Ammoniakfordampning fra slagtesvinestalde - systemanalyse og målemetoder

I landbruget er der interesse for at tage øgede hensyn til husdyrproduktionens indvirkning på det omgivende miljø. Ammoniak er en af de væsentligste gasser, der udskilles i stalde, og som påvirker luftkvaliteten i staldrummet og i det omgivende miljø.

Formålet med undersøgelser, som er udført i forbindelse med en Ph.D.-afhandling, var på basis af en systemanalyse af ammoniakstrømmen i  slagtesvinestalde at identificere de faktorer, der har størst indflydelse på ammoniakemissionen fra stalde. Derudover var det formålet at udvikle en dokumenteret procedure for måling af ammoniakemissionen under de dynamiske forhold, der findes i stalde under praktiske forhold. Kildestyrken og størrelsen af fordampningsbidragene fra de forskellige kilder i stalden skulle forklares ud fra kendte fysiske og kemiske forhold i overgangsfasen mellem gylle og luft.

Systemanalyse af kvælstofstrømmen

Med baggrund i litteraturstudier og igangværende international forskning er der gennemført en analyse af ammoniakstrømmen i slagtesvinetalde med gylle. Ammoniak, der dannes i forbindelse med husdyrproduktion, stammer fra nedbrydning af kvælstofholdige forbindelser i fast gødning og ajle. Strømmen af udskilt gødning fra grise i stalden kan opdeles i 3 strenge (fig 1).

Streng {A} er ajle og gødning, der afsættes på gulv og spalteoverflader. Der dannes ammoniak, som hurtigt fordamper ud i staldrummet.

Streng {B} er den ajle, der falder ned i gyllekanalen og opblandes med ældre gylle i gylleoverfladen. En del af ajlen opblandes i gylleoverfladen og fordamper hurtigt op i staldrummet. Resten af ajlen opblandes med gyllen, hvorfra ammoniak frigøres langsomt og fordamper ud i staldrummet.

Streng {C} udgør hovedsagelig den faste gødning, som bundfælles i gyllekanalen. Den organisk bundne ammoniak frigøres langsomt og defunderer op til gylleoverfladen, hvorfra den fordamper. Denne del af ammoniakfordampningen har minimal betydning for den samlede fordampning af ammoniak i stalde.

Måling af ammoniakemission   

En måleprocedure blev designet således, at ammoniakemissionen kunne bestemmes. En væsentlig del af afhandlingen udgør dokumentation inklusive statisk og dynamisk kalibrering af den valgte målemetode og måleprocedure for måling af ammoniakemission. Den nødvendige dokumentation for måleudrustning, målenøjagtighed og reproducerbarhed blev udarbejdet i en nyudviklet kalibreringsstand på Forskningscenter Bygholm. Måleusikkerheden for måleudrustningen var ± 2% i kalibreringsstanden og <7% ved staldmålinger.

Indretning af klimalaboratorium

De eksperimentelle målinger blev gennemført i et klimalaboratorium, som blev indrettet på Forskningscenter Bygholm i forbindelse med projektet. Laboratoriet indeholder to næsten ens stalde med plads til 40 slagtesvin i hver samt et kontrolrum til måleudrustning m.m. Den ene stald var i projektperioden udført med delvist spaltegulv og den anden med fuldspaltegulv (fig. 2). Formålet med laboratoriet er at fremskaffe eksperimentelle faciliteter for måling af luftkvalitet og gasemission i relation til interaktion mellem grise, staldudformning, gødningshåndtering og driftsledelse. Afhandlingen indeholder en beskrivelse af laboratoriet med tilhørende kalibreringsdata. Følgende måledata indgik i måleprogrammet: Koncentration af ammoniak, kuldioxid, lattergas, metan og vanddamp. Ventilationsluftmængde, temperatur i indgående og udgående luft. Gyllens overfladetemperatur og "pH" samt dyrenes aktivitetsniveau, foder- og vandforbrug, gylleproduktion og tilvækst.

Resultater af eksperimentelle målinger

Der blev gennemført målinger af ammoniakemission på i alt 5 hold slagtesvin i perioden medio 1993 til medio 1995. Måleresultaterne viste, at ammoniakemissionen i de to stalde i gennemsnit for alle opfedningsperioder steg fra 5 til 15 gram/gris pr. dag fra stalden med delvist spaltegulv og fra 6 til 15 gram/gris pr. dag fra stalden med fuldspaltegulv. I gennemsnit for alle opfedningsperioder var ammoniakemissionen fra delvist spaltegulv og fuldspaltegulv henholdsvis 0,66 og 0,73 kg pr. gris, svarende til ca. 10% større ammoniakemission fra fuldspaltegulv i forhold til emission fra delvist spaltegulv. Spaltegulvbjælkerne i afdelingen med  fuldspaltegulv bidrog med 45-70% af den totale emission fra stalden, afhængigt af grisenes alder. Der blev fundet en døgnvariation fra ±3% af døgngennemsnittet i begyndelsen af opfedningsperioden stigende til ±15% i slutningen af perioden.

Beregning af kildestyrken for ammoniakfordampning ved hjælp af gylleprøver viste sig at være vanskelig, på grund af stor spredning i analyseresultaterne. Årsagen var, at det var vanskeligt at udtage repræsentative prøver af stillestående gylle. Derfor blev kildestyrken beregnet på basis af ligevægtskoncentrationen på gylleoverfladen. Ligevægtskoncentrationen blev målt i et specialudformet flydende målekammer. Den vertikale transportkoefficient for ammoniak blev beregnet ved hjælp af kildestyrken i gyllen og ammoniakkoncentrationen 5 cm over gylleoverfladen.

De vigtigste faktorer, der har indflydelse på ammoniakfordampning fra stalde, viste sig at være koncentrationen af fri ammoniak i gylleoverfladen, gyllens pH og overfladetemperatur, grisenes alder, arealet af våde gulvoverflader og ventilationsniveauet. Dyrenes aktivitetsniveau og strøelsesmængden havde ingen indflydelse på ammoniakemissionen.

Disse data danner grundlag for yderligere modelbygning med henblik på modellering af ammoniakemission fra slagtesvinestalde med gylle.