One of the harmful substances produced by livestock manure is ammonia (NH3), which is emitted at a high rate. Additionally, NH3 reacts with sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) in the atmosphere to produce fine particulate matter (PM2.5). However, the management and countermeasures for NH3 in livestock facilities were found to be inadequate. To establish effective measures, an NH3 emission factor that complies with certified methodologies is required. This study calculates the emission factor by monitoring NH3 concentration and ventilation between September 2022 and May 2023 in a mechanically-ventilated enclosed facility. The data measurement was performed in accordance with the VERA test protocol from Europe, and NH3 concentrations were monitored in real-time using photoacoustic spectroscopy measurement equipment. The average NH3 concentrations for Rooms 1, 2, and 3 during the entire period were measured at 0.96 ± 0.39 ppm, 1.20 ± 0.57 ppm, and 1.34 ± 0.71 ppm, respectively, with an overall average of approximately 1.17 ± 0.49 ppm. The average ventilation was recorded at 2,782.0 ± 1,510.4 m³/h, with an average internal temperature of 26.0 ± 1.5 °C and a relative humidity of 63.9 ± 5.2%. The average emission factor per room was calculated as 0.14 ± 0.03 g/day/pig for Room 1, 0.19 ± 0.07 g/day/pig for Room 2, and 0.15 ± 0.05 g/day/pig for Room 3. Ultimately, this study determined the average NH3 emission factor for the weaned pig facility to be 0.16 g/day/ pig.

This study evaluated the effectiveness of odor reduction when spraying inside the Bio-curtain (hereinafter referred to as curtain) according to the exhaust fan operating rate. Spraying is a main factor affecting the ability to odor reduction of curtains. The curtain (total area: 37.9m3) was constructed with two layers of light-shielding screens stretched over a rectangular parallelepiped structure installed around an exhaust fan (630 mm) on the side wall of a pig barn. Air samples for odor analysis were collected from inside the pig barn and outside the curtain. The main odorous compounds such as volatile fatty acids, phenols, indoles, and ammonia were measured. The odor reduction effectiveness was evaluated by total odor activity values (TOAVs) summed to the odor activity values of each odorous compounds. Depending on the exhaust fan operating rate, the reduced rate of TOAVs gradually decreased to the range between 15.67% and 68.80%. Because the contact time between the spraying liquid and the air velocity of the exhaust fan becomes shorter (or there is a reduction in liquid to gas flow ratio) as the exhaust fan operating rate increases. The results of this study can be used as basic data for research into spraying conditions to improve the odor reduction effectiveness of curtains.

This study evaluates the ammonia (NH3) reduction effect of Bio-curtains (hereinafter referred to as curtains) utilized for odor control in pig farms based on the distance outside the curtain and the spraying condition. The curtain (total area: 37.9m3) was constructed with two layers of light-shielding screens stretched over a rectangular parallelepiped structure installed around a ventilation fan (630 mm) on the side wall of a pig barn where 48 finishing pigs were reared. The real-time NH3 concentration was measured by using a photoacoustic spectrometer. In the first part of this study, the NH3 measurement position for each side of the curtain was selected based on the lowest standard deviation among 4 to 8 initial sampling points on the surface of the curtain and utilized for both experiments of distance and spraying. In the experiment concerning the distance outside the curtain, ammonia concentration decreased by 17.45% at 2m compared to the distance at 5 cm and by 6.94% at 4m compared to 2m on average. In contrast, the NH3 reduction rate for each distance compared to the ventilation fan was the lowest at the 100% operating rate in which the exhausted NH3 concentration from the ventilation fan was low. At this time, the spraying mist on the inside of the curtain increased the NH3 reduction rate by 4.98 to 10.36% compared to the non-spraying condition. Consequently, the NH3 be reduced as distance outside the curtain increases due to the diffusion effect caused by the surrounding wind and the spraying mist on the inside curtain on the dissolution of NH3.

