Mikroklimatická měření ve stájích pro hospodářská zvířata

6. Chemické faktory stájového mikroklimatu

Stájový vzduch je významným faktorem, bezprostředně obklopující ustájená hospodářská zvířata. Jeho složení je vysoce proměnlivé a je vždy odlišné od vzduchu venkovního. Vzduch ve stáji obsahuje více vodní páry, CO₂ a mikrobů. Některé typy provozů se vyznačují i zvýšenou koncentrací amoniaku a sirovodíku; haly pro chov drůbeže nebo výkrm prasat se suchým krmením jsou známé vysokými koncentracemi prachu všech hmotnostních a věkových kategorií.

Složení stájového vzduchu tedy závisí na řadě faktorů (celkový počet zvířat, koncentrace zvířat na jednotku plochy, celková hygiena prostředí, kvalita a intenzita větrání).

Jde o směs atmosférického vzduchu a plynů vznikajících ve stáji. Je to zejména oxid uhličitý vydechovaný zvířaty, amoniak z exkrementů a moči, sirovodík vznikající při hnilobném rozkladu organických látek, bachorové a střevní plyny s převahou metanu a řada dalších.

Hašek (1980) uvádí následující průměrné složení atmosférického vzduchu v tabulce č.3:

Tabulka č.3 Průměrné složení atmosférického vzduchu

plynná složka	chemická značka	obsah složky dle
plynná složka	chemická značka	objemu [%]	hmotnosti [%]
dusík	N₂	78,09	75,5
kyslík	O₂	20,95	23,17
argon	Ar	0,93	1,286
oxid uhličitý	CO₂	0,035	0,043
neon	Ne	1,8 . 10^-3	1,2 . 10^-3
helium	He	5,24 . 10^-5	7,0 . 10^-5
krypton	Kr	1,0 . 10^-4	3 . 10^-4
vodík	H₂	5,0 . 10^-5
xenon	Xe	8,0 . 10^-6	4,0 . 10^-4
ozon	O₃	1,0 . 10^-6

Kursa (1998) srovnává průměrné složení atmosférického, vydechovaného a stájového vzduchu – viz tabulka č.4

Tabulka č.4 Průměrné složení atmosférického, vydechovaného a stájového vzduchu

plyn	vzduch
plyn	atmosférický [%]	vydechovaný [%]	stájový [%]
dusík	78,09	78,09	78,09
kyslík	20,95	16,40	19,6 – 20,7
oxid uhličitý	0,035	4,24	0,2 – 0,4

Z několika set plynů, které se nacházejí v odpadním vzduchu z objektů chovu hospodářských zvířat nebo unikají do ovzduší ze skládek statkových hnojiv nebo při jejich aplikaci na půdu, představují oxid uhličitý, amoniak, methan a oxid dusný především globální problém, protože se jedná o tzv. „skleníkové plyny“, jimž se přisuzuje podíl na globálním oteplování povrchu Země, zatímco z hlediska ochrany zdravých podmínek života lidí, zvířat a dalších organismů mají největší význam emise pachových látek, z bodových, liniových či plošných znečišťování ovzduší, které obtěžují zejména obyvatelstvo v okolí až několika set metrů od chovných objektů, skladů statkových hnojiv a hnojených polí. Množství škodlivých plynů emitovaných do okolí stájí závisí primárně na počtu, druhu a kategorii v dané lokalitě chovaných zvířat, použité technologii chovu a způsobu krmení a úrovni organizace a řízení chovu, sekundárně na obsahu bílkovin v krmivech, koncentraci vodíkových iontů ve statkových hnojivech, zejména tekutých, podávání krmných aditiv, teplotě ovzduší, rychlosti výměny vzduchu, a podestýlce. Pachy produkované v chovech zvířat vznikají převážně mikrobiálním rozkladem zvířecích exkrementů a zbytků nespotřebovaných krmiv, případně dalších odpadních materiálů.

Zápach z chovů zvířat je tvořen složitou směsí několika tisíc sloučenin, v níž rozhodující roli z kvantitativního hlediska hraje amoniak. Většina pachových látek je z chemického hlediska na bázi dusíku, síry a kyslíku. Vzhledem k čichovému vnímání mají tyto sloučeniny účinek synergický, aditivní nebo rušivý. Např. amoniak má synergickou reakci s ostatními pachovými složkami a skutečný obsah amoniaku ve vzduchu je vždy nižší než odpovídá čichové reakci.

Pachové látky primárně znehodnocují prostředí ve stájích a sekundárně – jako imise v ovzduší – životní prostředí (Minks aj., 1998).

