畜禽养殖业氨排放清单编制技术

氨在环境中起着重要的作用,而畜禽养殖作为人为源氨排放的重要来源备受关注。欧盟和美国均较早开展了对氨排放的管理和控制,制定了相应的清单编制技术文件。主要介绍了畜禽养殖业的氨排放来源,欧盟和美国畜禽养殖业氨排放清单的编制方法及不同畜禽种类的氨排放因子,并对我国开展畜禽养殖业氨排放清单研究提出了建议。     

氨排放清单编制的初步研究

介绍了欧洲和美国氨排放清单研究历程、编制方法和氨排放源构成,以及中国氨排放清单研究现状,汇总并分析了氨排放清单编制方法,提出了中国进一步完善氨排放清单的建议。     

山东省农业源氨排放清单研究

为建立山东省农业源氨排放清单,根据《山东统计年鉴2016》数据,采用排放因子法估算了山东省2015年农业源氨排放清单。结果表明,山东省2015年农业源氨排放量为105.831万t,排放强度为6.71 t·km^-2。畜禽养殖是最大的排放源,排放量为68.673万t,占总排放量的64.89%,猪和家禽是畜禽养殖排放量的最大贡献源,两者占畜禽养殖排放量的72.88%;其次是氮肥施用,排放量为30.835万t,占总排放量的29.14%;生物质燃烧、人体排放、土壤本底的氨排放量分别为2.173、2.117、1.943万t,分别占总排放量的2.05%、2.00%、1.84%;固氮植物的氨排放量最小,仅为0.09万t,不足总排放量的1%。菏泽、德州、潍坊、临沂、济宁、聊城是山东省农业源氨排放大市,氨排放量为7.910~13.662万t。研究表明,应从规范畜禽养殖规模和合理施肥两方面着手,精准施策,以减少山东省农业源氨排放量。     

上海市农业源氨排放清单及分布特征

通过收集上海市农业源氨排放活动水平数据,分析筛选文献报道和模型计算的排放因子,建立了2011年上海市农业源氨排放清单。结果表明:2011年上海市农业源氨排放总量为54.53×10~3t,畜禽养殖和氮肥施用是上海市最主要的农业氨排放来源,分别占总排放量的61.2%和34.3%。其中,肉猪和家禽是畜禽养殖业最主要的氨排放来源,分别占畜禽养殖业氨排放总量的56.9%和34.2%。浦东新区、金山区、奉贤区和崇明县是上海市农业源氨排放量最大的4个区县,其排放分担率之和占排放总量的66.2%。奉贤区的奉新镇是畜禽养殖氨排放量最大的镇,而青浦区的练塘镇则是氮肥施用氨排放贡献最大的镇。研究发现,浦东新区、金山区、奉贤区和崇明县是上海市需要重点控制农业源氨排放的4个区县,而肉猪、家禽养殖和氮肥施用为3个主要控制源。     

京津冀地区农业源氨排放的时空格局与减排潜力

京津冀地区不合理的肥料和粪便管理造成了大量的氨排放,促进了该地区PM2.5的上升。本研究基于排放因子法和高分辨率活动数据建立了京津冀地区2015—2019年的氨排放清单,阐明了该地区农业源氨排放的总量和来源、时间变化、空间格局以及减排潜力。结果表明:2015—2019年京津冀地区年均农业源氨排放量为429.1 Gg·a~(-1),玉米种植、尿素施用和室内圈舍是氨排放的主要来源;农业源氨排放量逐年下降,其中种植业贡献了75%的减少量。京津冀地区农业源氨排放呈现"南高北低"的格局,50%的县(区、市)贡献了80%以上的排放。提高作物氮利用率可以大幅降低种植业的氨排放(57.5%),采用酸性碳酸钙替代饲料中的碳酸钙则可以有效降低畜禽养殖业的氨排放(26%～53%)。     

