上海市典型规模化奶牛场氨排放特征研究
发布时间：2020-07-15 11:15
【摘要】：氨(NH3)是参与大气氮循环的关键成分之一,是大气中最主要的碱性气体。已有研究表明氨排放对酸沉降、大气能见度、土壤酸化、温室效应和水体富营养化等诸多环境问题都有直接或间接的影响。氨与大气中的SO2和NOx等气态污染物共同构成环境空气细颗粒物的重要前驱物,相互结合反应形成的二次颗粒物(NH4N03、NH4HSO4、(NH4)2SO4等)是大气pM2.5的重要组成部分,其高吸湿性和小粒径特征能显著影响大气可见光的散射水平,降低大气能见度,在霾的形成过程中具有重要的作用。一般而言,大气中氨的来源分为人为源和自然源两种。大多数研究表明,人为源是大气氨排放的主要来源,人为源NH3主要来自于农业氮肥施用和畜禽养殖的氨排放,这两种排放源占氨排放总量的70-90%左右,其中,畜禽养殖是氨排放最重要的来源。目前,奶牛养殖规模在我国越来越大,而对集约化奶牛场氨排放特征的本地化研究鲜见报道。因此,开展典型规模化奶牛场氨排放特征研究,对畜禽养殖业氨排放控制具有重要的意义。本论文以上海市典型规模化奶牛场为研究对象,利用在线电化学传感器结合手工采样比对的方法对奶牛场棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存3个环节的氨排放浓度进行连续在线监测。研究了这3个主要氨排放环节的氨排放特征,并探讨了主要气象因素(温度、风速)对氨排放的影响;利用微气象学模型分别计算了 3个主要氨排放环节的氨排放系数,经过汇总获得规模化奶牛场的本地化氨排放系数。结果表明:(1)棚舍养殖环节的氨排放特征规模化奶牛场棚舍养殖环节春、夏、秋、冬四季典型日内的日均氨排放浓度变化范围分别为2.52～4.67 mg·m-3、5.36～7.95 mg·m-3、4.65～7.16 mg·m-3、2.34～3.10 mg·m-3,日均氨浓度表现为夏季秋季春季冬季;春、夏、秋三季节典型日内的氨排放浓度小时变化表现为白天高而夜间低的特征,氨浓度从上午8时开始上升,至下午15～16时段达到最大并开始下降,而冬季典型日内的氨浓度小时变化整体比较平稳。春、夏、秋、冬四季的氨排放系数分别为34.61±15.06 g·head-1·d-1、46.93±3.89 g·head-1·d-1、36.82±8.99 g·head-1·d-1、16.86±6.00 g·head-1.d-1,全年平均氨排放系数为36.11±14.16 g·head-1·d-1。(2)粪便堆肥环节的氨排放特征规模化奶牛场粪便堆肥环节春、夏、秋、冬四季典型日内的日均氨排放浓度变化范围分别为1.83～3.76 mg·m-3、3.40～8.71mg·m-3、2.40～8.68mg·m-3、1.36～3.06mg·m-3,日均氨浓度表现为夏季秋季春季冬季;春、夏、秋三季节典型日内的氨浓度小时变化表现为白天高而夜间低的特征,氨浓度从上午8时开始上升,至下午12～15时段达到最大并开始下降,而冬季典型日内氨浓度小时变化整体波动不大。春、夏、秋、冬四季的氨排放系数分别为 12.83±5.31 g·head-1·d-1、36.29±10.27 g·head-1·d-1、11.5 8±4.12 g·head-1·d-1、10.01±3.83 g·head-1·d-1,全年平均氨排放系数为21.08±14.14 g·head-1·d-1。(3)污水贮存环节的氨排放特征在因故未对冬季开展监测的情况下,规模化奶牛场污水贮存环节春、夏、秋三季节典型日内的氨浓度日均值变化范围分别为2.74～9.18 mg·m-3、4.68～9.80 mg·m-3、3.84～7.71 mg·m-3,日均氨浓度表现为夏季春季秋季;季节典型日内氨浓度小时变化表现为在上午6～8时与下午17～19时两时段的氨浓度高而其它时段氨浓度低的特征,主要受固液分离作业的影响。