6.1. Oxid uhličitý - CO₂

Oxid uhličitý (CO₂) je stálou složkou stájového vzduchu, běžně bývá v koncentracích 0,1 až 0,3 % objemových, tj. asi desetkrát více než ve volné atmosféře. Ve velmi špatně větraných stájích může dosahovat koncentrací 0,4 až 0,6 %, lokálně a krátkodobě i více. Jde o bezbarvý plyn, bez zápachu, dobře rozpustný ve vodě, těžší než vzduch. Převládající názor, že se hromadí v nižších vrstvách stájového prostoru patrně není zcela jednoznačně prokázán. Pokud je v přípustných koncentracích tak nemá účinky na fyziologické funkce ustájených zvířat.

Hlavní význam CO₂spočívá v indikaci kvality vnitřního vzduchu a tím i účinnosti větracího systému.

6.1.1. Metody ke stanovení obsahu CO₂ ve stájovém vzduchu

Nejčastějšími metodami používanými pro detekci CO₂ ve stájovém vzduchu jsou:

6.1.1.1. Orientační metody – stanovení pomocí indikátorových trubiček

K orientačnímu stanovení CO₂ ve stájovém prostředí potřebujeme na obou koncích vzduchotěsně zatavené skleněné indikátorové trubice. Na povrchu trubic je znak výrobce, označení typu, počet zdvihů nasávacího zařízení potřebných pro provedení měření, stupnice a šipka označující směr proudění ovzduší při nasávání. Ve spojení s detekčními trubicemi se k orientačnímu zjišťování koncentrace škodlivin v ovzduší používá Nasavač Universál 86. Nasavač tvoří pryžový měch oválného harmonikového tvaru, který je na obou koncích uzavřen plastovými bočnicemi. Na jednu bočnici je našroubována hlavice s pryžovým těsněním a na její olivku je navlečena pryžová hadice, do které se zasune detekční trubice. Vně měchu na bočnicích jsou upevněny dva omezovací řetízky, které zajišťují nastavení určitého nasávaného objemu vzdušiny. Na jednom řetízku bočnice je ulamovač konce detekční trubice (viz obrázek č.58). Nasavač je s pohotovostním pouzdrem vložen do brašny.

Obrázek č.58 Nasavač Universál 86

Po nasátí stanoveného množství vzduchu přes trubici dochází k chemické reakci výplně trubice s oxidem uhličitým obsaženým ve vzduchu, a podle rozsahu barevné změny obsahu trubice vzniklé při reakci odhadujeme na stupnici obsah CO₂. Detekční trubice jsou prvotně určeny pro použití v prostorách s předpokládaným vysokým obsahem CO₂ve vzduchu (záchranáři, speleologové atd.), a proto je jejich měřící rozsah od 1obj.% do 16 obj%.

Postup při měření: (video)

1) Kontrola funkce nasávacího zařízení. Nasavač je konstruován pro nasátí objemu 100+5 cm³ vzduchu na jeden zdvih. Pro správnou funkci musí být zajištěna jeho naprostá těsnost. Těsnost zařízení kontrolujeme úplným stlačením měchu a následným ucpáním nasávací hlavice. Pokud během 10 – 20 sekund nedochází n zpětnému natahování měchu, je prokázána jeho těsnost.

2) Pomocí kovového oka ulamovače zalomíme oba zatavené konce detekční trubice.

!!! Bezpečnostní opatření !!!

Podobně jako při manipulaci s kouřovými trubicemi, je nezbytné i při práci s detekčními trubicemi dbát zvýšené opatrnosti při zalamování konců trubice. Pracovat s nataženýma rukama co nejdále od očí, zalamování provádět ve směru od těla – hrozí nebezpečí zasažení úlomky skla. Trubice zásadně nezalamovat v prostoru výskytu chovaných zvířat – možnost poranění končetin nebo kůže ležících zvířat střepy.

3) Nasazení trubice na pryžovou hadici nasavače. Při této činnosti je nutné dbát na nasazení trubice ve správném směru, tak aby šipka na detekční trubici směřovala směrem k nasavači, a analyzovaný vzduch tedy procházel přes celou délku trubice (viz obrázek č.59).

Obrázek č.59 Nasazení detekční CO₂ trubice do Nasavače Universál 86

4) Provedení deseti zdvihů nasavače. Při nasávání je nutné dbát na dostatečné zmáčknutí měchu, jakož i na jeho následné úplné natažení (poznáme podle napnutí omezovacích řetízků). Trubice jsou sice konstruovány pro jedno nasátí nasavače (tedy pro 100 ml vzduchu), jejich měřící rozsah (1% - 16%) však při tomto postupu znemožňuje jejich použití ve stájových objektech, kde koncentrace CO₂ běžně nepřesahuje 0,3 – 0,4%. Při jednom zdvihu nasavače by tedy barevná změna na trubici byla prakticky okem nedetekovatelná a chyba při takovém způsobu měření by byla velmi vysoká. Omezujeme ji tedy větším množstvím prosávaného vzduchu (10 x 100 ml).