江苏省农业源氨排放分布特征

[目的]研究江苏省氨排放分布特征。[方法]根据江苏省农业源活动水平数据,采用排放因子法,建立了2014年江苏省农业源大气氨排放清单,利用GIS软件分析了江苏省农业源氨排放的分布特征。[结果]2014年江苏省农业源氨排放总量为679.23 kt,排放强度为6.61 t/km2;畜禽养殖是江苏省农业源氨排放的最大贡献源,占总排放量的67.80%,氮肥施用是第二大贡献源,占29.29%;鸡是江苏省畜禽养殖氨排放最大的贡献源,其次是猪,分别贡献了41.15%和30.17%。[结论]江苏省农业源氨排放无论是排放量还是排放强度都呈现出由南向北递增的空间分布特征,苏北地区是江苏省最需要控制的农业源氨排放贡献区。     

南京市2013年人为源大气氨排放清单及特征

根据搜集的南京市各类人为源氨排放的活动水平数据,采用排放因子法,建立了南京市2013年人为源大气氨排放清单.结果表明,①2013年南京市人为源大气氨排放量约为25.79 kt,排放强度为3.91 t/(km2·a);②农业源是南京市人为源氨的主要排放贡献源,占总排放量的75.65％;③畜禽养殖是南京市人为源氨排放的最大贡献源,占总排放量的42.96％,肉鸡是南京市畜禽养殖氨排放最大的贡献源,占畜禽养殖排放总量的35.90％,其次是肉猪,占21.77％;④氮肥施用是南京市人为源氨排放的第二大排放源,占总排放量的25.98％,其中,水稻的氮肥施用贡献了66.84％;⑤废物处理是南京市人为源氨排放的第三大贡献源,占总排放量的15.74％,烟气脱硝占废物处理源的70.68％.除了畜禽养殖和氮肥施用两大排放源,烟气脱硝过程中的氨排放需要引起足够重视.     

天津市氨排放清单建立及时空分布特征分析

根据各类氨排放源活动水平数据,采用排放因子法,估算了天津市氨排放清单,结合中尺度气象模式WRF和排放清单处理模式SMOKE,在分析天津市人为源氨排放的时空分布特征的基础上建立了2017年天津市高时空分辨率氨排放清单。结果表明,2017年天津市氨排放量为57.45 kt,畜禽养殖和氮肥施用是排放贡献最大的排放源,分别占排放总量的49.3%和33.6%;在畜禽养殖源氨排放中,奶牛、蛋鸡的排放量最大,占畜禽养殖排放总量的46.9%,其次是生猪和肉牛,分别占14.3%和13.8%;武清区、宝坻区、蓟州区等天津市西部及北部区域是氨排放主要贡献区域,占天津市氨排放总量的65.5%,且该区域的氨排放具有显著的时间变化特征,表现为12:00、18:00左右是排放量较高时间段。     

南京市畜禽养殖业氨排放分布特征及防治对策

该研究根据南京市及各区2014年畜禽养殖业活动水平数据,估算了南京市畜禽养殖业氨排放量,利用GIS分析了空间分布全市特征,对南京市未来几年的畜禽养殖业发展形势进行了预测,并且有针对性地提出了南京市未来畜禽养殖业氨减排管理及技术对策。     

