcej na ten temat piszę przy technologicznych metodach ograniczających emisję amoniaku).
Amoniak (NH3) jest produktem rozkładu białka, mocznika, amidów i kwasu moczowego. Amoniak w pomieszczeniach inwentarskich powstaje z rozkładu kału, moczu, resztek paszy, przy czym rozkład ten przebiega enzymatycznie, lub przy udziale bakterii beztlenowych. Zależy to bowiem od formy chemicznej azotu. U przeżuwaczy i trzody chlewnej azot wydalany przez mocz występuje w formie mocznika, który rozkłada się do amoniaku w procesie enzymatycznym. Następnie w zależności od odczynu gleby przechodzi jako gazowy amoniak do atmosfery lub podlega przemianie w bardzo mobilne azotany. Azot zawarty w kale związany jest w 80-90% w połączeniach organicznych, które podlegają mineralizacji z udziałem bakterii beztlenowych. U drobiu (grzebiącego i wodnego) azot w pomiocie występuje w formie kwasu moczowego, którego rozkład do amoniaku następuje przy udziale licznych mikroorganizmów (tabela 1). Główną rolę w tych procesach odgrywają bakterie tlenowe, które wytwarzają enzymy (m.in. urykazę i ureazę) potrzebne do tego typu reakcji (rysunek 2).
Stężenie amoniaku wzrasta w pomieszczeniach wraz ze wzrostem temperatury i wilgotności powietrza, a intensywność wytwarzania amoniaku zależy m.in. od rodzaju ściółki i jej właściwości fizykochemicznych (temperatura, wilgotność i odczyn - pH) oraz od koncentracji związków azotowych w odchodach. Największe stężenie amoniaku występuje w strefie przebywania zwierząt. Nadmierne stężenie amoniaku w pomieszczeniach związane jest również ze sprawnością działania wentylacji oraz z obsadą zwierząt. W budynkach ściołowych w okresie lata przy niedostatecznej wentylacji stężenie amoniaku w strefie nadściołowej może kształtować się na poziomie 40-60 ppm. W górnej warstwie ściółki na głębokości 3-5 cm stężenie amoniaku może wynosić aż 600-1000 ppm.
Amoniak (NH3) jest gazem bezbarwnym o silnym charakterystycznym zapachu i dobrze rozpuszcza się w wodzie. Reakcja organizmu na amoniak jest uzależniona od jego stężenia i czasu działania. Ostra woń amoniaku działa ostrzegawczo, chroniąc przed dużym stężeniem toksycznym. Jednak zmniejszenie wrażliwości na zapach amoniaku występuje dosyć szybko nawet przy małych stężeniach, gdyż gaz ten działa porażająco na zakończenia nerwów węchowych. Maksymalny dopuszczalny poziom amoniaku w budynkach dla zwierząt gospodarskich został określony przez Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 2 września 2003r. w sprawie minimalnych warunków utrzymania poszczególnych gatunków zwierząt gospodarskich (Dz. U. 2003, nr 167, poz. 1629) na poziomie 20 ppm. Poziom ten w budynkach dla drobiu, został w następnym roku podwyższony do 26 ppm (Dz. U. 2004, nr 47, poz. 456). Zaleca się jednak, aby stężenie amoniaku w pomieszczeniach dla drobiu dorosłego nie przekraczało 13 ppm (0,0013%) natomiast dla drobiu młodego 10 ppm (0,0010%). W praktyce, dopuszczalny poziom amoniaku jest na ogół przekraczany. Zła, często przestarzała wentylacja budynków inwentarskich sprawia, że stężenie szkodliwych gazów, szczególnie w okresie zimy znacznie przekracza bezpieczne granice. Należy również pamiętać, że długotrwałe, nieznaczne przekraczanie dopuszczalnego stężenia amoniaku w pomieszczeniach przez długi okres czasu, prowadzi do powstawania u zwierząt objawów niedostrzegalnych, subklinicznych, których efektem może być ogólne osłabienie i obniżenie odporności organizmu (jest to tzw. metatoksyczne działanie szkodliwych gazów a w tym przypadku amoniaku).