Ammonia (NH3) is a basic gas in the atmosphere and is known to play an important role in producing adverse health and environmental effects. Atmospheric NH3 causes stunted livestock growth, decreased visibility, and induces lung diseases when high concentrations occur. In addition, atmospheric NH3 reacts with acidic species (sulfuric acid, nitric acid, etc.) and produces secondary inorganic aerosol. In this study, the NH3 concentration and ventilation of Rooms 1 to 3 inside a sow facility were measured during the period from March 25 to May 31, 2021. It was difficult to conduct long-term field experiments at housing where pigs are raised. However, in order to improve the accuracy and reliability of the data, repeated experiments were conducted in three pig rooms in the same environment. The average concentration of NH3 in Rooms 1 to 3 was measured to be 7.6 ± 2.7 ppm, 8.2 ± 2.8 ppm, and 8.2 ± 2.7 ppm, respectively. The average internal temperatures were 21.0 oC, 21.2 °C, and 21.8 °C, and the internal humidity was 49.3%, 49.2%, and 49.2%, respectively. The ventilation per pig in Rooms 1 to 3 was measured as 60.4m3/hour∙pig, 62.5m3/hour∙pig, and 64.9m3/hour∙pig, respectively. At this time, NH3 emissions from Rooms 1 to 3 were found to be 6.9 ± 0.8 g/day∙pig, 7.9 ± 1.5 g/day∙pig, and 8.2 ± 1.3 g/day∙pig, respectively. As a result of the correlation analysis, the NH3 concentration was analyzed as producing a negative correlation between the ventilation (r=-0.73) and the internal temperature (r=-0.60) increase. Finally, as a result of calculating the national NH3 emission factor, the NH3 emission of one sow room in spring was 7.7 ± 1.4 g/day∙pig, and the NH3 emission of one year was 2.8 kg/ year∙pig.

Several analytical measurement techniques have been developed over the years for ammonia (NH3). However, the field monitoring of NH3 still remains a significant challenge owing to the wide range of possible environmental conditions and NH3 concentration. In this regard, it is imperative to ensure the quality control of techniques to measure the NH3 emission levels reliably. A present study was conducted to compare the five analytical methods for the measurement of atmospheric NH3 via validation tests under laboratory and field conditions. The analytical instruments applied in the present study were based on wet chemistry, gas detection tube, electrochemical sensor, photoacoustic spectroscopy, and cavity ring-down spectroscopy. The reproducibility and linearity of all the analyzed methods were observed to be high with the relative standard deviation and coefficient of determination (R2) being 10% and > 0.9, respectively. In the case of wet chemistry and high NH3 concentration, the measured NH3 results were found to be close to the actual standard gas levels. Response times of electrochemical sensor showed faster from the instruments utilized more than one year and the high NH3 concentrations. In the field tests, NH3 concentration showed higher in the manure storage tank compared with the pig-pen. In both cases, the NH3 concentration levels measured by gas detection tube were found to be quite different from that of wet chemistry. It was proposed that such differences in NH3 concentration could arise due to the inherent instrumental characteristics and the variations in air velocity during sampling/measurement. The periodic instrumental maintenance, verification, replicate analyses, and suitable consideration of environmental factors should be considered for a more reliable measurement of NH3 concentration under real field conditions.

In the present study, we evaluated the effect of pH modulation on concentrations of odorous compounds and pollutants in pit slurry from pig operation building. A slurry sample was taken from the pit of a pig operation building where 50 finishing pigs [(Landrase × Yorkshire) × Duroc] were kept. Three levels of pH (6, 8 and 10) were measured and adjusted daily during the incubation periods using chemical reagents of 1 N HCl or 3 N NaOH. Concentrations of odorous compounds and pollutants were analyzed from slurry incubated for 7 days. When these material concentrations were compared with the pH 8 slurry which was the pH of pit slurry, levels of short chain fatty acids, indoles and total organic carbon were reduced 7%, 68% and 2%, respectively, in the pH 6 treatment (P<0.05). Ammonium nitrogen, phenols and total nitrogen concentrations were lower by 31%, 18% and 17%, respectively, than with the pH 10 slurry (P<0.05). When the odor contribution in pH treatments was assessed according to the odor activity value, it was found to be 23% lower in the pH 6 treatment compared with pH 8. The pH modulation would affect odor emissions and microbial activity from pit slurry. Although not all odorous compounds showed the reduction effect with the same pH control, this study can be effectively used as base data when using additives for pH control.