长三角地区典型季节规模化奶牛场氨排放特征研究

为掌握长三角地区规模化奶牛场氨排放特征,通过在线高分辨率监测系统对典型规模化奶牛场的棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存环节进行连续监测,获取不同环节、不同季节的氨排放信息,并计算得到本地化氨排放系数及排放强度。结果表明：规模化奶牛场棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放浓度分别为（2.53±0.88）、（2.68±1.72）mg·m^-3和（2.44±1.73）mg·m^-3,氨浓度季节变化趋势总体表现为夏季>秋季>春季>冬季,夏季为冬季的2.3~4.2倍。不同环节氨排放小时变化存在明显差异,主要受日气象因子变化、畜禽活动和清粪管理等因素影响。温度是影响奶牛养殖氨排放水平的主要气象因素,与棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的氨浓度水平均呈极显著正相关关系,相关系数分别达到0.914、0.817和0.942,而风速和大气压强则与各环节氨排放浓度呈负相关关系。基于在线监测获得了奶牛养殖氨排放本地化系数,棚舍养殖、粪便堆肥和污水贮存3个环节的年均氨排放系数分别为（13.14±5.17）、（7.71±5.17）kg·头^-1·a^-1和（9.72±4.47）kg·头^-1·a^-1,全年合计氨排放系数为30.57 kg·头^-1·a^-1。采用本地实测氨排放系数,建立了长三角地区规模化牛场氨排放清单,2018年长三角地区规模化牛场氨排放总量为3.39万t,氨排放主要集中在安徽省中北部和江苏省北部等集约化畜禽养殖规模较大的地区,夏季氨排放总量和强度最高,达到了1.36万t和151 t·d^-1,是冬季的3倍多。     

农业种植业氨排放清单模型适用性比较研究

通过了解农业种植业氨排放清单的相关模型的研究进展,主要对NARSES、RAINS、AEIFA、AEIG、DanAm5种典型模型进行研究,并从活动水平、排放因子、时间分布和空间分布4个主要方面进行了相关的适用性对比分析。     

农牧系统氨挥发减排技术研究进展

农牧系统包括种植业和畜牧业两个子体系,畜禽粪便管理是连接两个子系统的重要环节。农牧系统氨挥发主要发生在畜禽饲舍、粪尿储藏、粪尿处理、粪尿和化肥施用等环节。农牧系统氨挥发是大气氨排放的主要源,是中国近年来空气质量恶化的主要因素之一。农田化肥施用和畜牧业“饲喂-饲舍-储藏-处理-施用”各环节的氨挥发减排研究一直是农业和环境领域的研究热点。因此本文总结农牧系统氨挥发减排技术时,考虑了“饲喂-饲舍-储藏-处理-施用”链条的各个环节。过去10多年,欧美国家对于农牧系统氨挥发减排开展了大量的研究,而中国的氨减排技术研究主要针对农田施肥环节,畜禽养殖和粪便管理环节氨挥发减排理论与技术研究刚刚起步。本文综述了国内外关于农牧系统各生产环节主要氨挥发减排技术的减排机理、实施效果和适用范围等,并对今后中国农牧系统氨挥发减排技术研究的主要方向和重点进行了展望,旨在为中国农牧系统氨挥发减排研究提供参考和依据。建议如下：（1）目前的氨挥发减排研究主要关注农牧系统生产过程的特定环节和技术,而缺乏关于全链条综合减排技术研究。建议综合考虑经济效益、氨挥发和温室气体（CH₄和N₂O）协同减排及动物福利等因素,构建中国农牧系统氨挥发综合减排技术体系;（2）中国应大力支持氨挥发减排技术和配套机具的研发,并加强减排技术原理、技术规程和成本效益等研究,推动氨挥发减排技术的推广与应用;（3）建议制定农牧系统氨挥发减排技术的补贴政策,促进农牧业氨挥发减排技术的实施。     

江苏省畜禽养殖温室气体排放估算

根据畜禽养殖的活动数据和温室气体排放因子,采用IPCC指南(2006)推荐的排放系数法,估算江苏省2000～2009年畜禽温室气体排放量。结果显示:江苏省畜禽养殖甲烷年平均排放总量为174.63 Gg,氧化亚氮年平均排放总量为20.80 Gg。其中,畜禽肠道发酵是重要甲烷排放源,年平均排放量为106.63 Gg,占畜禽甲烷排放总量的61.06%;粪便管理甲烷排放是畜禽温室气体的另一重要来源,年平均排放量为68 Gg,占甲烷排放总量的38.94%;2000～2009年期间江苏省畜禽温室气体排放量总体呈下降的趋势,肠道发酵羊的甲烷排放量最大,粪便管理中温室气体排放生猪排放贡献最大,前者主要是由排放系数决定,后者取决于饲养量。     