Amoniak jest jednym z ważniejszych czynników środowiskowych wpływających na wzrost zakażeń bakteryjnych układu oddechowego. Wyróżnia się I i II rzędowy efekt oddziaływania amoniaku na organizm zwierząt (Kołacz 1995). Efekt I rzędowy odnosi się do układu oddechowego, oczu i skóry, natomiast efekt II rzędowy związany jest z reakcjami wynikającymi z adsorbcji do układu krwionośnego. Amoniak wchłania się do organizmu głównie przez drogi oddechowe, a także przez skórę i błony śluzowe. Amoniak na błonach śluzowych łatwo łączy się z wodą tworząc wodorotlenek amonowy, który przenika w głąb tkanki, powodując stany zapalne błon śluzowych i obniżenie ich odporności. Istnieje pogląd, że amoniak osiadając na ściankach tchawicy drażni je powodując osłabienie wytwarzania śluzu. Prowadzi to do nadmiernego wysuszenia błon śluzowych a tym samym zmniejsza się odporność miejscowa układu oddechowego. Przy wyższym stężeniu tego gazu następuje obrzęk płuc, wylewy krwawe do tchawicy i oskrzeli. Konsekwencją wysokiego poziomu amoniaku w powietrzu jest więc uszkodzenie błon śluzowych oraz wzrost podatności zwierząt na choroby infekcyjne dróg oddechowych. Ponadto amoniak łatwo przechodzi przez ścianki pęcherzyków płucnych do krwi, gdzie zmienia hemoglobinę w hematynę zasadową obniżając poziom hemoglobiny w ustroju, a poprzez wiązanie kwasu glutaminowego w glutaminę obniża się przemiana tlenowa (zmniejszając przez to wymianę gazową). Nawet minimalne ilości amoniaku przy długotrwałym oddziaływaniu powodują obniżenie poziomu frakcji gammaglobulinowych białka surowicy krwi, co również prowadzi do spadku odporności organizmu.
Inną jednostką chorobową związaną z nadmiernym stężeniem amoniaku jest zapalenie rogówki i worka spojówkowego. Objawem tego schorzenia jest światłowstręt, przekrwienie i drobne wybroczyny na spojówkach oraz surowiczo-śluzowa a później śluzowo-ropna wybroczyna z worka spojówkowego. Powieki ptaków są obrzmiałe, ich krawędzie często są zlepione wydzieliną ropną. Ptaki szukają ciemnych miejsc lub trzymają głowę pod skrzydłem, ślepną, nie pobierają pokarmu, nie piją a tym samym szybko chudną.
Amoniak powoduje również porażenie ośrodka oddychania znajdującego się w rdzeniu przedłużonym. Doprowadza to wśród objawów drgawek i śpiączki do śmierci przez uduszenie. W ostatnich latach obserwuje się nowe choroby, które związane są również z nadmierną ilością amoniaku i nieodpowiednimi warunkami środowiskowymi - syndrom nagłej śmierci sercowej i wodobrzusza.
Amoniak wywiera również niekorzystny wpływ na nieśność i jakość jaj (zmniejsza się masa jaj i grubość skorupy). U kur obserwuje się opóźnienie dojrzałości płciowej oraz skłonność do znoszenia jaj dużych, ale o ogólnie mniejszej ich ilości. Badania stwierdzają, że amoniak przedostaje się do treści jaja, zwiększając pH białka, powodując pogorszenie jego jakości. Zmianie ulega również barwa żółtka na mocno pomarańczową i półprzezroczystą. W stadach reprodukcyjnych niekorzystny wpływ podwyższonego stężenia amoniaku wyraża się obniżoną wartością biologiczną jaj wylęgowych a zarodki zamierają w pierwszych dniach inkubacji jaj.
Wyczuwalne przez człowieka stężenie amoniaku wynosi 5 ppm. Obecnie uważa się, że stężenia już od 7 ppm mogą być szkodliwe dla człowieka i prowadzić do objawów ze strony układu oddechowego. Amoniak wdychany z powietrzem podrażnia błony śluzowe oraz w połączeniu z pyłami unoszącymi się w powietrzu prowadzi do mechanicznego ich uszkodzenia. U osób, które codziennie wdychają zapylone i zawierające amoniak powietrze obserwuje się uporczywy kaszel, pieczenie oczu, bóle mięśniowe oraz duszność i patologiczne zmiany w drogach oddechowych. Człowiek, którego kontakt z gazem jest przypadkowy i nie ma charakteru stałego, bez ujemnych dla siebie następstw jest w stanie wytrzymać stężenie amoniaku od 5 do 20 ppm. Podrażnienie błon śluzowych pojawia się przy stężeniu 50 ppm, a zaburzenia w oddychaniu występują powyżej 100 ppm. Dopuszczalne stężenie amoniaku w miejscu pracy określa w Polsce Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. 2002, nr 217, poz. 1833), a wynosi ono 14 mg/m3 podczas 8 godzinnego czasu pracy.