5) Odečtení výsledku. Po 10 nasátích neprodleně odečítáme rozsah barevné změny na stupnici detekční trubice. Výslednou naměřenou hodnotu je nutné dělit deseti v důsledku desetinásobně vyššího množství analyzovaného vzduchu (viz obrázek č. 60).

Obrázek č.60 Barevná změna v detekční trubici po nasátí objemu 10x100 ml vzduchu

6.1.1.2 Titrační analytická metoda (Subbotin-Nagorski)

Jde o velmi přesnou metodu stanovení obsahu oxidu uhličitého ve vzduchu, metoda je však velmi pracná a zdlouhavá, proto je její význam ve veterinární a zemědělské praxi spíše okrajový a nachází uplatnění spíše při vědeckých studiích.

Princip metody:

Jde o pohlcení oxidu uhličitého ze známého objemu vzduchu do roztoku hydroxidu barnatého, za vzniku uhličitanu barnatého.

Ba(OH)₂ + CO₂ ® BaCO₃+ H₂O

Z rozdílu titrů hydroxidu barnatého před a po reakci se vzdušným oxidem uhličitým stanovíme jeho obsah ve vzduchu. Změnu titru hydroxidu barnatého reakcí s oxidem uhličitým za vzniku uhličitanu barnatého prokazujeme titrací s kyselinou šťavelovou.

Postup:

1. Laboratoř

Před zahájením měření provedeme v laboratoři první titraci roztoku hydroxidu barnatého s kyselinou šťavelovou. Jako indikátor používáme fenolftalein. Spotřebu kyseliny šťavelové zaznamenáme (x₁).

Titrovaný roztok hydroxidu barnatého přelijeme do připravené 100 ml láhve se zábrusem.

2. Stáj

Ve stájovém objektu naplníme 5 l láhev s dvojitou zátkou stájovým vzduchem. Soustavu hermeticky napojíme na 100 ml láhev s hydroxidem barnatým, který přelijeme do láhve se stájovým vzduchem a 10 minut protřepáváme. Poté přelijeme hydroxid barnatý s pohlceným oxidem uhličitým zpět do 100 ml láhve.

3. Laboratoř

Po převezení vzorků hydroxidu barnatého s pohlceným a chemicky vázaným oxidem uhličitým do laboratoře necháme tyto 16 hodin odstát aby došlo k sedimentaci vzniklé sraženiny. Po této době provedeme druhou titraci vzorku roztoku hydroxidu barnatého s kyselinou šťavelovou za použití fenolftaleinu jako indikátoru. Spotřebu kyseliny šťavelové opět zaznamenáme (x₂).

Výpočet:

X = X₁ – X₂ = ml (COOH)₂ ® mg CO₂ ve vytřepaném objemu vzorku vzduchu

Výpočet CO₂ ve 100 ml vzduchu:

Přepočet na objemová procenta:

V_CO2=M_CO2 . 0,509 [% obj.]

6.1.1.3. Metoda infračervených senzorů

Princip metody:

Infračervené spektrofotometry jsou určeny ke zkoumání struktury látek a k identifikaci organických sloučenin i pro jejich kvantitativní analýzu. Jsou to však složitá a nákladná zařízení, využívaná především v laboratorní praxi. Za provozní přístroje jsou voleny infračervené bezdisperzní analyzátory. Bezdisperzní přístroje pracují bez rozkladu světla a využívají absorpci ve velmi široké oblasti spektra. U provozních přístrojů se používají vlnové délky od 0,7 do 10 nm. Bezdispezní analyzátory jsou mnohem jednodušší, levnější a mechanicky odolnější než disperzní přístroje.

Selektivity se u bezdisperzních analyzátorů, které pracují s neselektivním zdrojem záření, nejčastěji dosahuje použitím selektivního detektoru, jenž reaguje jen na určitou vlnovou délku nebo oblast záření. Schéma takového přístroje je nakresleno na následujícím obrázku.

