海南省畜禽粪便资源分布及总量控制研究

为了评估海南省畜禽粪污资源总量及其对环境的影响,以环保部发布的区域畜禽产排污系数为基础,利用2011年的统计数据,研究海南省的畜禽粪便资源总量、COD区域分布及耕地的氮、磷负荷,并以欧盟的耕地氮施用标准对海南省畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2011年海南省畜禽粪便总量达1 741.75万t,海口、文昌、万宁、定安、澄迈、儋州和乐东7市县粪便资源超过1.00万t;全省单位面积耕地氮、磷平均负荷为192.72 kg/hm2和54.80 kg/hm2,除海口、临高、东方、乐东、琼中、白沙和昌江7个市县外,其他县市高于欧盟的限量标准;全省畜禽养殖环境容量为1 925.11万头猪当量（以N为基准）,实际养殖总量比畜禽养殖环境容量高13.01%,约有11个市县超过本省环境容量。研究结果为区域畜禽养殖总量控制、合理布局和粪污的综合利用提供了决策依据。     

模辊式生物质颗粒燃料成型机性能试验

针对模辊式成型机在生产生物质颗粒燃料过程中存在能耗高等问题,以玉米秸秆为原料,研究成型机模辊间隙、主轴转速和模孔直径等参数对生产率、吨燃料能耗、颗粒燃料的成型率、机械耐久性和颗粒密度等的影响。结果表明：模辊间隙仅对成型率有影响,间隙为0.2mm最优。吨燃料能耗和颗粒密度随主轴转速增大而减小;模孔直径大,生产率高,吨燃料能耗低,颗粒密度小;为保证生产率,主轴转速应大于等于160r/min。不同因素试验,颗粒燃料的成型率大于95%,机械耐久性大于96%,均符合生物质颗粒燃料要求。     

秸秆物料力学特性试验台及其测控系统的研制

为研究秸秆物料力学特性,解决秸秆加工机具参数优化设计等问题,设计研制了一种用于进行秸秆物料力学特性试验的装置,该装置主要有加速系统、数据采集系统和控制系统三部分组成,采用了先进的数据采集分析系统和高速摄影技术,结构简单,操作简便。经过试验表明,利用该测试系统可以对秸秆物料进行破碎加工组合设计试验,研究物料的机械力学特性,探讨秸秆破碎机理,为开展这方面研究提供了一种可靠、有效的方法和工具。     

海南省农业领域碳排放时空分布与预测

为探究海南省碳排放的时空分布特征,以海南省农业领域碳排放情况为研究对象,基于2016—2020年海南省农业年鉴数据,从种植业、养殖业、渔业和农用能源等4个方面入手,采用IPCC碳排放计算方法,分别计算全省与各市县农业年碳排放总量和碳排放强度。结果表明：海南省农业领域碳排放总量历年变化幅度较小,2018年海南省农业领域碳排放总量（以碳当量计）达到最大为495.69万t,种植业和农用能源碳排放所占比例最大,分别为61.62%和31.29%;海岛特点导致海南省农业领域碳排放总量在地域上存在明显差异,海口、文昌、琼海、澄迈、临高、儋州地区等沿海县区农业领域碳排放量远大于岛中央地区,呈现北高南低、外高内低的特点;海南省及各市县区农业领域碳排放强度逐年下降,2020年全省农业领域碳排放强度（以碳质量计）降低至0.26 kg/亿元,降低速度超过全国平均水平。在目前农业发展场景下,海南省已基本实现农业领域碳达峰,碳排放总量与碳排放强度虽处于高位,但在未来几年内仍会不断下降。     

我国农业绿色发展现状与典型模式 ——基于第1批国家农业绿色发展试点先行区的数据

近年来,我国农业资源环境保护与生态建设支持力度不断加大,农业绿色发展取得了积极进展。国内外实践证明,绿色发展已成为世界各国农业发展战略的核心,也是我国农业发展的必由之路和必然趋势。从空间布局优化、资源节约利用、产地环境保护治理、生态系统养护修复、农村人居环境整治等多角度,对我国农业绿色发展的现状进行总结;以第1批40个国家农业绿色发展试点先行区为分析对象,通过数据统计和案例分析总结农业绿色发展先行先试的总体现状,提炼出5种典型农业绿色发展模式,即全域农业绿色发展模式、都市现代绿色农业发展模式、现代生态循环农业发展模式、旱作节水农业发展模式和生态畜牧业发展模式,并针对目前存在的问题提出扩大试点范围、谋划支持政策、健全考核机制等对策建议。     

好氧发酵过程中臭气产排和原位控制技术研究进展

好氧发酵过程产生大量无机和有机挥发性物质,其中无机物NH₃、H₂S和部分挥发性有机物是主要恶臭物质,不仅污染环境且危害人体健康。结合国内外研究现状,本研究总结好氧发酵过程臭气的产生机理及影响因素,重点分析不同或相同原料产生臭气种类,同时结合VOCs排放标准及部分恶臭嗅阈值,提出好氧发酵应重点关注苯系类和含硫化合物这两类物质;比较分析了优化工艺参数和原位除臭添加剂对臭气产排控制效果和机制,今后应重点关注VOCs原位控制技术方面的应用研究及高效复合除臭剂研发,为好氧发酵臭气减排提供理论依据。     