Jak ograniczyć emisję amoniaku?
Problem ograniczania emisji amoniaku może być rozwiązywany jest wielokierunkowo poprzez: zmianę zasad żywienia zwierząt, poprawę warunków środowiskowych w budynkach czy poprawę jakości ściółki oraz poprzez stosowanie odpowiednich rozwiązań technologicznych w utrzymaniu zwierząt gospodarskich. Metody ograniczające emisję amoniaku z produkcji zwierzęcej możemy podzielić na: metody żywieniowe, metody techniczne, metody zoohigieniczne oraz technologiczne (Dobrzański, Opaliński 2007).

• metody żywieniowe

Metody żywieniowe polegają na optymalizacji składu pasz i sposobu żywienia zwierząt gospodarskich, zarówno monogastrycznych jak i przeżuwaczy, pod kątem zmniejszania wydalania azotu z odchodami, który tworzy wiele związków organicznych, ulegających w końcowej formie przemian biochemicznych rozkładowi do amoniaku. Wydalanie azotu można ograniczyć przez:

• obniżenie poziomu białka ogólnego w mieszankach;
• optymalizacja stosunku białka i aminokwasów do energii;
• poprawę jakości białka (dobór komponentów mieszanek, białko idealne);
• stosowanie dodatków czystych aminokwasów (uzupełnienie niedoborów);
• preparowanie pasz (poprawa strawności i higieny pasz);
• stosowanie dodatków paszowych (substancje antybakteryjne, enzymy paszowe).

• metody techniczne

Metody techniczne i zoohigieniczne mają na celu optymalizację mikroklimatu pomieszczeń inwentarskich oraz poprawę jakości zastosowanej w budynku ściółki. W metodach technicznych uzyskuje się to między innymi poprzez zastosowanie promieniowania ultrafioletowego, ozonowania powietrza, ujemnej jonizacji powietrza, wentylacji mechanicznej z recyrkulacją, która umożliwia wewnętrzny (zamknięty) obiekt powietrza i zmniejsza wyrzut zanieczyszczeń powietrza do środowiska zewnętrznego. Ponadto prowadzone są intensywne badania nad zastosowaniem biofiltrów (Tymczyna i in. 2003, 2004). Najważniejszą częścią urządzenia jest komora biofiltracyjna, której podłoże stanowią naturalne składniki takie jak: trociny, torf, kompost lub słoma pszenna oraz bakterie występujące naturalnie lub specjalnie wprowadzone do złoża biofiltracyjnego. Emisję amoniaku można zmniejszyć również poprzez zastosowanie ogrzewania podłogowego lub w przypadku kurników bateryjnych podsuszanie pomiotu na taśmociągach nawozowych przy pomocy wentylacji. Podsuszanie pomiotu obniża emisję amoniaku w okresie zimowym o około 15% natomiast w okresie lata o około 25% w porównaniu do pomiotu „niewentylowanego".

• metody zoohigieniczne

Metody zoohigieniczne są grupą metod najczęściej obecnie praktykowanych i polegają one głównie na zabiegach mających utrzymać ściółkę w stanie względnie suchym, gdyż wilgotna ściółka przy podwyższonej temperaturze produkuje więcej NH3 niż ściółka sucha. Uzyskuje się to poprzez zastosowanie odpowiedniej ilości i jakości materiałów ściołowych (słoma, wióry, trociny); zapewnienie normatywnych warunków termiczno-wilgotnościowych dzięki prawidłowo funkcjonującej wentylacji i ogrzewaniu budynków. Pomocna w ograniczaniu emisji amoniaku jest systematyczna kontrola zużycia wody, której nadmierne pobieranie świadczy o błędach żywieniowych lub wyciekach z instalacji oraz z poideł.