安徽省挥发性有机物排放水平测算与分析

以2010年为基准年,利用排放因子法对安徽省挥发性有机物（VOCs）的年排放量进行了测算,初步建立了安徽省VOCs的排放清单.结果表明,2010年安徽省VOCs的排放总量约为562.79 kt,其中流动源排放277.65 kt、溶剂使用排放135.98 kt、工艺过程源排放105.33 kt、油品储运排放27.63 kt、固定燃烧源排放16.20 kt.缺乏当地排放因子和良好的活动水平数据是该测算工作的主要不确定性来源.     

我国畜禽养殖氨排放特征及减排体系构建研究

基于畜禽生产-污染防治大协同、污水-废气-固废处理小协同目标,开展各畜禽养殖模式氨排放特征分析。研究发现：相同清粪方式下,机械通风封闭化圈舍氨排放速率要小于自然通风开放式圈舍,相同通风方式下,圈舍氨排放速率表现为水冲粪 < 干清粪 < 垫草垫料 < 水泡粪,各畜种肥水储存模式氨排放最大;通过养殖模式与减排技术的政策、规范协调性分析,发现圈舍封闭化+机械通风、堆肥发酵、厌氧发酵等养殖模式,低蛋白日粮、排风口处理、覆盖、密闭堆肥+废气处理、粪肥机械深施等控氨技术可作为畜牧业氨减排的方向。明确了氨减排模式与技术的对应关系,构建了模式替代和技术减排相耦合的畜禽氨减排体系,提出了制定大气氨环境质量标准、畜禽养殖氨排放标准及配套的氨监测技术规范、畜禽养殖场氨减排核算技术规范及配套的氨减排工程建设技术规范等配套落地政策建议,为顺利推动畜禽氨减排试点工作提供技术支撑。     

青龙湾旅游度假区污染源排放与污染负荷现状

通过实地走访与查阅资料,结合区域实际情况,从工业、生活、农业面源、畜禽养殖和水产养殖五大污染源出发,以污染物排放总量为基础,对污染物入库总量进行分析,旨在科学地掌握区域的污染负荷状况。     

辽宁省二氧化碳排放现状调查及减排措施研究

根据辽宁省各城市2004年空气污染源排放清单,以各城市各类化石燃料消耗量为基础,利用不同化石燃料二氧化碳排放系数,核算出辽宁省各城市2004年二氧化碳总排放量为3.47亿t,并以《辽宁统计年鉴》为基础数据对其进行校核,证明其数据合理,方法可行,计算结果能在一定程度上反映出辽宁省二氧化碳的排放情况。通过数据分析,掌握了辽宁省二氧化碳排放的现状,分析了辽宁省二氧化碳主要排放行业（电力、水泥、钢铁行业）的特点和规律,并确定了辽宁省减排二氧化碳的技术措施和控制战略。     

全国多环芳烃年排放量估算

根据排放因子和相关排放活动的统计资料,估算了USEPA优先污染物清单中16种PAHs的全国年排放量。结果表明,1999年16种PAHs排放总量约为9799t,其中7种致癌性PAHs排放总量约2000t。主要排放源为家庭燃煤和炼焦,两者分别占总排放量的66.6%和30.6%。在75%置信区间上,估算结果的不确定性大致为正负一个数量级。PAHs排放谱中荧蒽、蒽、芘以及高环化合物比例显著高于北美大湖地区。     

NARSES模型在我国种植业氮肥施用氨排放估算中的应用研究

采用英国国家氨减排措施评价系统（NARSES）模型,计算出我国种植业氮肥施用氨排放量,排放强度时空分布。结果表明,2001年我国种植业氮肥施用氨排放量为1．60×10^9kg,其中排放量最大的月份为8月,占全年的17％,排放强度最大的地区为广东、河北、山东、河南、江苏和福建。