Obrázek č.61 Schéma infračerveného bezdisperzního analyzátoru

Infračervené záření vychází ze dvou zářičů a je usměrňováno pomocí parabolických zrcadel. Zářiči většinou jsou kovová vlákna nebo pásky elektricky žhavené na teplotu asi 600 až 800°C. Svazky paprsků procházejí měřicí a srovnávací kyvetou do detektoru. Vnitřní povrch kyvet bývá pozlacený, okénka jsou zhotovena z materiálu propouštějícího infračervené záření (slída, KCl, NaCl). Srovnávací kyveta je naplněna plynem, jenž neabsorbuje infračervené záření. Měřicí kyvetou protéká analyzovaný plyn. Obsahuje-li látku absorbující v infračervené oblasti, je záření příslušných vlnových délek pohlcováno a na detektor dopadá záření zeslabené úměrně ke koncentraci vzorku. Detektor je tvořen dvěma komorami naplněnými měřeným plynem. V komorách detektoru se absorbuje infračervené záření těch vlnových délek, které odpovídají měřené látce. Tímto uspořádáním se dosahuje selektivity měření.

Princip metody tedy spočívá v absorbování infračerveného paprsku, pohlceného na CO₂.

6.1.2. Příklady přístrojů využívajících infračervených senzorů

Příkladem přístrojů využívajících tohoto principu měření jsou:

Dräger Multiwarn II

Jedná se o 4-plynový nebo 5-plynový detektor s infračerveným senzorem. Je to variabilní měřicí přístroj pro měření jednoho až pěti plynů. Je určen pro osobní a prostorová měření výskytu toxických nebo výbušných plynů a nedostatku nebo nadbytku O2 (viz obrázek č. 62).

Obrázek č.62 Přístroj Dräger Multiwarn II

Přístroj má řadu možných konfigurací :

- jeden volitelný infračervený senzor pro měření koncentrace CO₂ (pracuje v rozsahu 0 – 25 obj. %)

- jeden katalytický Ex senzor (pro hořlavé plyny a páry)

- tři volitelné elektrochemické senzory (pro měření koncentraceO₂, toxických plynů)

- výběr ze 13 nástrčných, inteligentních, uživatelsky libovolně vyměnitelných elektrochemických senzorů pro měření více než 35 různých plynů (přístroj svou pamětí rozpozná typ senzoru)

- volitelně s interní pumpou

- volitelně s 50 hod. pamětí a mnohostranným softwarovým vybavením

Multiwarn II může sledovat a případně spustit alarm pro maximálně 5 nebezpečných plynů, např.:

EX (0-100 DMV), CO₂ (0-25 obj. %), O₂ (0-25 obj. %), H₂S (0-100 ppm), CO (0-500 ppm).

Multidetektor Multiwarn II SD

Jde o základní přenosný difusní detektor pro současné měření až 5 plynů (1x explozivní, 3x toxický, 1xIR) viz obrázek č.62.

Obrázek č.63 Multidetektor Multiwarn II SD

6.2. Amoniak - NH₃

Čistý amoniak se za normálních podmínek vyskytuje jako bezbarvý plyn, který silně čpí. Má zásaditou povahu, je žíravý a dráždivý. Za vysokého tlaku se dá amoniak skladovat jako kapalina. Dobře se rozpouští ve vodě a reaguje s kyselinami za vzniku amonné soli.

Amoniak a amonné sloučeniny patří v zemědělství k nejpoužívanějším hnojivům. Plynný amoniak se stále více používá v chladírenství jako náhrada freonů.

Amoniak se také běžně používá jako bělící a čistící činidlo v průmyslu i v domácnostech. Používá se v nejrůznějších průmyslových procesech včetně výroby hnojiv, umělých hmot, výbušnin, farmaceutických výrobků, kaučuku a v petrochemii. Amoniak působí fungicidně, a proto se používá ke kontrole růstu hub na ovoci.

Amoniak je také důležitou součástí přírodního koloběhu dusíku. Vzniká při rozkladu organických materiálů, zejména bílkovin. Ve vodě a v aerobních půdách se přeměňuje na kyselinu dusičnou, která je společně s rozpuštěným amoniakem hlavní formou sloučenin, ze kterých rostliny odebírají dusík potřebný pro svůj růst. Suchozemští živočichové včetně lidí vylučují nadbytek dusíku ve formě močoviny (sloučenina amoniaku a oxidu uhličitého). V důsledku mikrobiálních reakcí se močovina snadno rozpadá a uvolňuje amoniak.

Většina amoniaku uvolňovaného do atmosféry pochází z rozkladu živočišných a lidských odpadů. Vysoké hladiny hnojení dusíkatými hnojivy mohou mít za následek vyluhování velkých množství dusičnanů do spodní vody, která je pak buď nevhodná pro lidskou spotřebu, anebo vyžaduje nákladné úpravy pro snížení koncentrace dusičnanů na přijatelné hodnoty. Menší, člověkem vytvořené zdroje unikání amoniaku, zahrnují používání hnojiv a rozklad vegetace i odpadů, stejně jako některé průmyslové procesy.

