本发明涉及养殖业的氨气排放检测领域，尤其涉及一种蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统及其测定方法。
背景技术：
：养殖业中的臭气(主要指氨气)排放不但影响动物的生产能力和养殖人员的身体健康，还会对大气环境造成一定影响，是制约养殖业健康发展的重要因素之一。而鸡的养殖由于密度大，通风不畅，其臭气排放的影响较为突出。蛋鸡(指饲养起来专门生蛋以供应蛋只的鸡)是鸡养殖中饲料氮转化为氨气比例最大的种类。蛋鸡排放的臭气中，氨气的排放量最大。而蛋鸡盲肠内容物的性质既决定了蛋鸡体内氨气排放量，又对粪便氨气排放有重要影响，因此，若能检测蛋鸡体内的氨气排放量，就能准确反应采用不同调控手段去改变盲肠内容物性质的效果，所以蛋鸡体内氨气的排放量检测是制定减排政策、发展减排技术的基础数据之一。目前，测定蛋鸡氨气排放的方法和设备会收到通风、粪便、以及积水的影响，导致测定结果有一定偏差，未能准确反应蛋鸡的氨气排放。因此，现有测定蛋鸡体内排放氨气的方法和设备需要进一步改进和完善。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统及其测定方法，旨在解决现有测定技术受通风、粪便和积水影响导致测定结果不够理想、不够准确的技术问题。本发明所设计的技术方案如下：一种蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，包括呼吸箱本体、给呼吸箱本体通入空气的进气管、收集呼吸箱内气体的排气管、气泵、以及收集并检测氨气浓度的吸收瓶；所述呼吸箱本体的一端与进气管的一端连通，通过进气管吸取外界的空气，另一端与排气管的一端连通，进气管的另一端延伸至外界；呼吸箱本体具有两层外壳，外层为密封透明的有机玻璃层，内层是由纵横交错的镀锌铁丝制成的鸡笼；所述鸡笼上设有收集粪便的收粪板、以及为蛋鸡提供水源的饮水头；所述收粪板设置在鸡笼底部，与鸡笼活动连接，可从鸡笼中抽出并更换；所述饮水头为非连续出水式饮水头，设置在鸡笼顶部；所述气泵的进气口与排气管的另一端连通，将箱内气体抽出，排气口与吸收瓶连通，将气体送入吸收瓶。所述的蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，所述有机玻璃层的底部设为PVC底板，且在PVC底板与有机玻璃的连接处设有用于密封的弹性软垫；所述弹性软垫隔绝呼吸箱内外之间的空气交换。所述的蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，所述呼吸箱本体还包括用于盛放饲料的料槽、以及方便喂料的喂料口；所述料槽固定在鸡笼的外侧；所述喂料口设置在有机玻璃层上，与料槽相对，所述喂料口上还设有用于密封的喂料口挡板。所述的蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，所述有机玻璃层上还设有方便取粪的收粪口、以及用于密封的收粪口挡板；所述收粪口位于收粪板相对的位置上；所述收粪口挡板设置在收粪口上。所述的蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，所述有机玻璃层内还设有用于混合箱内空气的风扇，所述风扇固定在有机玻璃层的顶部，向上吹风。所述的蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，所述鸡笼还包括便于收集鸡蛋的内层底板和集蛋笼；所述内层底板一端固定在鸡笼内壁，另一端斜向下延伸至鸡笼外，与收粪口相对；所述集蛋笼设置在内层底板的另一端上。所述的蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，所述吸收瓶为硫酸吸收瓶，其上设有一入气口和出气口，所述入气口与气泵的排气口连通，所述出气口通过软管与外界连通，将吸收后剩下的废气排出外界。