春、夏、秋三季节的氨排放系数分别为23.52±13.90 g·head-1·d-1、33.26±11.06 g·head-1.d-1、20.19±6.32 g·head-1·d-1,在不计冬季氨排放系数的前提下,全年平均氨排放系数为26.68±12.35 g·head-1d-。(4)规模化奶牛场综合氨排放特征典型规模化奶牛场棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存三个主要氨排放环节的全年平均氨排放系数分别为 36.11±14.16 g·head-1·d-1、21.08±14.14 g·head-1·d-1、26.68±12.35 g·head-1·d-1,三环节的氨排放强度表现为:棚舍养殖污水贮存粪便堆肥,表明棚舍养殖环节是规模化奶牛场氨排放最主要的环节,对规模化奶牛场氨排放控制应该作为优先控制目标。规模化奶牛场全年平均氨排放系数为83.87 g·head-1·d-1,年排放水平达到30.61 kg·head-1·y-1,说明单头奶牛对大气氨排放的贡献可观。(5)棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存三环节的氨浓度与温度、风速的相关性棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存三环节四季节氨浓度与环境温度和风速的相关性显著(P0.01),与环境温度的相关系数分别为0.845、0.794、0.712,与环境风速的相关系数分别为-0.471、-0.284、-0.483;其中,环境温度与三个氨排放环节的氨浓度呈正相关关系,风速与三个氨排放环节氨浓度呈负相关关系。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713
【图文】：
２页逦华东理工大学硕士学位论文逡逑ＮＯｊｃ等通过气相或者多相反应生成Ｈ２Ｓ0４和ＨＮ０３，再和大气中的氨反应生成硫酸硝酸铵气溶胶粒子（图１．１邋）。单纯的ＮＯｘＳ邋Ｓ０２不会对大气二次气溶胶有贡献，但是，逡逑果大气中存在ｎｈ３则会促使Ｎ0）＾ａ邋ｓ0２转化为硝酸盐和硫酸盐，进而生长成细颗，形成二次气溶胶，造成大气污染。因此，从某种程度上讲，ＮＨ３与Ｎ０ｘ和Ｓ０２对二次气溶胶形成有同等重要贡献。逡逑Ｏ，——？（ＮＨ４）２Ｓ0４逡逑
华东理工大学硕士学位论文逦第９页逡逑１．４研宄内容和技术路线逡逑１．４．１研[偰谌蒎义希ǎ保┥虾Ｊ械湫凸婺；膛３≈饕迸欧呕方诎迸欧盘卣餮绣场Ｍü缘湫凸婺Ｄ膛３】古锷嵫场⒎啾愣逊省⑽鬯嫒笾饕迸欧呕方诘陌迸欧盘卣餮绣常夂驼莆盏湫凸婺；膛３∨锷嵫场⒎啾愣逊省⑽鬯婀贪迸欧排ǘ人健⒓颈浠⑷毡浠靶∈北浠魇疲⒍圆煌方诘奈廴咎卣鹘卸员取ｅ义希ǎ玻┥虾Ｊ械湫凸婺；膛３≈饕迸欧呕方谟跋煲蜃友绣场Ｕ攵缘湫凸婺；坛∨锷嵫场⒎啾愣逊省⑽鬯嫒笾饕迸欧呕方冢芯恐饕跋煲蜃樱ㄎ露取⑺伲┒愿萌蠡方诎迸欧盘卣鞯挠跋臁ｅ义希ǎ常┥虾Ｊ械湫凸婺；膛３≈饕迸欧呕方诘陌迸欧畔凳绣场Ｍü缘湫凸婊膛３∨锷嵫场⒎啾愣逊省⑽鬯嫒蠡方诘陌迸欧潘郊嗖夂团欧盘卣餮芯浚义霞扑愫突袢∪蠡方诘陌迸欧畔凳ｅ义希保矗惭芯考际趼废咤义
本文编号：2756419
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X713
【图文】：
２页逦华东理工大学硕士学位论文逡逑ＮＯｊｃ等通过气相或者多相反应生成Ｈ２Ｓ0４和ＨＮ０３，再和大气中的氨反应生成硫酸硝酸铵气溶胶粒子（图１．１邋）。单纯的ＮＯｘＳ邋Ｓ０２不会对大气二次气溶胶有贡献，但是，逡逑果大气中存在ｎｈ３则会促使Ｎ0）＾ａ邋ｓ0２转化为硝酸盐和硫酸盐，进而生长成细颗，形成二次气溶胶，造成大气污染。因此，从某种程度上讲，ＮＨ３与Ｎ０ｘ和Ｓ０２对二次气溶胶形成有同等重要贡献。逡逑Ｏ，——？（ＮＨ４）２Ｓ0４逡逑
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本文编号：2756419
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