Amoniak je jedním z plynů obsažených v „kyselých deštích“, které hrají důležitou roli v přepravě kyselých znečišťujících látek na velké vzdálenosti s negativním vlivem na vegetaci i živočichy.

Množství celosvětových emisí amoniaku se odhaduje v rozsahu 22-35 milionů tun ročně. Z toho přibližně 1 - 2 mil. tun (5 %) tvoří emise přírodního původu, na nichž se významně podílí chov hospodářských zvířat. V chovatelsky vyspělých zemích se celkové emise amoniaku pohybují v rozsahu 10 - 25 kg dusíku/ha/rok. Tvorba amoniaku souvisí s mikrobiálním rozkladem dusíkatých sloučenin, především močoviny a kyseliny močové, přičemž rozhodující roli hraje hodnota pH podestýlky nebo hnoje. V tomto prostředí se amoniak vyskytuje ve dvou formách, jako plynný NH₃ nebo jako amoniový kationt NH₄⁺. Uvolňování amoniaku je malé, když hodnota pH hnoje je nižší než 7,0 a naopak značné, když hodnota pH je vyšší než 8,0 (Zapletal aj., 2001).

6.2.1. Tvorba amoniaku

Amoniak vzniká především rozkladem močoviny nebo kyseliny močové v exkrementech zvířat. Na tomto rozkladném procesu má významný podíl enzym ureáza (amidohydroláza), kterou produkují hlavně některé fekální mikroorganismy. Ureáza může být obsažena i v některých krmivech např. semena luštěnin a jejich zkrmováním obohacovat exkrementy zvířat. Omezením působení ureázy v exkrementech lze významně omezit a zpomalit rozklad močoviny a snížit tak produkci amoniaku.

Amoniak emitovaný do okolí stájí má celou řadu negativních účinků na životní prostředí. Nejvýrazněji se jeho nežádoucí vliv projevuje odumírání stromů, zejména jehličnanů v blízkosti emisních zdrojů. Vzájemný je v této souvislosti vliv amoniaku na okyselení půd. Podstatou tohoto jevu je skutečnost, že v dešťových vodách v blízkosti zemědělsky využívaných ploch je zjišťován vysoký obsah amoniaku, jehož ionty jsou v půdě mikrobiální činností rozloženy na dusičnany, které snižují pH až na hodnotu kolem 4,0. V tak kyselém prostředí se z půdy jednak vyplavují potřebné živiny a současně se z jílovitých minerálů uvolňují pro půdní a vodní organismy jedovaté kationty hliníku a dalších těžkých kovů, které se pak s živinami vážou do komplexů, které již rostliny nemohou využít a navíc mohou tyto toxické ionty prosakovat i do spodních vod. Významný je rovněž dálkový přenos amoniaku, který může poškozovat ekosystémy poměrně vzdálené od zdroje (Zapletal aj., 2001).

6.2.2. Vliv amoniaku na složení stájového vzduchu

Při nedostatečném přívodu čerstvého vzduchu a jeho rozdělení dochází ve stáji k hromadění škodlivých plynů. Jedná se o výpary (H₂O), oxid uhličitý (CO₂), amoniak (NH₃) a sirovodík (H₂S). Spolu s CO2 a ostatními vlhkými látkami (zdivo, podestýlka, krmivo) vytváří složitý chemický komplex amonných solí, které se vlivem kolísající teploty rozkládají a opětně vážou. Měřením byla prokázána dynamická rovnováha mezi amoniakem a oxidem uhličitým. Přesto, že je NH₃ podstatně lehčí než vzduch, nelze jednoznačně konstatovat, že se hromadí ve vyšších vrstvách ovzduší ve stáji. Největší koncentrace bývají zjišťovány v místech blízkých jeho zdrojům (podestýlka, podlahy, močůvkové žlábky).

S jednotlivými druhy a kategoriemi zvířat a metodami odklizu výkalů je spojen charakteristický zápach. Tento zápach pochází ze směsi mastných kyselin, esterů a aminofenolů, které jsou vnímatelné již v nízkých koncentracích. Ze škodlivých plynů se na zápachu podílí pouze amoniak. Produkce amoniaku ve stájovém prostředí je závislá na době, po kterou ve stájovém prostředí přetrvávají exkrementy hospodářských zvířat, tedy na technologii jejich odklizu. Z tohoto hlediska považujeme vyšší výskyt amoniaku ve stájovém prostředí za indikátor jeho nedostatečné čistoty. Ve stájovém prostředí obvykle kolísá obsah NH₃v ovzduší v rozmezí 0,0001 do 0,003 obj. %, (1 – 30 ppm). S jeho vyššími koncentracemi se obvykle setkáváme ve stájích pro prasata, drůbež a koně a podle Kursy (1998) zde mohou dosahovat hodnot až 0,005 – 0,02 obj. % (50 – 200 ppm).