所述的蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，其中，所述进气管和排气管位于呼吸箱内的一段上分别设有十八个透气孔，所述透气孔等间距均匀分布在进气管和排气管上。一种蛋鸡体内氨气排放的测定方法，其中，包括如下步骤：步骤S1:测定外界空气中的氨气浓度；步骤S2:测定呼吸箱的密封情况，获得呼吸箱的回收率；步骤S3:测出硫酸吸收瓶中的氨气浓度，并根据公式算出蛋鸡排放的氨气浓度。所述的蛋鸡体内氨气排放的测定方法，其中，步骤S2还包括如下步骤：步骤S21:打开风扇和气泵，并保持气泵恒定的抽气速率；步骤S22:用氨气罐代替蛋鸡来测定呼吸箱的回收率，打开氨气罐，设定恒定的出气量；步骤S23:当呼吸箱达到平衡状态后关闭气泵和氨气罐，读取并记录氨气罐重量；然后更换新的硫酸吸收液，重新打开气泵和氨气罐，十分钟后，再次关闭气泵和氨气罐，并记录氨气罐的重量；采气期间记录箱内和空气的压强及温、湿度，以便体积换算；步骤S24:收集上述硫酸吸收液，用纳氏比色法来测定铵态氮的浓度；步骤S25:根据公式算出呼吸箱的回收率。综上所述，本发明将蛋鸡饲养在呼吸箱内，利用弹性软垫将呼吸箱整体密封，以此确保箱内气体不会和外界气体交换或交换量十分微小可以忽略不计；并通过在鸡笼内设置收粪板，随时都可以方便地清理蛋鸡排出的粪便，减少对测定结果的影响；在鸡笼顶部设置饮水头，只在饮水时才有水流出，以此减少积水的影响。此外，与现有技术相比，本发明还具有以下优点：一是呼吸箱的结构简单、生产和维护成本低；二是通过收粪口可以方便快捷地清理粪便，降低粪便对氨气浓度的影响；三是通过风扇的混合，使箱内气体均匀；四是箱内气体经过吸收瓶的吸收后直接排出室外，避免废气对蛋鸡的不利影响。很好地解决了现有测定技术受通风、粪便和积水影响导致测定结果不够理想、不够准确的技术问题。附图说明图1是本发明所提供的呼吸箱测定系统的结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明公开了一种蛋鸡体内氨气排放的呼吸箱测定系统，通过该系统可以准确测定蛋鸡体内排放的氨气浓度。其中，该测定系统包括呼吸箱本体、给呼吸箱本体通入空气的进气管200、收集呼吸箱气体的排气管300、气泵400、以及检测氨气浓度的吸收瓶500。具体的，所述呼吸箱本体的一端与进气管200的一端连通，通过进气管200抽取外界的空气，另一端与排气管300的一端连通，进气管200的另一端延伸至外界。所述呼吸箱本体具有两层外壳，外层为密封透明的有机玻璃层110，内层是由纵横交错的镀锌铁丝制成的鸡笼120。所述鸡笼120上设有收集粪便的收粪板121、以及提供水源的饮水头122。所述收粪板121设置在鸡笼120底部，与鸡笼120活动连接，方便工作人员迅速地从鸡笼120中抽出并更换收粪板121。优选的，由于氨气易溶于水，因此为了减少积水对氨气浓度测定的影响，所述饮水头122为非连续出水式饮水头122，且饮水头122设置在鸡笼120顶部；当蛋鸡将嘴碰到饮水头122后才有水流出。所述气泵400的进气口与排气管300的另一端连通，将箱内气体抽出，排气口与吸收瓶500连通，将气体送入吸收瓶500。具体的，本实施例中的吸收瓶500为硫酸吸收瓶，其上设有一入气口和出气口。所述入气口与气泵400的排气口连通，所述出气口通过软管与外界连通，将吸收后剩下的废气排出空调房外。优选的，所述进气管200进入呼吸箱后分出四根进气小管，且均匀分布在鸡笼120四周。优选的，为了控制呼吸箱内的温度和湿度，避免温度和湿度超出正常范围而影响蛋鸡的生理状态，对测定结果造成影响，因此，所述测定系统设置在空调房内，进气管正对空调排风口，利用空调的调温和除湿功能使吸入呼吸箱内的空气变为干燥的空气。