The objective of this experiment was to evaluate the effect of Chamaecyparis obtus extract to reduce odor emissions released from the swine feeding operations. Finisher pigs [Landrace × (Yorkshire × Duroc)] with an initial body weight averaging 50 kg were housed separately in two rooms with eighty eight pigs in each room at a swine feeding operation site. C. obtus extract was sprayed in the room by ceiling sprayer for one minute at twice per day during two months. Concentrations of odorous compounds from air in the room of the swine feeding operation were analyzed at four times during two months. Levels of butyric acid, valeric acid, i-butyric acid, ivaleric acid, skatole, methylmercaptan, and trimethylamine tended to decrease in C. obtus extract spray treatment group compared to the non-spray treatment group (P > 0.05). Odor activity values of butyric acid, valeric acid, skatole and trimethylamine were higher than other odorous compounds and decreased by 72%, 76%, 54% and 20%, respectively, in C. obtus extract spray treatment group compared to the non-spray group. Taken together, C. obtus extract showed an odor reducing capability in the air of a swine feeding operation suggesting that it possesses anti-bacterial properties as well as having a dust removal and masking effect.

Odor in pig manure affects the distribution of the manure over grass and crop fields as fertilizer. The objective of this study was to investigate the effect of different types of microbes (Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilis and Rodobacter capsulata) and incubation temperatures (20℃ and 35℃) on the levels of odorous compounds in pig manure. Pig manure was incubated with 0.03% microbes (v/v) at temperatures of 20℃ or 35℃. At incubation temperature of 20℃, the addition of Rodobacter capsulata significantly (p<0.05) decreased the levels of indoles and volatile fatty acid (VFA). At incubation temperature of 35℃, the addition of any microbes of the three used in this study did not significantly (p>0.05) affect the levels of odorous compounds. When incubation temperature was increased from 20℃ to 35℃, levels of odorous compounds were significantly (p<0.05) increased. Taken together, these results suggest that Rodobacter capsulata could be utilized to reduce odor from pig manure in the spring and fall when the average temperature is around 20℃. However, alternative odor-reducing technology is needed to be developed to apply onto pig manure during the hot summer season (35℃).

비육돈사의 슬러리에 함유된 악취물질의 농도를 계절별로 비교하여 초지 및 농경지에 살포되는 분뇨의 악취강도를 예측하고자 수행되었다. 1.비육돈사의 슬러리에 함유된 휘발성유기물의 계절별 농도 비교페놀류 중 p-크레졸 농도는 봄, 여름 및 가을에 차이가 없었지만, 페놀, 인돌 및 스카톨 농도는 여름과 가을에 비해 봄에 높았다(p<0.05). 돼지 슬러리의 경우 p-크레졸과 스카톨이 악취강도에 큰 영향을 주기 때문에 계절에 따른 휘발성유기물의 악취강도 차이는 크지 않을 것으로 판단된다. 2.비육돈사의 슬러리에 함유된 휘발성지방산의 계절별 농도 비교휘발성지방산의 경우 악취강도가 높지 않은 단쇄지방산의 농도는 봄철이 여름과 가을보다 높았으나(p<0.05), 악취강도가 상대적으로 높은 이성체지방산의 농도는 계절별로 숫자적인 차이는 보였지만 통계적인 차이는 없었다(p> 0.05). 계절에 따라 휘발성지방산이 악취강도에 미치는 영향은 높지 않을 것으로 판단된다. 결과적으로 봄철에 악취물질의 농도가 더 높은 것은 온도, 환기 및 돈사내부로 유입되는 물의 양에 의한 것으로 추정되며, 여름철은 슬러리에서 생성되는 악취농도 보다 환기에 의해 휘산되는 양이 많아서 슬러리의 악취농도가 감소되거나 증가되지 않았을 가능성이 있는 것으로 판단된다. 이상의 연구결과를 종합하면 비육돈사의 슬러리를 초지 또는 농경지에 살포하였을 때 계절에 의한 악취강도의 차이는 크지 않을 것으로 기대된다.

