Результаты исследования и их обсуждения

Начну описание исследования со своих ощущений во время работы в коровнике и после работы. Когда я только вошла в коровник явного запаха аммиака я не почувствовала - он выветривался т.к. ворота были открыты. Запах аммиака постепенно усиливался, когда я приближалась к середине коровника, а запах аммиака уже чувствуется при концентрациях от 37 мг/м³ и более.

Полученные в ходе измерений данные я отразила в диаграмме

Средняя концентрация аммиака в коровнике: примерно 37 мг/м³.

Количество аммиака в коровнике на основе средней концентрации аммиака: 191808 мг = 191,808 г. Весь объем аммиака примерно148 133 м³. Превышение концентрации составило 17 мг/м³. Количество концентрации 88128 мг = 88,128 г. В объеме это 68061 м³. Значит коровник, если его полностью проветрить, может выделить в окружающую среду примерно 148 133 м³ аммиака. Цифра достаточно большая. Во всем мире очень много животноводческих предприятий различного характера и все они выделяют аммиак в окружающую среду, только в разных дозах. В более развитых, заинтересованных в экологизации сельского хозяйства, в здоровье животных, рабочего персонала и в качестве производимого товара предприятиях уже используются системы фиксации аммиака.

Самым оптимальным способом утилизации аммиака я считаю его фиксацию раствором лимонной кислоты. При взаимодействии аэрозоля раствора лимонной кислоты с газообразным аммиаком образуется цитрат аммония, который может использоваться как удобрение.

C₆H₈O₇ + 2NH₃ → (NH₄)₂HC₆H₅O₇

Цитрат аммония является источником азота для растений, кроме этого он хорошо растворяет фосфорные соединения (не растворимые в воде). Цитрат аммония в почве используется растениями и почвенными микроорганизмами. В этой связи отсутствуют отрицательные эффекты, связанные с ухудшением состояния почв. И такой раствор  будет позитивно влиять на состояние микрофлоры, а не негативно, как в случае с обычными водными растворами аммиака.

Я хочу предложить план конструкции системы фиксации аммиака и место его расположения в коровнике.

Схема установки для фиксации аммиака

1 – газоуловительная воронка, 2 – вентилятор, 3 - реакционная камера,

4 – форсунки для распыления раствора лимонной кислоты, 5 – соединительная трубка, 6 – резервуар для сбора цитрата аммония, 7 – кран.

При повышении концентрации аммиака через газоуловительную воронку (1) при помощи вентилятора (2) воздух подается в реакционную камеру (3). Закачанный в камеру воздух из форсунок (4) обрабатывается 20%-ым раствором лимонной кислоты. По соединительной трубке (6) образующийся цитрат аммония поступает в резервуар (7), откуда по мере накопления может быть использован. Пары аммиака нейтрализуют водным раствором 20%-ной лимонной кислоты в течение 2 мин, 6-8 раз подряд через каждые 15 мин.

Проведя соответствующие расчеты, я определила, что для нейтрализации 148 133 м³ аммиак потребуется всего 1, 083 кг лимонной кислоты. При этом образуется  1,274 кг цитрата аммония, в котором 6% азота в аммонийной форме.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет очистить воздух от паров аммиака до допустимой дозы 15-20 мг/м³ как в рабочей зоне, так и в животноводческих помещениях, кроме того, способ является недорогим и сохраняет экологию окружающей среды.

Выводы

1. Причиной повышенного содержания аммиака в помещениях по содержанию КРС является разложении мочи, навоза, подстилки.

2. Максимальная концентрация аммиака в воздухе помещений для животных допускается не выше15-20 мг/м³, то есть такая концентрация, которая установлена для людей.

3. Аммиак является агрессивным веществом. Он адсорбируется слизистыми оболочками глаз и верхних дыхательных путей животных, вызывая сильное их раздражение. Появляется кашель, слезотечение с последующим воспалением слизистых оболочек носа, гортани, трахеи, бронхов и конъюнктивы глаз. При высоком содержании аммиака во вдыхаемом воздухе у животных наблюдаются спазмы голосовой щели, трахеальной и бронхиальной мускулатуры, смерть наступает от отека легких или паралича дыхания. При поступлении аммиака в кровь он превращает гемоглобин в щелочной гематин, вследствие чего снижается количество гемоглобина и возникает кислородное голодание. При продолжительном вдыхании воздуха, содержащего аммиак, снижается щелочной резерв крови, газообмен и перевариваемость питательных веществ. Поступление больших количеств аммиака в кровь вызывает сильное возбуждение центральной нервной системы, судороги, коматозное состояние, паралич дыхательного центра и смерть. При более высоких концентрациях аммиак вызывает острое отравление, сопровождающееся быстрой гибелью животных.