进一步的，为了减少通风、漏风情况对测定精度的影响，本实施例中的有机玻璃层110的底部设为PVC底板123，且在PVC底板123与有机玻璃的连接处设有用于密封的弹性软垫。所述弹性软垫能够有效隔绝呼吸箱内外之间的空气交换。进一步的，为了在呼吸箱内饲养蛋鸡，使其如同平常一样生活，因此本实施例中的呼吸箱本体还包括用于盛放饲料的料槽124、以及方便喂料的喂料口。所述料槽124固定在鸡笼120的外侧；所述喂料口设置在有机玻璃层110上，与料槽124相对，所述喂料口上还设有用于密封的喂料口挡板111，所述喂料口挡板111通过螺丝扣固定在有机玻璃层110上。当需要喂食时，拧开螺丝扣并打开喂料口挡板111，将饲料迅速放入料槽124内，最后将喂料口挡板111密封好即可。进一步的，为了方便收粪，减少粪便对测定结果的影响，本实施例中的有机玻璃层110上还设有方便取粪的收粪口、以及用于密封的收粪口挡板112。所述收粪口位于收粪板121相对的位置上。所述收粪口挡板112设置在收粪口上。当需要收粪时，将收粪口挡板112打开，迅速取出收粪板121，然后将新的收粪板121插入鸡笼120内，最后将收粪口挡板112密封好即可。优选的，为了混匀箱内气体，使排气管抽出的气体成分较为均匀。本实施例中的有机玻璃层110内还设有用于混合箱内空气的风扇113，所述风扇113固定在有机玻璃层110的顶部，向上吹风，避免直接吹在蛋鸡上。风扇113的启动使呼吸箱内产生自下而上的往复循环的气流，通过给风扇113设定合适的转速，使箱内气体混合均匀。进一步的，为了收集蛋鸡生下来的鸡蛋，本实施例中的鸡笼120还包括便于收集鸡蛋的内层底板125和集蛋笼126。所述内层底板125一端固定在鸡笼120内壁，另一端斜向下延伸至鸡笼120外，与收粪口相对。所述集蛋笼126设置在内层底板125的另一端上，鸡蛋沿着内层底板125滑落至鸡笼120外，并落入集蛋笼126内。优选的，该内层底板125设置在料槽124的下方，倾斜角度设为向下倾斜8度为宜，鸡蛋落入集蛋笼126后，工作人员可以方便地从喂料口中去蛋。为了将外界空气均匀地分配到呼吸箱的各处，所述进气管200位于呼吸箱内的一段上设有十八个透气孔，所述透气孔等间距均匀分布在进气管200上。优选的，为了更充分地收集空调排风口的干燥冷空气，所述进气管200与外界连通的一端上还设有一喇叭状的开口。同样的，为了抽取呼吸箱内不同地方的气体，所述排气管300位于呼吸箱内的一段上设有十八个透气孔，所述透气孔等间距，且均匀地分布在排气管300上。本发明的工作原理简单，具体是，所述气泵400通过排气管300抽取呼吸箱内的气体，使呼吸箱内形成负压，由于外界的气压比呼吸箱高，所以外界空气从进气管200进入呼吸箱内；通过测定外界空气的氨气浓度、呼吸箱的回收率、以及硫酸吸收瓶中的氨气浓度即可得出蛋鸡体内排放的氨气浓度。除此以外，本发明还公开了一种用于测定蛋鸡体内氨气排放的方法，在呼吸箱密封良好的情况下，通常可以忽略回收率的测定，但密封性不够的情况下，需要先测出呼吸箱的回收率，再计算蛋鸡排放的氨气浓度，因此本实施例中的测定方法包含了测定呼吸箱回收率的步骤，具体如下：步骤S1:测定外界空气中的氨气浓度；步骤S2:测定呼吸箱的密封情况，获得呼吸箱的回收率；步骤S21:打开风扇113和气泵400，并保持气泵400恒定的抽气速率；优选的，本实施例中设定气泵400的抽气速率为45升每分钟。步骤S22:用氨气罐代替蛋鸡来测定呼吸箱的回收率，打开氨气罐，设定恒定的出气量；步骤S23:当呼吸箱达到平衡状态后关闭气泵400和氨气罐，读取并记录氨气罐重量；然后更换新的硫酸吸收液，重新打开气泵400和氨气罐，十分钟后，再次关闭气泵400和氨气罐，并记录氨气罐的重量；采气期间记录箱内和空气的压强及温、湿度，以便体积换算；步骤S24:收集上述硫酸吸收液，用纳氏比色法来测定铵态氮的浓度；步骤S25:根据公式算出呼吸箱的回收率；步骤S3:测出硫酸吸收瓶中的氨气浓度，并根据公式算出蛋鸡排放的氨气浓度。