CC BY
25УДК 635.5:579.62 Томсон А.Э.* Соколова Т.В.* Навоша Ю.Ю.* Сосновская Н.Е.* Пехтерева В.С*. Зюзин Б.Ф.*
Tomson А.Е.* Sokolova T.V.* Navoscha Yu.Yu.* Sosnovskaya N.E.* Pehtereva V.S.* Zuzin B.F.*
СОРБЕНТЫ НА ОСНОВЕ ТОРФА КАК КОМПОНЕНТ ПОДСТИЛКИ ПРИ НАПОЛЬНОМ СОДЕРЖАНИИ ЦЫПЛЯТ-БРОЙЛЕРОВ
Аннотация. Изучены физико-химические (степень разложения, размер частиц, насыпная плотность) и сорбционные свойства торфа по отношению к воде, аммиаку и сероводороду и научно обоснованы основные требования к торфяному сырью для получения сорбентов с целью применения в качестве компонента для глубокой подстилки при напольном содержании цыплят-бройлеров. Исходное сырье - торф верхового типа низкой или средней степени разложения с размером частиц более 3 мм. Производственные испытания сорб-ционных материалов показали, что в опытном птичнике падеж птицы снизился в среднем на 75 %, средний вес птицы увеличился на 7,8 %, потери птицы на санитарном убое снизились на 30 %.
Ключевые слова: торф, степень разложения, сорбент, подстилка, цыплята-бройлеры.
PEAT BASED
SORBENTS
AS A COMPONENT
OF THE LITTER
FOR GROWING
CHICKEN-BROILERS
Abstract. The physicochemical (degree of decomposition, particle size, bulk density) and sorption properties of peat in relation to water, ammonia and hydrogen sulphide were studied and the main requirements for peat raw materials for obtaining sorbents were scientifically substantiated for use as a component of deep litter for growing chickenbroilers. The feedstock - raised peat of low or medium degree of decomposition with particle size of more than 3 mm. Production tests of sorption materials showed that in an experimental poultry house the death rate of birds decreased by an average of 75 %, the average weight of a bird increased by 7,8 %, and the loss of poultry due to sanitary slaughter decreased by 30 %.
Keywords: peat, degree of decomposition, sorbent, litter, chicken-broilers.
* Сведения об авторах приведены в конце статьи
Основными требованиями к подстилочному материалу при напольном выращивании бройлеров являются способность поглощать дурнопахнущие газообразные вещества и его влагопоглощающая способность, рыхлость, низкая теплопроводность при использовании в птичниках с не-обогреваемыми полами, отсутствие бактерий и микроскопических грибов. В качестве подстилки в основном используют дефицитные и дорогие древесные опилки и стружку. В связи с этим поиск эффективных материалов для использования в качестве подстилки либо одного из ее компонентов становится актуальным.
Нами предлагается использование сорбентов на основе гранулированного торфа в качестве компонента подстилочного материала при напольном содержании птицы.
Способность поглощать и удерживать влагу является одним из важнейших свойств глубокой подстилки. Для различных материалов, в зависимости от природы, строения и физико-химических свойств, этот параметр может колебаться в довольно широких пределах. Так, влагоемкость традиционно используемых в качестве подстилочного материала древесных опилок составляет: для сосновых опилок -370 %, еловых - 490 %, березовых - 520 %. Для ржаной и пшеничной соломы влагоемкость равна 450 %. Величина влагоемкости или водо-поглощения для разных видов торфа может существенно отличаться друг от друга. Для торфа различного типового и видового состава этот показатель колеблется в широких пределах. Наивысшей влагоемкостью обладает верховой торф моховой группы с низкой степенью разложения. Водопоглощение его в расчете на абсолютно сухое вещество достигает 1000-1800 %, в низинном торфе она равна 300-500 %.
Установлено, что наибольшей сорбцион-ной способностью по отношению к воде обладают малоразложившиеся представители моховой группы с губчатой структурой, содержащие большое количество не распавшихся растительных клеток. Величина водопогло-щения для этих видов торфа изменяется от 1300 до 2400%.
Изучение влияния дисперсности материала на водопоглощение проводилось на узких фракциях образцов торфа различного видо-
вого состава с размером частиц <0,5; 0,5-1,0; 1,0-2,0 и 2,0-3,0 мм, с увеличением размеров частиц растет величина поглощения воды.