초지 또는 농경지에 살포되는 퇴비와 액비에 의해 발생될 수 있는 악취민원에 대처하기 위하여, 돼지의 분과 뇨에 존재하는 악취물질 농도를 비교 분석하였다. 1.비육돈의 분과 뇨에 함유된 휘발성유기물의 농도 비교페놀, p-크레졸 및 페놀류 농도는 분 보다 뇨에서 높았으며(p<0.05), 분 보다 뇨에 축적된 비율이 페놀은 138배, p-크레졸은 545배 높았다. 인돌 농도는 분 보다 뇨에서 높았으며, 스카톨은 뇨 보다 분에서 높았다(p<0.05). 휘발성유기물은 대부분 뇨로 배설되었으며, 이 중 농도 및 악취강도가 가장 높은 물질인 p-크레졸이 뇨에 많이 함유되어 있다. 돼지 분뇨를 고액분리 하였을 때 퇴비로 이용되는 고체보다 액비로 이용되는 액상물질에서 악취가 훨씬 강할 것으로 예측된다. 2.비육돈의 분과 뇨에 함유된 휘발성지방산의 농도 비교아세트산과 단쇄지방산 농도는 분 보다 뇨에서 높았으며 (p<0.05), 부티르산과 프로피온산은 차이가 없었다(p> 0.05). 이성체지방산 중 I-부티르산의 농도는 뇨 보다 분에서 높았지만(p<0.05), I-발레르산과 이성체지방산은 차이가 없었다(p>0.05). 휘발성지방산 중에서 아세트산과 프로피온산은 분에서 각각 65와 20%, 뇨에서는 각각 93과 4%로 휘발성지방산의 대부분을 차지하였지만 아세트산과 프로피온산을 포함하는 단쇄지방산은 악취강도가 낮다. 반면에 악취강도가 상대적으로 높은 이성체지방산은 분과 뇨 간에 차이가 없기 때문에 휘발성지방산이 악취강도에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 판단된다. 이상의 연구결과를 종합하면, 돼지 분뇨의 악취물질 중 악취강도가 높은 p-크레졸은 뇨에 많이 함유되어 있기 때문에 퇴비와 액비 생산과정 중 액상처리 시 악취강도가 매우 높을 것으로 추정된다. 다만, 악취강도는 휘발성지방산의 농도 변화에 따라 차이가 있을 것으로 생각된다.

양돈 사료에 발효탄수화물을 첨가하여 돼지의 슬러리에 서 악취물질의 농도를 평가하였다. VFA 분석결과, 분뇨의 SCFA 농도는 대조구, 땅콩껍질, 아몬드피 및 골든화이버 구에서 각각 1,893, 1,591, 1,433 및 1,319 ppm으로 대조구 에서 가장 높았고(p<0.05), 아몬드피와 골든파이버 구에서 가장 낮았다(p<0.05). VFA의 구성을 살펴보면 SCFA 중에 서 아세트산의 비율이 가장 높으며, 다음으로 프로피온산, 부티르산, BCFA 순으로 낮았다. BCFA의 농도는 대조구, 땅콩껍질, 아몬드피 및 골든화이버 구에서 각각 98, 92, 78 및 74 ppm으로 대조구에서 가장 높았고(p<0.05), 골든화이 버 구에서 가장 낮았다(p<0.05). VOC 분석결과, 분뇨의 페 놀류 농도는 대조구, 땅콩껍질, 아몬드피 및 골든화이버 구 에서 각각 97.3, 47.0, 54.3 및 33.3 ppm으로 골든화이버 구 에서 가장 낮았으며, 대조구에서 가장 높았다(p<0.05). 그 리고 p-크레졸 농도가 페놀류 농도의 93~96%를 차지하였 다. 인돌류 농도는 대조구, 땅콩껍질, 아몬드피 및 골든화 이버 구에서 각각 1.8, 1.3, 1.2 및 1.0 ppm으로 발효탄수화 물 처리구간에 차이가 없었으며(p>0.05), 대조구에서 가장 높았다(p<0.05). NH4 +-N의 농도는 대조구, 땅콩껍질, 아몬 드피 및 골든화이버 구에서 각각 1,395, 995, 995 및 836 ppm으로 대조구에서 가장 높았으며, 골든화이버 구에서 가 장 낮았다(p<0.05). 가축의 장내 또는 슬러리에서 발효과정 동안 미생물이 성장을 위해 필요로 하는 에너지가 제한요 소로 작용되면, 미생물은 단백질을 에너지원으로 이용하기 때문에 많은 아미노산이 분해되어 악취물질이 증가 될 수 있다. 따라서 다른 처리구에 비하여 골든화이버 구에서 VOC의 농도가 가장 낮은 것은 골든화이버의 높은 NDF 함량으로(Getachew et al., 2004) 단백질 발효보다 탄수화 물 발효가 활발하게 일어나 악취물질의 농도가 낮았다고 판단된다.

