猪场VOCs种类及特征
猪场不同排放源VOCs的成分与浓度存在差异，不同季节、通风量及猪品种等均会对VOCs排放产生影响。同时，检测仪器及标准物质不同，也会导致VOCs成分存在差异。猪场的VOCs主要包括挥发性脂肪酸 (VFA)、烯烃、烷烃、芳香烃、卤代烃、醋类、醚类、酚类、吲哚类、挥发性有机硫化物 (VSCs)、醛类和酮类，其中导致恶臭的类别主要为 VFA、苯酚、吲哚、VSCs。中国恶臭污染物排放标准 GB14554-93 将三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲基二硫醚、二硫化碳和苯乙烯等VOCs定义为恶臭管控物质。
表 1 所示为猪场主要致臭VOCs成分及特征，其均具有较低嗅闯值，在猪场的浓度也相对较低。
WENG 等利用气相色谱-质谱 (GC-MS) 和电子鼻对猪场保育舍的VOCs进行检测，共检测出70多种VOCs包括烷烃、醛、酮、醇、酯、萘、茚、苯、烯烃等，其中烷烃和醛类是主要污染成分。ZHANG等对猪中的VOCs进行了鉴定，共发现有49种VOCs，浓度为71.35~523.71ug/m3，主要为VFA、烯烃和卤代烃，其中乙醇、丙烯、丙酮和2-丁酮的含量最高，占总 VOCs的74.38%。
02 VOCs来源及成分
探明猪场中VOCs的来源是有效治理臭气的关键，猪场的VOCs主要来源包括粪便、尿液、饲料、猪体表。猪场VOCs不仅可以直接刺激生物体嗅觉，引发不适并影响人畜健康，而且会促进O3、和SOA的生成。同时，环境空气和粉尘是VOCs的重要传输途径，对猪场的臭味传播起着关键作用。
表2所示为猪场VOCs主要来源及成分。
2.1 粪污
粪污是猪场VOCs的主要来源之一，猪场粪污一部分来自于猪的粪便和尿液，一部分来自饲料残渣及消毒剂的沉淀。若不及时对粪污进行清理和处理，则会产生大量VOCs。目前粪污VOCs的研究主要集中于粪污处理过程中的VOCs排放。沈玉君等研究发现猪粪好氧发酵过程产生的VOCs中甲硫醚的致臭性较强，可作为猪场粪污VOCs的关键性指标。周谈龙等对猪粪堆肥过程中的VOCs进行了监测，并通过GC-MS进行分析，发现猪粪堆肥过程中可产生81种VOCs，其中40%为烷烃类物质，主要的VOCs成分为三甲胺、甲硫醚、二甲基二硫醚和二甲基三硫醚，且猪粪堆肥过程中的VOCs排放主要集中于堆肥的前两周。
2.2 饲料
猪场饲料产生的VOCs主要来源于三方面：一是饲料本身所含的VOCs，在存储和运输中释放；二是饲料的发酵和腐烂产生VOCs；三是饲料在猪的消化过程中由于口腔、胃肠等部位的菌群作用，产生VOCs。
YANG 等采用GC-MS技术对猪场和家禽养殖场的饲料样品进行气味分析，结果表明乙酸和乙醇是主要的VOCs成分，占总VOCs的76.4%，饲料中VOCs可能会严重影响饲料的味道，可用作追踪饲料质量状况和对动物健康的影响指标。HOBBS等研究了饲喂干饲料和加水饲料对断奶仔猪排泄类便中VOCs的影响，结果表明VSCs、VFA、酚类和吲哚类是主要的臭味物质，饲喂加水饲料比饲喂干饲料产生的VOCs浓度低。
2.3 猪体
生猪体表的细菌、皮脂、汗液等会导致甲醛等VOCs 的产生。BURGEON等对公猪体表成分进行检测，鉴定出48种VOCs，包括醇、醛、呵噪衍生物等。并发现随温度升高，醛类物质浓度增加，粪臭素和雄烯酮是导致公猪体表异味的主要化合物。
2.4 猪舍内环境空气
猪的呼吸过程、体表以及饲料、垫料等均会散发VOCs。猪舍内空气中主要的VOCs成分为硫醇、苯酚和二甲苯。OSAKA等研究发现丙酮、乙酸、丙酸和丁酸是猪舍VOCs的主要成分，占总VOCs排放量的80%~88%，且夏季VOCs的排放量明显高于秋季和冬季。
2.5 猪舍内颗粒物
猪舍中的颗粒物与VOCs浓度之间具有高相关性。猪舍中的VOCs可以吸附在颗粒物上，颗粒物对于猪舍内的气味传播起着关键作用，易附着于人和动物的体表、衣物和物体表面上，从而造成气味滋扰，同等体积的空气相比，含颗粒物的空气臭味浓度更高。
目前，已在猪舍的PM中检测到多种VOCs臭味物质，包括VFA、醇、醛、酮、酚、含氮有机化合物和VSCs等。HAMMOND等通过气相色谱(GC) 分析了猪舍颗粒物中的VOCs，鉴定出34种VOCs，包括15种酸，16种羰基化合物和3种酚类物质。YANG等对猪舍分娩区、妊娠区、断奶区和育肥舍的颗粒物进行分析，发现对甲酚是造成猪舍臭味的主要成分。