秸秆炭定向调控工艺优化试验

秸秆炭化是秸秆综合利用的重要技术路径,秸秆炭品质是市场化推广的主要指标,其生产工艺调控是关键。该研究依托连续式作物秸秆炭化联产系统,设计炭化工艺正交试验,对生产的秸秆炭测算其热工特性参数和燃烧特性参数,以秸秆炭产量、燃料比、碱性指数和无量纲综合燃烧指数等指标为秸秆炭的品质评价指标,利用灰色关联分析法和综合品质评分法对评价指标和影响因素进行分析,通过CCD中心复合试验设计的响应面法优化秸秆炭定向调控生产工艺。研究结果表明:温度是影响秸秆炭品质的首要因素,除秸秆炭产量外的五种秸秆炭品质评价指标重要性排序为,综合燃烧指数、碳氢原子含量比、燃料比、碱性指数、高位热值,生产的秸秆炭品质稳定,接近于烟煤燃烧品质。CCD响应曲面优化后的最佳工艺参数为,铡切后的玉米秸秆经600℃保温炭化50 min后,秸秆炭产量为53.05%,其综合燃烧指数为0.726 6。经验证试验,试验值与预测值相差不足0.2%,拟合模型和响应曲面优化法准确可行,且最优炭化工艺生产的秸秆炭燃烧品质有大幅度提升。通过该研究的炭化工艺可定向调控秸秆炭品质,形成了可复制推广的高品质燃料化秸秆炭精准定向调控方法,为连续式生物质炭化设备的推广应用提供支撑。     

储存方式对生物质燃料玉米秸秆储存特性的影响

为了解不同储存方式对农作物秸秆理化特性变化规律的影响,该文针对整株、打捆、粉碎3种预处理方式、且分别储存在露天、覆盖、密封条件下的秸秆进行为期5个月的试验研究。结果表明,粉碎秸秆的全水分、灰分较高,分别比整株与打捆秸秆高出约3.46%、3.83%与5.95%、4.62%;但挥发分较整株、打捆秸秆分别低5.81%、4.47%;密封储存全水分、灰分较露天、覆盖储存高,挥发分较露天、覆盖储存低。秸秆储存期间,温度平均值变化不明显,极差仅在3.24~3.71℃之间,温度最高值可达50℃左右,故应保持良好的通风。发热量与全水分呈负相关变化,与整株和打捆秸秆相比,粉碎秸秆发热量下降约1 000 k J/kg左右。秸秆长期储存时,应优先选择整株或打捆秸秆,露天和覆盖储存则需要进一步研究。     

牛粪水酸化贮存过程中氮形态转化的特性研究

近年来,随着畜禽养殖规模化的快速发展,养殖粪水的处理和利用已成为养殖业健康发展的难点和热点,粪水酸化技术是通过向粪水中添加酸化剂以降低氨气排放,减少粪水贮存中氮素损失的技术,目前此技术已经在丹麦等国推广应用,但中国对此技术的研究尚未起步,为探究粪水酸化固持氮素的效果,该研究以硫酸和明矾为粪水酸化剂,以固液分离前后奶牛粪水为处理对象,通过向粪水中添加酸化剂降低粪水pH值至6.0,分析粪水贮存中氨气排放、氮素转化以及粪大肠菌群数等指标,探索粪水酸化贮存过程氮形态转化机理。研究表明:向养殖粪水中添加酸化剂可降低6.3%~11.1%的总氮损失,能够降低粪水贮存初期中氨气的排放,同时有效抑制了奶牛粪水中粪大肠菌群的活性,使其更易达到无害化处理。酸化剂的加入一方面抑制粪水中微生物作用下的有机氮向无机氮素的转化,提高粪水贮存中有机氮的含量,减少铵态氮的产生量,另一方面酸化剂与粪水中的铵态氮结合生成稳定的铵盐,抑制了粪水中铵态氮向氨气转化的化学平衡,降低了粪水中因氨气排放导致的总氮损失,从而达到减少粪水贮存中氮素损失。     

牛粪好氧发酵挥发性物质排放特征及恶臭物质分析

不同原料好氧发酵产生的臭气物质组分和浓度存在差异。以牛粪和玉米秸秆为原料研究好氧发酵过程挥发性有机物（Volatile Organic Compound，VOCs）的产排特征及主要致臭物质，开展牛粪好氧发酵试验，采用气相色谱-质谱法分析测定发酵升温期、高温期、降温期及腐熟期等不同发酵阶段的VOCs组分和浓度，硼酸溶液吸收，盐酸滴定法测定NH3，便携式检测器（Tion NH3-H2S 300 G）测定H2S，3点比较式臭袋法测定不同发酵阶段臭气浓度。结果表明，牛粪好氧发酵过程中共检出31种VOCs，其中含硫化合物42种，醇类1种，酯类1种，酮类1种，卤代烃4种，苯系物9种，烷烃类8种，烯烃3种；在好氧发酵高温期臭气浓度最高为724（无量纲），VOCs产生与排放主要在高温期。基于恶臭污染排放标准和恶臭物质气味活度值，并结合各物质检出率、GS-MS图谱及相关性分析，发现NH3、H2S、甲硫醚是牛粪好氧发酵过程的主要致臭物质；其次芳香族化合物对臭气浓度贡献也相对较大，应进行重点监测与控制。该研究可为牛粪好氧发酵过程臭气物质减控提供理论支撑。