6.2.3. Vliv amoniaku na zdravotní stav a welfare

Práh vnímatelnosti zápachu pro amoniak leží mezi 0,01 a 0,05 ppm. V rozmezí 30 - 50 ppm lze očekávat známky podráždění spojivek a sliznice dýchacích cest, jakož i zvýšenou vnímavost k infekcím respiračního aparátu v důsledku snížené činnosti řasinkového aparátu. Amoniakální zápach je pak zřetelný a nepříjemný. Při koncentraci NH₃ ve stájovém ovzduší nad 100 ppm se snižuje příjem krmiva a snižují se přírůstky. Při chronickém zatěžování NH₃ve stájovém ovzduší dochází k postupnému navykání zvířat, které se vysvětluje vytvářením lipoidní ochranné vrstvy v alveolech. To však zatěžuje celkovou výměnu plynů a snižuje intenzitu růstu (Svoboda a Drábek 2005).

Kursa (1998) uvádí, že extrémně vysoké koncentrace čpavku 0,1 – 0,15 obj. % (1000 – 1500 ppm) vyvolávají krvácení na sliznicích dýchacích cest, emfyzém plic, poškození CNS s rozvojem křečí, dyspnoí a komatózními stavy. Nejzávažnější je chronické zatížení organismu při překračování maximální přípustné koncentrace, kdy vedle dráždivého účinku na sliznice dochází až k poleptání epitelu sliznic čpavkem rozpuštěným v hlenu nebo tekutině na jejich povrchu. Tím se poruší lokální nespecifická obrana a je uvolněn prostor pro nejrůznější infekce.

U člověka se za nízkých koncentrací amoniaku ve vzduchu objevuje celá řada negativních účinků jako je například kašel, podráždění očí, nosu a hrdla. Při vysokých hodnotách koncentrací mohou vznikat záněty kůže, očí, hrdla a plic. Lidé, kteří přicházejí s amoniakem dlouhodobě do styku mohou mít chronické dýchací potíže, zelený zákal nebo onemocnění rohovky.

Ochodnický a Poltársky (2003) uvádějí povolenou koncentraci amoniaku do 0,002 % obj. tj. 20 ppm, Kursa (1998) pak uvádí nejvyšší přípustnou koncentraci ve všech stájích 0,0026 % obj., tj. 26 ppm.

6.2.4. Metody ke stanovení obsahu NH₃ ve stájovém vzduchu

Podobně jako u oxidu uhličitého můžeme metody pro stanovení obsahu amoniaku ve stájovém vzduchu rozdělit do tří skupin:

1. Metody orientační

2. Metody titrační – analytické

3. Metody fotometrické

4. Metody používané v plynových analyzátorech (elektrochemicky)

6.2.4.1. Orientační metody

1. Stanovení pomocí detekčních trubiček

Při stanovení obsahu amoniaku ve vzduchu pomocí detekčních trubiček postupujeme stejným způsobem jako u ostatních plynů. Používá se pouze jiný typ detekčních trubic s růžovo-fialovou krystalickou náplní, výrobcem označených symbolem NH₃. Po zalomení obou zatavených konců trubice a deseti nasátích 100 ml vzduchu pomocí nasavače odečítáme rozsah barevné změny v náplni trubice (viz obrázek č.64).

Obrázek č.64 Barevná změna v indikátorové trubici po reakci a amoniakem ze stájového vzduchu

Tento způsob stanovení amoniaku je však vzhledem k ceně detekčních trubic poměrně nákladný, a proto v případě nutnosti měření na větším počtu stanovišť nenachází v bioklimatologických měřeních širšího uplatnění.

2. Stanovení pomocí indikátorových papírků

Jde o velmi rychlé, a přitom dostatečně přesné měření. Princip stanovení je založen na vlastnostech amoniaku, který se v plynné formě chová jako zásada, a tedy ovlivňuje i reakci vzduchu s měřícími pH papírky.

Rychlá sada pro stanovení amoniaku (Ammonia quick test kit) je komerčně dodávaný jednoduchý test, který obsahuje nádobku s destilovanou vodou a indikátorový pH papírek (viz obrázek č.65).

