糞便氣體當中包括四種主要氣體(以及一些次要的氣體)。包括硫化氫、二氧化碳、甲烷和氨氣。盡管氨氣刺激性很強,但它在畜舍里不會積累到足以致命的濃度。所有這些氣體都是有機質厭氧降解的副產物。它們的產量主要受溫度、pH值和時間影響。
對于存儲時間超過一周的液體糞便,一定要假定它的毒氣量足以致命。有些產品號稱能夠降低糞便氣體水平,但沒有一種經科學方法證明能夠完全消除糞便氣體相關的風險。
造成死亡的主要罪魁是硫化氫。它的比重是空氣的1.2倍,濃度超過5ppb時可以聞出,氣味象臭雞蛋,但濃度超過500ppm的時候,它又會變為無臭,從而讓人錯誤地認為它不存在。日常平均暴露水平是10ppm(8小時)。它在液體糞便里可溶,當液體糞便被攪動的時候,它會瞬間大量釋放出來。攪拌情況下,例如當糞水流打破糞漿表面時,可檢測到1,600至1,700ppm的濃度。如果你聽到嘩的一聲,那就是氣體被釋放出來。
二氧化碳毒性較弱,但仍然可以致命。濃度超過70,000ppm的情況下幾分鐘之內可致人失去知覺,之后死亡。該氣體比空氣重(是空氣的1.5倍),完全無臭。日常安全暴露濃度低于5,000ppm。這種氣體可溶解在水里,攪拌情況下可瞬間釋放。筆者曾測量到175,000ppm的濃度。還是那樣,如過你聽到嘩的一聲,那么這種氣體就別釋放出來了。
甲烷是液體糞便系統當中第三種需要注意的氣體。它造成窒息的濃度高達50%,而達到這個濃度是相當罕見的。它的主要危險是由于它的易燃易爆性。當它的容積占到空氣的5.3%至15%的時候,就能夠造成爆炸。高于這個濃度范圍的時候,它不會爆炸,而是會燃燒,燒著附近所有的可燃物。它的比重是空氣的0.555倍,因此它很容易在儲糞設施上方的屋頂處積累。它的產量隨溫度增加而增加,但不論溫度高低,甚至在寒冷的條件下也能產生,只不過速度較慢。它微溶于糞漿,因此攪動不會造成這種氣體的大量釋放。
硫化氫和二氧化碳中毒的危險主要出現在攪動糞坑、抽提糞漿或打開塞子清空糞坑的情況。甲烷的危險主要出現在雙糞坑的豬舍(典型情況下有一個四英尺深的坑,該坑糞便緊接著排入下面一個八英尺深的坑),當豬舍關閉一段時間,以及糞便形成泡沫的情況下容易出現問題。
每次轉移、處理或攪動糞便的時候,都存在氣體中毒的風險。硫化氫和二氧化碳是可溶氣體,過度攪動時會突然釋放;與這些氣體相關的許多事故都是因為通風系統把這些氣體抽入了畜舍空間,因為這些氣體的比重和空氣差不多。
轉移或攪動糞漿的時候,一定要注意風扇通風的方向。在涼爽或寒冷天氣下,進氣口的數目減少,因此舍內靜壓增加。這造成風扇運轉負荷增大,而進氣口附近空氣流速高,促進吸入的空氣更好的與舍內空氣混合,讓豬感覺更舒適。這時如果糞坑蓋被打開,或糞坑塞子沒有及時閉合,那么這些氣體就會被抽入舍內空間。
豬因為呼吸的位置距離漏縫很近,因此中毒風險通常比人更高。在轉移或攪動糞便的時候,如果發現豬有任何異常舉動,應立即停止作業,撤出豬舍。對于自然通風的豬舍,要確保有足夠的通風,要降下所有的簾子。要有準備,空氣流速一降,或豬一表現出不安行為,就馬上停止作業。
雙糞坑豬舍的困難在于,底部的糞坑通常沒有通風。從而底坑會成為一個粗放的厭氧消化罐,甲烷會在空間里積累。如果糞坑塞子被拔掉,這些幾乎是純甲烷的氣體就會升入豬舍空間。如果通風系統關閉了,它會迅速在舍內積累達到可爆、可燃的濃度。箱式加熱器上的指示燈或電機的火花或電燈開關都會造成爆炸和/或火災。
解決方案是給底坑安裝煙囪和進風口,以便對底坑頂部進行通風。一定要確保每次排空之后要立即把塞子重新閉合。
當需要關閉豬舍時,尤其在冬天,不要完全關掉通風系統來進行保溫。糞坑里的甲烷菌活動會減慢,但不會停止,即便氣溫寒冷也不例外。如果通風系統完全關閉、風扇罩封死,那么舍內的氣體就會積累。如果甲烷積累到5%至15%的濃度,遇到火星就會造成爆炸或火災。
解決方案是,徹底清空糞坑,而且總是要保留一點通風 - 通風量要大于每天一倍豬舍容積。如果進入一個長期關閉的豬舍,要帶上LEL(最低爆炸極限)、氧氣和硫化氫檢測裝置,確認空氣安全之前,不要打開任何設備。
造成糞便泡沫的確切原因還不清楚,但我們知道,泡沫會捕獲甲烷、二氧化碳和硫化氫,而這些氣體正常情況下本應由通風系統排出。
泡沫中包含大約60%甲烷;記住空氣中甲烷濃度5%至15%會引起爆炸。只要甲烷留在泡沫里,那么就沒有問題。問題是,當進行高壓沖洗或劇烈攪動的時候,它們會從泡沫中釋放出來。