4. Качество воздуха оказывает влияние не только на животных, но и на работающих там людей (доярок и т. п.), которые находятся в помещениях для животных ежедневно в течение многих часов, выполняя производственные процессы по уходу, кормлению и эксплуатации животных. Его основное токсическое воздействие на человека ограничивается местами непосредственного контакта с аммиаком (т.е. кожей, глазами, дыхательными путями, полостью рта и желудочно-кишечным трактом). Поэтому аммиак следует считать прямым показателем качества воздуха, что необходимо учитывать при санитарно-гигиенической оценке микроклимата.

5. Средний уровень концентрации аммиака животноводческом помещении по содержанию КРС составляет 37 мг/м³, что значительно превышает норму. Температура воздуха 12-16^оС, атмосферное давление – 745мм р.ст., влажность воздуха – 48%.

6. Один коровник на 100 голов привязного содержания с естественной системой вентиляции, высота которого 6 метров, длина 72 метра, ширина 12 метров; объем 5 184 м³, накапливает аммиака примерно148 133 м³. Превышение концентрации составляет 17 мг/м³. Значит коровник, если его полностью проветрить, может выделить в окружающую среду примерно 148 133 м³ аммиака.

И это только одно помещение!

7. В ходе своей работы я изучила много видов фиксирующих аммиак сооружений и выбрала наиболее эффективный и экологически чистый вид сооружения - скруббер (газопромыватель). В качестве адсорбента в нем планирую использовать раствор лимонной кислоты.

8. На данный момент разработана схема устройства скруббера. К разработке и изготовлению модели скруббера уже приступила.

9. В данный момент схема установки для фиксации аммиака находится на согласовании и руководителя ООО АПО «Мокша».

3. Заключение.

В ходе выполнения проекта я поняла, что аммиак очень ядовит. Кроме этого аммиак является одним из парниковых газов, а значит, способствует росту температуры на планете Земля. Растворяясь в водоемах, он вызывает их эвтрофикацию. Рост мирового населения увеличивает спрос на сельскохозяйственную продукцию. Но все мы должны помнить, что только мудрая сельскохозяйственная практика и снижение выбросов парниковых газов могут помочь избежать неблагоприятных последствий.

Список литературы:

1. Аммиак и сельскохозяйственные животные https://www.activestudy.info/ammiak-i-selskoxozyajstvennye-zhivotnye  

2. Газовый состав воздушной среды и влияние его на организм животных - https://www.activestudy.info/gazovyj-sostav-vozdushnoj-sredy-i-vliyanie-ego-na-organizm-zhivotnyx

3. Сеть Internet Загрязнение аммиаком - https://ru.abcdef.wiki/wiki/Ammonia_pollution

4. Сеть Internet Микроклимат помещений. Аммиак. Сероводород. http://stockbreeding.ru/sbpost/2557

5. Сеть Internet Аммиак и сельскохозяйственные животные - https://www.activestudy.info/ammiak-i-selskoxozyajstvennye-zhivotnye

6. Сеть Internet Очистка газа от сероводорода и аммиака на производстве - https://fakel-f.ru/blog/06-03-20

7. Сеть Internet Аммиак и сельскохозяйственные животные - https://activestudy-info.turbopages.org/activestudy.info/s/ammiak-i-selskoxozyajstvennye-zhivotnye/

8. Сеть Internet Распределение аммиака в коровниках с естественной системой вентиляции - https://cyberleninka.ru/article/n/raspredelenie-ammiaka-v-korovnikah-s-estestvennoy-sistemoy-ventilyatsii

9. Сеть Internet Очистка воздуха от аммиака и сероводорода, фильтры абсорбции NH3 для вентиляции и поглощения отходящих газов химических и аммиачных производств, свиноферм и животноводческих комплексов - https://gas-cleaning.ru/article/ammonia

10.  Расчет и проектирование установки для очистки газовоздушной смеси от аммиака для предотвращения вредного выброса в атмосферу - https://vunivere.ru/work49906/page7

11.  Муравьёв А.Г., Данилова В.В., Смолев Б.В., Мельник А.А. Методика применения тест-системы «Аммиак»// «Руководство по применению мини-экспресс-лаборатории «Пчёлка-У» и её модификаций при учебных экологических исследованиях» - Санкт-Петербург Изд. 6-е, дополн. — СПб.: Крисмас+, 2018 —160 с., ил.