03猪场 VOCs 减排技术
3.1 源头减排
猪场VOCs的源头减排指通过调整日粮比例、使用添加剂等方式提高猪的生理状况和生产性能，影响粪污排泄产生的VOCs，以及通过培养优质母猪品种，提高动物繁殖性能等方式，减少由猪体表散发的VOCs。
OTTO等研究了日粮中蛋白质浓度对猪排泄粪便中VOCs浓度的影响，研究发现与饲喂15%粗蛋白日粮相比，饲喂12%、9%和6%粗蛋白日粮时总VFA增加，即降低粗蛋白会增加粪便VFA浓度，但不影响对甲酚浓度。HANKINS等分析了饲料中添加氨基酸和膳食纤维对猪舍粪便产生的VOCs浓度的影响，研究发现饲料中添加膳食纤维，减少粗蛋白浓度，可以减少由粪便产生的VFA、二甲基二硫醚和对甲酚浓度；饲料中添加氨基酸可减少二硫化碳、己烷和2-丁酮等组分的浓度。
日粮粗蛋白比例调整等科学的减排方式是治理猪舍VOCs的有效举措，其操作简单，无需额外资金投入，且不会产生二次污染，可实施性高。
3.2 过程控制
采取调整饲喂时间、控制通风条件以及降低猪舍内悬浮在空气中的PM浓度等方法可以实现生猪饲养过程中的VOCs减排。LIAO等评估了饲喂时间对VOCs浓度的影响，发现减少猪的饲喂时长，可以减少猪舍VOCs 浓度。
生猪饲养过程中产生的粪污是致臭VOCs的重要来源。可以通过不同的清粪工艺实现猪舍内粪污的VOCs减排。猪舍常用的清粪工艺主要包括人工清粪、机械清粪和尿泡粪。人工清粪投资成本低，但效率低下，因此主要用于小规模传统养猪场。机械清粪和尿泡粪是目前猪场最常用的清粪工艺，机械清粪需要较高的设备投资及后期维护，但可以大幅降低人工成本，实现自动化作业和管理。尿泡粪工艺比机械清粪工艺成本低，但长时间的粪污储存会明显增加VOCs的产生。因此，需要根据养殖场规模，综合考虑设备投入、人工成本、猪舍内环境质量选取适宜的清粪工艺实现VOCs减排。
3.3 末端处理
粪污处理技术包括好氧堆肥、厌氧发酵等。规模猪场常通过好氧发酵处理固态粪便，厌氧发酵和生化处理污水，将粪污转变成有机肥料和沼气资源，提高经济效益，但反应过程会排放VOCs。研究表明，通过优化调节好氧和厌氧发酵过程中的温度、pH等条件可以减少VOCs的产生。使用添加剂可以减少粪污堆肥过程中的VOCs，PARKER等研究发现使用大豆过氧化物酶 和 过 氧 化 钙 可 以 显 著 减 少 猪 粪 堆 肥 中的 VOCs，MEIIRKHANULY等研究生物炭对猪粪中VOCs的影响，结果表明猪粪中使用生物炭可以显著降低对甲酚（91%～97%）和粪臭素（74%～95%）的浓度。
目前，工业上广泛开发和应用的VOCs处理技术主要包括回收处理法和降解处理法。回收处理法（膜分离法、冷凝法和吸附法）主要应用于浓度较高、利用价值较大的VOCs；降解处理法（光催化法、燃烧法和低温等离子体技术处理）适用于VOCs浓度低且利用价值不高的组分。随着科技进步以及处理技术的进一步成熟，活性物质吸附法、光催化法、生物处理法和低温等离子体技术等具有高效 、稳定、低能耗等特点，可能成为猪场VOCs处理的关键技术。
基于当前猪场VOCs特征及减排与处理技术存在的问题与挑战，未来该研究领域的发展趋势与研究重点应着重于以下几个方面:
1）对猪场VOCs开展全面检测，构建猪场VOCs排放源清单，探明猪场VOCs的排放机理、特征及其与恶臭污染相关性，开展VOCs对周边环境与人畜健康风险的影响评估，探究猪场VOCs的臭氧和SOA生成潜势，并研发VOCs在线连续监测设备；
2）针对猪场VOCs排放特征，开展VOCs不同处理技术的反应机理和影响因素研究，综合考虑VOCs减排与处理技术的去除效率、经济性和二次污染性等多方面因素，开发适用于猪场内不同排放源的VOCs成分和浓度的减排与处理技术。同时，开展多种技术联合处理VOCs的研究，提高综合处理效率，降低处理能耗及成本；
3）进一步研究更科学、经济、高效的源头减排与过程控制技术，推动猪场VOCs源头减排、过程控制和末端处理的协同减排技术体系建设，有效管控包括VOCs的猪场臭气污染问题，降低猪场VOCs对人畜健康、周边环境及对O3和SOA生成的影响；
4）提高对畜牧业VOCs污染治理的重视程度，加大VOCs减排与处理技术的研发投入，促进政府、研发机构和企业协同治理，并制定畜牧业VOCs排放要求、减排与处理技术规范、治理标准，推动畜牧业可持续高质量发展。