在实际测定时，可在鸡笼120内饲养5只蛋鸡，连接呼吸箱的所有管道，盖上有机玻璃罩，打开空调和气泵400。新鲜空气经空调调温干燥后通过进气管200进入呼吸箱内。箱内蛋鸡释放氨气后，氨气与箱内空气经过风扇113的充分混合，然后通过气泵400把气体送进硫酸吸收瓶，吸收瓶500把氨气吸收后将剩余的废气通过软管排到室外。通过测定硫酸吸收瓶中的铵态氮浓度、硫酸吸收液体积、氨气吸收时间、单位时间排气量、蛋鸡的数量便可计算出平均每只蛋鸡单位时间的氨气排放量。在实际操作过程中难免会出现密封不严的情况，为了更准确地测定蛋鸡的氨气排放浓度，本发明还公开了测定呼吸箱回收率的方法和步骤，具体如下：本方法是根据氮气注入法来测定呼吸箱的回收率，由于该呼吸箱是用于蛋鸡的氨气排放量测定，所以用氨气来代替氮气进行测定，测试时用氨气罐代替蛋鸡来产生氨气。由于氨气罐匀速释放氨气，所以每个时间段内的氨气释放量可以通过电子秤称出，然后根据平衡时间公式求出该系统达到平衡的时间，具体计算过程如下：设：t时刻箱内氨气浓度为C(t)，打开气泵400后，经△t时刻后箱内氨气浓度为C(t+△t)，那么，箱体内氨气浓度的变化等式即为：C(t+△t)-C(t)＝K0×C0×△t+K1×C1×△t-K2×C(t)×△t其中，上式中的K0是空气进入箱体系数，等于空气进入箱体的速度/箱体体积；K1是氨气罐释放氨气系数，等于氨气罐释放氨气的速度/箱体体积；K2是气泵400从箱体内抽气系数，等于气泵400从箱体内抽气的速度/箱体体积；C0是空气中的氨气浓度；C1是氨气罐中的氨气浓度。由上式得：C(t+Δt)-C(t)Δt=K0×C0+K1×C1-K2×C(t);]]>对上式两边求极限得：dc(t)Δt=K0×C0+K1×C1-K2×C(t);]]>由上式得：C(t)=K0×C0+K1×C1K2+b×e-K2t;]]>令t＝0，C(t)＝C0，b=C0-K0×C0+K1×C1K2;]]>由上式得：C(t)=K0×C0+K1×C1K2+(C0-K0×C0+K1×C1K2)×e-K2t;]]>当t→∞时，系统达到平衡状态，平衡浓度实际上,该呼吸箱系统不会无限期地工作，所以呼吸箱系统并不能达到理想的平衡状态，而是无限接近于理想的平衡状态。在本次试验条件下，由于呼吸箱系统在使用前的氨气浓度与外界空气中的氨气浓度相同，约为1.97ppm，所以设定排气口处的氨气浓度与理论计算出来的平衡浓度之间的差值接近1.97ppm时，即可认为该呼吸箱系统达到平衡，具体公式如下：|C(t)-C(t1)|＜1.97×10-6；其中，上式中的C(t)为平衡状态时的氨气浓度，C(t1)为排气口处的氨气浓度，t1为该呼吸箱系统达到平衡状态所需的时间。以本呼吸箱的相关参数代入上述公式：已知：氨气罐的氨气体积浓度(C1)为1.6％(即12.4mg/L)，氨气罐释放氨气的速度6g/min，测得空气中氨气浓度为1.97ppm，气泵400抽气速度为45L/min，呼吸箱的体积为490L，空气进入箱内的速度实际上小于气泵400的抽气速度，但该呼吸箱系统忽略不计二者的略微差异，即K0≈K2，因此，箱体内和排气口处平衡时的氨气体积浓度应为：C(t)=45×1.97×10-6490+4.88490×0.01645490=1.719×10-3]]>即在以上假定情况下，每分钟向箱内注入6g氨气标准气体，当呼吸箱系统达到平衡状态时，出气口处的氨气浓度为1.719×10-3。