본 연구는 양돈 슬러리의 악취물질 감소에 효과가 있는 것으로 확인된 물질의 효능을 비교분석하기 위하여 수행되 었다. 페놀류 농도는 고추냉이와 아몬드피 구에서 낮았고, 인돌류 농도는 아몬드피 구에서 가장 낮았다(p<0.05). 따라 서 슬러리에 아몬드피를 첨가하면 VOC 농도가 감소되었 다. SCFA 농도는 팽이버섯폐배지와 아몬드피 구에서 높았 고, BCFA 농도는 대조구에 비해 다른 모든 처리구에서 낮 았다(p<0.05). 또한 슬러리의 pH는 팽이버섯폐배지와 아몬 드피 구에서 낮았다(p<0.05). 따라서 팽이버섯폐배지 또는 아몬드피를 슬러리에 첨가하면 SCFA 농도는 증가되고 BCFA 농도는 감소되는 것으로 나타났다.

양돈 산업에서 냄새 관리는 생산성, 돼지 생산에 따른 수익성 및 지속 가능성 여부 등 다양한 측면에서 영향을 미친다. 따라서, 양돈 산업에서 발생되는 불쾌한 냄새 발생을 최소화하고 효과적으로 제거할 수 있는 방법으로 다양한 냄새 저감 미생물을 이용한 축산환경개선제에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 이처럼 미생물 제제는 배설량 감소에 의해 유해가스 발생 억제, 사육환경 개선을 통한 생산성 향상 및 환경개선 효과를 기대할 수 있다. 특히, Bacillus 속은 항균성 물질을 세균의 세포 밖으로 분비하여 병원균에 대한 길항작용이 있으며, Bacillus amyloliquefaciens 는 유기물 분해, 인산 및 질산화합물 분해, 유해가스 제거 및 항생물질 생성 등의 특징을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 돈분으로부터 분리된 Bacillus amyloliquefaciens 와 Bacillus butanolivorans 두 미생물을 이용하여 NH3 저감을 위한 기초실험으로서 연구하였다.

최근 들어 축산업의 규모 확대, 혁신도시건설로 인한 인구이동의 결과 농촌지역 지자체의 냄새 관련 민원이 급증하는 추세이다. 축산냄새의 저감을 위해서는 몇 가지 동원 가능한 수단을 거론할 수 있으나 현재 우리나라의 축산농가 실정을 고려해 볼 때 가장 현실적인 방법은 미생물을 이용한 방법이라고 할 수 있다. 우리나라 양돈의 경우 유럽, 미국의 경우와 달리 한가족이 운영 가능한 소규모(1000천두)의 농장이 다수를 차지하고 있는데 이러한 영세한 규모에서 활용 가능한 냄새저감 방법으로는 미생물제재의 돈사바닥 살포를 거론할 수 있으며 실제 많은 농가에서 이를 활용하고 있다. 그러나 앞서 언급한 축산선진국들의 경우 환경개선을 목적으로 미생물을 이용하는 경우는 많지 않다. 본 고찰에서는 축산냄새저감을 목적으로 과거 선진국에서 이루어진 미생물 활용의 예를 거론하고 우리나라와 차이점이 무엇이며 또한 그 원인이 무엇인지 논의하였다. 아울러 축산냄새저감을 위해 장래에 수행이 필요한 연구를 제시하였다.

가축의 장관 내에서 분비된 요소는 분해 효소에 의해 NH3 가스로 분해되고, 발생된 NH3 가스는 가축의 성장을 저해할 수 있으며, 밀폐된 공간에서는 호흡기 계통의 질병을 유발할 수 있다고 알려져 있다. 이처럼 분뇨에서 발생되는 NH3 가스는 축산 농가뿐만 아니라 주변 농가에 많은 피해를 주고 있어 효율적으로 제거해야 한다. 분뇨와 같은 유기물로부터 생성되는 악취는 생물학적 과정에 의해 기인이기 때문에 미생물을 이용하여 악취제거를 하는 것은 분뇨 내의 미생물 다양성 변화를 통해 악취저감을 시도하려는 많은 연구들이 진행되었고, 악취제거 미생물은 30개 속 100여 종의 균주가 보고되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 돈분으로부터 분리 된 Bacillus butanolivorans를 이용하여 생물학적 처리방법을 적용하기 위한 기초실험으로서 최적성장 조건 및 NH3 저감능을 관찰하였다.