Obrázek č.65 Ammonia quick test kit

Po jeho namočení vodou a dostatečné expozici ve stájovém prostředí měřící osoba porovná barevnou změnu indikátorového papírku s přiloženou barevnou stupnicí, na které jsou přímo vyznačeny odpovídající koncentrace amoniaku v stájovém vzduchu v jednotkách ppm. Vzhledem k finančním nákladům a obtížné dostupnosti této sady na našem trhu lze doporučit jako její plnohodnotnou náhradu použití

pH papírků MULTIPHAN Lachema Brno.

Postup při práci s indikátorovými papírky: (video)

- dostatečné navlhčení indikátorového papírku destilovanou vodou

- nejméně 15 – 30 sekund expozice v měřeném prostředí. Z našich měření vyplývá doporučení s papírkem pohybovat z důvodů jeho lepšího kontaktu s analyzovaným vzduchem.

- porovnání zbarvení papírku s přiloženou barevnou stupnicí dle obrázku č.66 a následné vyhodnocení obsahu amoniaku ve vzduchu podle následující tabulky:

Tabulka č.5 Přibližné hodnoty amoniaku v ovzduší v závislosti na pH

pH	6	7	8	9	10	11
NH₃ [ppm]	0	5	10	20	50	100

Obrázek č.66 Zabarvení indikátorových pH papírků po expozici ve stájovém ovzduší

6.2.4.2. Analytická – titrační metoda (metoda odměrného stanovení)

Podstata zkoušky (ČSN 83 4728 část 3)

1. Amoniak se izoluje ze vzorku absorpcí v roztoku kyseliny sírové. Alikvotní část se destiluje s vodní parou v Parnas-Wagnerově přístroji a uvolněný amoniak se pohlcuje v odměrném roztoku kyseliny sírové. Přebytek kyseliny se stanoví titrací odměrným roztokem hydroxidu sodného na methyl-červeň nebo směsný indikátor dle Tashira.

2. Metody se užije ke stanovení obsahu amoniaku od 400 do 20 000 mg.m^-3 při objemu plynného vzorku 50 l. Rozsah je možno rozšířit úpravou objemu vzorku při odběru.

3. Stanovení ruší těkavé aminy

Výpočet:

Obsah a amoniku (c_NH3) v mg.m^-3 suchých odcházejících plynů za normálních podmínek se vypočítá podle vzorce:

kde V_NH3 je objem NH₃ za normálních podmínek, ekvivalentní obsahu amoniaku ve vzorku, v l. U obsahu do 3g.m^-3 může být V_NH3 zanedbán.

Metoda je dostatečně přesná, avšak vzhledem k její časové a provozní náročnosti se v praxi téměř nepoužívá, její využití je omezeno výhradně pro experimentální účely.

6.2.4.3. Metoda fotometrického stanovení

Podstata zkoušky (ČSN 83 4728 část 4)

Amoniak se izoluje ze vzorku absorpcí v roztoku kyseliny sírové. Z alikvotní části roztoku se v mikrodestolačním aparátu oddestiluje amoniak a pohltí ve vodě. Obsah amoniaku v destilační předloze se stanoví fotometricky za použití Nesslerova činidla.

Rozsah užití:

Metody se užije ke stanovení obsahu amoniaku od 1 do 400mg.m^-3 při objemu plynného vzorku 50 l.

6.2.4.4. Metoda potenciometrická

Podstata zkoušky (ČSN 83 4728 část 5)

Amoniak se izoluje ze vzorku absorpcí v roztoku kyseliny sírové. Obsah amonných iontů se zajistí na základě potenciálu selektivní amoniakové elektrody, který se ustaví při jejím ponoření do vhodně zředěného roztoku vzorku.

Rozsah užití:

Metody se užije ke stanovení obsahu amoniaku od 5 do 20000 mg.m^-3 při objemu plynného vzorku 50 l.

6.2.4.5. Elektrochemické metody

Elektrochemické metody využívá mnoho typů senzorů. Pro analýzu plynů jsou to zejména senzory ampérometrické a galvanometrické. Elektrochemické senzory se uplatňují především při měření koncentrace kyslíku a při měření nízkých koncentrací některých toxických plynů.

Ampérometrické senzory jsou založeny na měření proudu procházejícího mezi dvěma elektrodami ponořenými do roztoku elektrolytu. Do měřicího obvodu je zapojen zdroj stejnosměrného napětí. Hodnota vloženého napětí musí odpovídat tzv. limitnímu proudu určované složky v měřeném médiu. Velikost limitního proudu je funkcí koncentrace měřené složky (viz obrázek č.67).