因为打开气泵400前呼吸箱内与外界环境是相同的，因此箱体内的氨气浓度与空气中的氨气浓度相同，均为1.97ppm，再根据以上公式求得的平衡浓度，即可求出达到平衡状态所需的时间，具体计算过程如下：由|C(t)-C(t1)|<1.97×10-6，得出|(C0-K0×C0+K1×C1K2)×e-K2t|<1.97×10-6]]>因为C0-K0×C0+K1×C1K2<0,]]>所以-1.97×10-6≤(C0-K0×C0+K1×C1K2)×e-K2t≤1.97×10-6,]]>所以-1.97×10-6≤(1.97×10-6-1.719×10-3)×e-45×t490≤1.97×]]>10-6,]]>由上式可以得出，该呼吸箱系统达到平衡状态所需的时间为：t≥48.67min，即在以上设定情况下，从呼吸箱开始抽气，至少需要经过48.67min后才可以达到设定的平衡状态。系统达到平衡状态后，其回收率为氨气罐在一段时间内释放的氨气量与硫酸吸收液中吸收的氨气量之比，计算过程如下：对呼吸箱系统的回收率测定数据：根据上述设定参数以及相应公式，以12套呼吸箱系统为测定样本，获得对应的回收率如表1所示：表1呼吸箱系统的回收率呼吸箱号123456789101112回收率％86.3683.6996.24115.2397.51102.54111.28106.42102.7088.4498.00102.05由上表可知，该蛋鸡呼吸箱的回收率介于83.69％至115.23％之间，平均回收率为99.21％，以此证明该呼吸箱系统具有良好的气密性。对蛋鸡氨气排放浓度的测定数据：本次试验利用5套蛋鸡呼吸箱，对25只70周龄海兰灰蛋鸡体内氨气排放量进行了测定。供试蛋鸡体重为1.76±0.16kg，试验设一个处理，5个重复，每个重复5只蛋鸡。每个重复分别饲养在一个蛋鸡呼吸箱中。试验日粮组成与营养成分如表2所示：表2日粮成分表日粮成分组成(％)营养成分营养水平玉米65.32代谢能ME(MJ/KG)10.96豆粕23.23粗蛋白CP(％)15.50石粉8.5钙Va(％)3.5磷酸氢钙1.5有效磷AP(％)0.42食盐0.3赖氨酸Lys(％)0.72蛋氨酸0.15蛋氨酸Met(％)0.36预混料1蛋氨酸+胱氨酸Met+Cys(％)0.65试验前14天为预饲期以适应日粮并缓解运输应激，试验期为7天，前4天罩上有机玻璃罩适应，后3天采集氨气。试验期间各重复蛋鸡自由采食和饮水，所排粪便随排随清。测定的蛋鸡体内氨气排放量如表3所示：表3各呼吸箱每天氨气排放量(mg)箱号第1天第2天第3天日平均116.0518.2421.5518.62216.8513.4818.3116.21318.4413.2214.3615.34414.7413.2214.3414.90519.1719.9016.6518.57由上述数据计算得出平均每只蛋鸡的日氨气排放量，如表4所示：表4各呼吸箱平均每只蛋鸡氨气排放量(mg)箱号第1天第2天第3天平均13.213.654.313.7223.372.703.663.2433.692.642.873.0742.952.642.872.8253.833.983.333.71综上所述，本发明将蛋鸡饲养在呼吸箱内，利用弹性软垫将呼吸箱整体密封，以此确保箱内气体不会和外界气体交换或交换量十分微小可以忽略不计；并通过在鸡笼内设置收粪板121，随时都可以方便地清理蛋鸡排出的粪便，减少对测定结果的影响；在鸡笼顶部设置饮水头122，只在饮水时才有水流出，以此减少积水的影响。另外，本发明结构简单、成本低、操作方便、测定结果准确，很好地解决了现有测定技术受通风、粪便和积水影响导致测定结果不够理想、不够准确的技术问题。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，对本发明中的各组分的常见/惯用的替换等，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。当前第1页1 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