Установлено, для получения высокоэффективной подстилки необходимо выбирать в качестве исходного материала торф верхового типа, низкой или средней степени разложения, с размерами частиц более 3 мм. Одним из основных способов добычи торфа промышленным методом в настоящее время является получение торфяной крошки путём фрезерования верхнего слоя торфяной залежи. Анализ дисперсного состава фрезерного торфа некоторых торфопредприятий Беларуси показал, что добытый таким способом торф содержит более 50 % пылевидной фракции <0,5 мм. С учетом повышенных требований к содержанию пыли в воздушной среде птичников, использование торфа, добытого фрезерным способом, в качестве компонента глубокой подстилки нецелесообразно, поэтому в качестве добавки в глубокую подстилку следует использовать гранулированный торф.
Важнейшим свойством торфа является его сорбционная способность по отношению к токсичным газообразным загрязнителям -аммиаку и сероводороду, присутствующим в посещениях для содержания птиц.
В таблице приведены полученные нами данные по поглотительной способности сорбционных материалов на основе торфа различного типового и видового состава по отношению к аммиаку и сероводороду.
Как следует из представленных данных, образцы верхового торфа поглощают газообразный аммиак несколько лучше образцов низинного. Отмечается также корреляционная зависимость динамической сорбционной емкости от степени разложения. С ростом степени разложения растет поглотительная способность образцов на основе как верхового, так и низинного торфа, что предполагает основное участие гуминового комплекса в сорбционных процессах. При поглощении из газовоздушных смесей сероводорода адсорбционными материалами на основе торфа столь прямой корреляционной зависимости от степени гумификации исходного материала не наблюдается, что свидетельствует о более сложном механизме взаимодействия сероводорода с органомине-ральным комплексом торфа.
Таблица. Поглощение аммиака и сероводорода сорбентами на основе торфа Table. The absorption of ammonia and hydrogen sulphide peat based sorbents
Тип торфа Вид торфа Степень разложения, % Поглощение аммиака, % на навеску Поглощение сероводорода, % на навеску
Верховой Фускум 15-20 14,2 7,4
Магелланикум 20-25 15,6 -
Пушицевый со сфагновыми мхами 30-35 16,9 4,6
Пушицевый 35-40 18,7 6,8
Сосново-пушицевый 40-45 20,1 -
Низинный Осоковый 15-20 13,1 5,8
Осоковый с тростником 25-30 14,5 6,2
Тростниково-осоковый 40-45 16,1 2,0
Для изучения механизма взаимодействия аммиака и сероводорода с торфом использовались методы ИК- и ЭПР-спектроскопии, применение которых позволило сделать вывод о существовании трех основных механизмов поглощения газообразного аммиака торфом: 1 - ионообменный, 2 - растворение в капиллярной влаге и 3 - формирование молекулами аммиака водородных и донорно-акцепторных связей с фрагментами полимерной матрицы торфа, а поглощение сероводорода возможно связано как с окислительно-восстановительными процессами, протекающими в системе сорбент-сорбат, так и с внедрением сульфид-иона в алифатические структуры органического вещества торфа [1].
Существенным фактором, влияющим на степень поглощения аммиака торфяными сорбентами, является влажность исходного материала. Результаты исследования поглощения аммиака образцами пушицевого торфа (R = 40-45 %) демонстрируют закономерный рост сорбционной емкости с увеличением влагосодержания материала. У торфа, находящегося в глубокой подстилке птичника, т. е. в среде постоянного естественного увлажнения, по мере впитывания влаги наблюдается улучшение сорбционных свойств по отношению к дурнопахнущим веществам птичника. Необходимо отметить, что исследование поглощения аммиака целлюлозосодержащими материалами на модельных системах в области концентраций, соответствующих содержанию аммиака в воздушной среде птичников, показало, что эти материалы не способны поглощать и связывать аммиак за счет протекания хемосорбционных процессов в силу особенностей своего строения.
В результате исследований, проведенных в Институте природопользования, установлена высокая биоцидная активность торфа, обусловленная в значительной степени наличием в химическом составе фенольных соединений [2]. Проведенное тестирование биоцидной (антисептической) активности образцов пушицево-сфагнового торфа (R = 20-25 %) и некоторых препаратов на его основе по отношению Streptococcus sp. зафиксировало очень высокую биоцидную активность тестируемых образцов по подавлению деятельности бактерий рода Streptococcus sp. Скорость размножения бактерий Streptococcus sp. на исследуемых образцах торфа снизилась более чем в 150 раз.