• preparaty do ściółki

Jednak najbardziej widoczne efekty w zmniejszaniu emisji amoniaku uzyskuje się poprzez dodawanie do ściółki preparatów chemicznych, mineralnych lub mikrobiologicznych. Działanie wymienionych preparatów polega na wiązaniu amoniaku w trwałe połączenia chemiczne, oddziaływaniu na rozwój mikroflory lub właściwości fizykochemiczne ściółki (osuszenie oraz zmniejszenie pH ściółki), co w konsekwencji powoduje ograniczenie przemian urykolitycznych a tym samym zmniejszenie ilości amoniaku w pomieszczeniach.
Chemiczne kontrolowanie emisji amoniaku ze ściółki wydaję się dość proste, gdyż amoniak łatwo reaguje z innymi związkami chemicznymi. Zaletą takiego środka chemicznego powinien być brak toksycznego działania, niski koszt oraz łatwość stosowania. Do neutralizacji amoniaku w pomieszczeniach inwentarskich używano następujących środków: formaldehydu, wapna palonego, superfosfatu, kwasów organicznych (octowego, propionowego), różnorodnych preparatów fungistycznych.
W wyniku dążenia do eliminowania związków chemicznych, mogących stanowić obciążenie dla zwierząt oraz środowiska, zaczęto zastępować je preparatami naturalnymi. Duże zainteresowanie wzbudzają pewne odmiany zeolitów, dolomity, pewne odmiany węgla brunatnego, preparaty torfowe, saponiny. Zeolity są naturalnymi minerałami należącymi do glinokrzemianów, które mają zdolność do pochłaniania wody (powodują osuszanie ściółki) i gazów bez zmiany swojej struktury. Zeolity mogą być dodawane do paszy lub ściółki. Dobrzański (2000) podaje, że węgiel brunatny (humodetrynit) dodany do ściółki w brojlerniach i kurnikach posiadał właściwości gazo- i wodochłonne oraz obniżał zawartość bakterii i grzybów w ściółce. Ponadto zaobserwowano poprawę stanu zdrowotnego ptaków i korzystniejsze wyniki produkcyjne.
Coraz powszechniejszym sposobem ograniczenia emisji amoniaku jest stosowanie preparatów zawierających saponiny, które uzyskuje się z roślin: Yucca schidigera mohavensis - saponiny sterydowe i Qulijaya - saponiny triterpenowe. Saponiny jako związki biologicznie czynne mają zdolność inhibicji ureazy, enzymu, który w końcowej fazie rozkładu kwasu moczowego uwalnia amoniak z glioksalu i mocznika. Dzięki temu zahamowany zostaje rozkład mocznika, a przez to ograniczeniu ulega emisja amoniaku ze ściółki. Ważną zaletą preparatów saponinowych jest ich uniwersalne działanie, nieszkodliwość dla zwierząt i środowiska oraz prosty sposób zadawania: do paszy i wody lub na powierzchnię ściółki. Liczne badania wykazują, że efektem podawania z paszą preparatów zawierających saponiny, jest kilkakrotne obniżenie stężenia amoniaku w ściółce i w powietrzu oraz poprawa stanu zdrowia zwierząt gospodarskich i ich wyników produkcyjnych.
Następną metodą zmniejszania emisji amoniaku jest stosowanie bezpośrednio do ściółki niewielkich ilości preparatów zawierających liofilizowane niepatogenne mikroorganizmy. Ich działanie polega na hamowaniu rozwoju drobnoustrojów patogennych i amonifikacyjnych, ograniczając w ten sposób rozkład kwasu moczowego do amoniaku i dwutlenku węgla. Biopreparaty ponadto zmniejszają procesy fermentacji gnilnej, ograniczają emisję fetorów i odorów ze ściółki, poprawiając tym samym mikroklimat w pomieszczeniach.