Obrázek č.67 Schéma elektrochemického senzoru s pevným elektrolytem

Galvanometrické senzory využívají princip galvanického článku. Elektrodový systém je oddělen od analyzovaného média permeabilní membránou, vyrobenou např. z teflonu, polypropylenu či silikonového kaučuku. Membrána je propustná pouze pro plyny, nikoliv pro vodu a ionty.

Elektrochemické senzory různých výrobců se mohou lišit elektrolytem, který bývá většinou vodný, ale i organický, dále tvarem, přístupem plynu k měřicí elektrodě a počtem elektrod. Pro základní funkci senzorů postačují dvě již popsané elektrody, u přesnějších senzorů se obvykle přidává třetí, referenční elektroda, která se neúčastní elektrochemických dějů. Je určena ke stabilizaci potenciálu pracovní elektrody a umožňuje rozšířit lineární oblast měření. Elektrochemické senzory se oproti katalytickým a polovodičovým vyznačují velmi dobrou selektivitou. Přesto se v určitých případech projevuje citlivost i na jiné látky, než pro které jsou určeny. Do jisté míry ji lze odstranit aplikací katalyzátorů, vhodným nastavením pracovního potenciálu, použitím speciálních filtrů nebo softwarově. Nevýhodou elektrochemických senzorů je dosti krátká životnost, která se pohybuje od jednoho roku do tří let.

Oblast použití elektrochemických senzorů je velmi široká. Uplatňují se v přenosných i stabilních analyzátorech a v monitorovacích zabezpečovacích systémech, kde slouží k monitorování toxických látek v ovzduší (např. CO v garážích, NH₃ a freony v chladírenských prostorách apod.). Společně s pelistory a polovodičovými senzory se využívají v multifunkčních analyzátorech, které se osazují několika typy senzorů. Například multifunkční přenosný přístroj MX21 firmy Oldham může být vybaven až čtyřmi různými senzory pro simultánní měření čtyř různých složek ve vzorku plynu. Podobné možnosti poskytuje i přenosný přístroj Multiwarn firmy Dräger.

6.3. Sirovodík – H₂S (sulfan)

Sirovodík je silně páchnoucí silně toxický plyn. Jde o vodorozpustný plyn, těžší než vzduch. Vzniká při hnilobných procesech – anaerobním rozkladem organických látek, zejména bílkovin s vyšším obsahem sirných aminokyselin. Ve stájovém prostředí se s tímto plynem můžeme setkat u zaroštovaných ustájení, kdy při zdržení tekutého hnoje v podroštových prostorech dochází k jeho vyšší produkci. K vniknutí nahromaděného plynu nad plochu roštů do životní zóny zvířat pak může dojít při odklizu tekutého hnoje nebo při špatně řešeném (zejména podtlakovém) způsobu větrání, kdy plyn může být z podroštových prostor nasát do stájového prostředí. Ve stájích s kompaktní podlahou se s výskytem sirovodíku setkáváme zcela ojediněle, a to pouze v případě, že zvířecí exkrementy dlouhou dobu přetrvávají ve stájových prostorách, a mohou se tedy v nich ve větší míře rozvinout hnilobné pochody. Ze zoohygienického hlediska tedy sirovodík považujeme jednoznačně za indikátor hnilobných pochodů při velmi hrubém zanedbání hygienické péče.

6.3.1. Vliv sirovodíku na zdravotní stav a welfare

Podle Kursy (1998) vniká sirovodík do organismu dýchacími cestami. Při vysokých koncentracích mají případné otravy zpravidla perakutní průběh neboť dochází k ochrnutí dýchacího centra a kardiovaskulárního systému. Sirovodík má podobně jako amoniak metatoxický účinek (dlouhodobý účinek zvýšené, netoxické koncentrace jedů), který se projevuje tím, že připravuje podmínky pro jiná (zejména infekční) onemocnění. Přímý účinek sirovodíku na sliznice není tak významný jako u čpavku. Účinek sirovodíku potencují i jiné stájové plyny a vysoká vzdušná vlhkost. Nebezpečný je jeho kumulativní charakter, kdy se při vdechování nízkých koncentrací sirovodík v organismu zadržuje a dochází k chronickým otravám, které se projevují celkovou slabostí, poklesem živé hmotnosti, pocením, konjunktivitidami a katary horních cest dýchacích.

Ochodnický a Poltársky (2003) uvádějí jako nejvyšší přípustnou koncentrace sirovodíku ve stájích pro hospodářská zvířata je do 0,001 obj. % (, 2003).

6.3.2. Metody ke stanovení obsahu H₂S ve stájovém vzduchu

Orientační metody – indikátorové trubice

Obrázek č.68 Detekční trubice pro stanovení H₂S

Plynové analyzátory – elektrochemické metody