Таким образом, проведенная оценка физико-химических свойств (степень разложения, размер частиц, насыпная плотность, водопо-глощение, сорбционная способность, биоци-онная активность) разных видов торфа с точки зрения возможности их применения в качестве активного компонента в подстилку при клеточном содержании цыплят-бройлеров, показала, что наиболее пригодными для создания сорбента являются торфы моховой группы верхового типа с невысокой и средней степенью разложения. На основе этих торфов и был создан сорбционный материал.
Производственные испытания торфяных сорбционных материалов проводились в двух птичниках при одинаковой системе содержания в контрольном и опытном птичниках. В опытном птичнике поверх древесных опилок равномерно рассыпался специально подготовленный торфяной сорбент, который потом заделывался в опилки. На 30 тыс. голов цыплят-бройлеров в традиционную опилочную подстилку вводили от 5 до 10 % торфяного сорбента. Сравнивая основные производственные показатели контрольного и опытного птичников, можно сделать вывод о высокой эффективности использования сорбента в качестве добавки в подстилку. В опытном птичнике на 75 % снизился падеж птицы, на 8,7 % увеличился средний вес птицы, на 30 % снизились потери птицы на санитарном убое, причем, в конце откорма, когда максимальны потери качественной продукции.
Таким образом, обобщая полученные материалы исследований и производственных испытаний, можно сделать вывод, что повышенная поглотительная способность торфа по отношению к влаге и аммиаку в сочетании с его выраженными антисептическими свойствами делает его весьма перспективным материалом для использования в качестве сорбента в глубокой подстилке на птицефабриках с напольным содержанием птицы.
Библиографический список
1. A.R. Tsyganov, А.Е. Tomson, V.P. Strigutskiy [et al.] Mechanism of ammonia immobilization by peat and obtaining of peat-based sorbent. Chemistry and Technology of Plant Substances. Canada. 2017. P. 133-137.
2. A.A. Khripovich, N.E. Sosnovskaya, S.V. Parmon Influence of peat chemical composition and structure of organic substances on its biocidal properties. Physical, Chemical and Biological Processes in Soils. Poznan. 2010. P. 297-304.
Сведения об авторах
Томсон Алексей Эммануилович, к. х. н., доцент, заместитель директора Института природопользования HAH Беларуси. Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, д. 10. [email protected].
Соколова Тамара Владимировна, к. т. н., доцент, с. н. с. лаборатории экотехнологий Института природопользования HAH Беларуси. Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, д. 10. Tomsok49 @tyt.by.
Навоша Юльян Юльянович, к. ф.-м. н., в. н. с. лаборатории экотехнологий Института природопользования HAH Беларуси. Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, д. 10. [email protected].
Сосновская Наталия Евгеньевна, к. т. н., с. н. с. лаборатории экотехнологий Института природопользования HAH Беларуси, Беларусь. 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, д. 10. [email protected].
Пехтерева Виктория Станиславовна, н. с. лаборатории экотехнологий Института природопользования HAH Беларуси. Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, д. 10. [email protected].
Зюзин Борис Федорович, д-р техн. наук, профессор, проректор по международным связям Тверского государственного технического университета. Россия, 170026, г. Тверь, наб. Аф. Никитина, 22. [email protected].
Tomson Alexey E., Ph.D. (Chemistry) Assistant Professor, Deputy Director Institute for Nature Management of National Academy of Sciences of Belarus.
Sokolova Tamara V., Ph.D. (Technical) Assistant Professor, Senior Researcher Institute for Nature Management of National Academy of Sciences of Belarus.
Navoscha Yulian Yu., Ph.D. (Phys.-Math.) Leading Researcher Institute for Nature Management of National Academy of Sciences of Belarus.
Sosnovskaya Nataliya E., Ph.D. (Technical) Senior Researcher, Institute for Nature Management of National Academy of Sciences of Belarus.
Pehtereva Victoriya S., Researcher, Institute for Nature Management of National Academy of Sciences of Belarus.
Zuzin Boris F., D.Sc. (Technical), Professor, Vice Rector for International Communications Tver State Technical University.