Dyrektywa Rady Unii Europejskiej 61/96/WE w sprawie zintegrowanego zapobiegania i kontroli zanieczyszczeń (tzw. Dyrektywa IPPC) wprowadziła nowe zasady regulowania działalności gospodarczej, która w sposób istotny wpływa na środowisko. Zgodnie z Dyrektywą IPPC ferma zwierząt jest traktowana jako instalacja, w skład której wchodzi szereg urządzeń technicznych, powiązanych ze sobą technologicznie. Do instalacji typu IPPC zaliczono: obiekty do chowu i hodowli drobiu i świń o obsadzie większej niż: 40 000 stanowisk dla drobiu; 2 000 stanowisk dla świń o m.c. > 30 kg; 700 stanowisk dla macior. Dyrektywa IPPC nie określa konkretnych technik czy technologii zapobiegania bądź redukcji emisji. Nakazuje natomiast podejmowanie wszelkich stosownych środków zwalczania zanieczyszczeń środowiska, w szczególności drogą stosowania Najlepszych Dostępnych Technik - BAT (Best Available Techniques). Mimo, iż Dyrektywa IPPC ma zastosowanie jedynie do dużych ferm prowadzących chów drobiu i trzody chlewnej, zaleca się stosowanie BAT także w gospodarstwach utrzymujących bydło, konie oraz owce. Dokument referencyjny (BREF) w zakresie intensywnego chowu drobiu i trzody chlewnej omawia różne systemy utrzymania drobiu i trzody chlewnej łącznie ze sposobem żywienia (w tym przygotowania pasz) w kontekście uznania lub nie uznania któregoś z systemów za BAT. Dokument ten omawia również zarządzanie fermą (włącznie z użytkowaniem sprzętu i jego utrzymaniem w czystości), gromadzenie i przechowywanie odchodów, zagospodarowanie nawozów organicznych, techniki stosowania nawozów organicznych, zużycie energii i wody oraz zagospodarowanie zużytej wody, emisje do atmosfery (np. amoniak, kurz), emisje do gleby i wód gruntowych (np. N, K, metale), emisje do wód powierzchniowych oraz emisje innych odpadów niż nawóz organiczny. Dokument referencyjny BREF i zawarte w nim najlepsze dostępne techniki (BAT) zostały przetłumaczone i wydane przez Ministerstwo Środowiska w 2005 roku (www.mos.gov.pl, zakładka IPPC Polska.) W dokumencie referencyjnym, na ponad 400 stronach, podane są szczegółowe informacje dotyczące optymalnych rozwiązań technologicznych w chowie drobiu i trzody chlewnej, dlatego nie sposób jest omówić ich w kilku zdaniach. Mam nadzieję, że wkrótce wrócimy do tego tematu.
Bardzo skutecznym sposobem ograniczenia emisji wszelkich zanieczyszczeń powietrza (pyły, gazy, drobnoustroje) z budynków inwentarskich czy oczyszczalni i zbiorników ścieków są strefy ochronne w postaci pasów zieleni, które mogą być formowane w strukturze zwartej, ażurowej lub przewiewnej. System ten jest najbardziej naturalnym postępowaniem profilaktycznym i zbliża się do podstawowych zasad rolnictwa ekologicznego. Zaleca się organizowanie stref izolacyjnych i ochronnych z udziałem:

• drzew wysokich: buk zwyczajny, topola berlińska, grab zwyczajny, klon (zwyczajny lub srebrzysty), jesion wyniosły, wiąz (polny lub szypułkowy), lipa drobnolistna, dąb (szypułkowy, bezszypułkowy lub czerwony), sosna czarna modrzew europejski;
• drzew średniowysokich: klon jesieniolistny, olsza czarna, grab zwyczajny, wierzba iwa, jarząb pospolity;
• krzewów: głóg, śnieguliczka biała, liguster pospolity, suchodrzew tatarski, czeremcha amerykańska, róża dzika dereń biały, bez czarny lub lilak.

Prawidłowo zagospodarowane strefy ochronne są najlepszym sposobem izolacji uciążliwych dla naturalnego środowiska obiektów hodowlanych i fermowych.

Tags: Amoniak , środowisko