上海市典型规模化猪场氨排放特征研究

发布时间：2018-01-02 08:18

本文关键词：上海市典型规模化猪场氨排放特征研究　出处：《华东理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：氨(NH_3)是大气中重要的碱性气体之一,其与二氧化硫(S0_2)、氮氧化物(NO_x)等酸性前体物反应生成硫酸铵和硝酸铵等二次粒子,是PM2.5的关键贡献组分,对雾霾的形成和大气污染有着重要影响。农业源是大气氨排放最主要的来源,主要包括氮肥施用和畜禽养殖两部分,其中畜禽养殖氨排放是农业源氨排放最主要的来源。我国是养猪大国,养猪业排放的氨气占畜禽养殖业氨排放量之首,而当前国内在该领域开展的研究总体仍较少。因此,开展上海市典型规模化猪场的氨排放特征研究,对于阐明典型农业源氨排放污染现状、控制大气颗粒物污染、改善环境空气质量都有着非常重要的意义。本研究以上海市典型规模化猪场为研究对象,采用在线监测结合手工采样实验室分析,对典型猪场棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存这三个主要氨排放环节的氨浓度水平进行监测,并探讨温度、风速等气象因子对氨排放的影响,最后计算并探讨规模化猪场棚舍养殖、堆肥粪便、污水贮存三大氨排放环节的氨排放通量水平及排放系数。结果表明:(1)棚舍养殖环节的氨排放总体呈现出较高的水平,春夏秋冬四个季节棚舍空气中的平均浓度分别为10.48、1.82、8.98、9.78 mg/m3,最大值分别达到13.62、2.01、16.99、15.95 mg/m~3。氨排放呈现显著的日小时变化特征,白天高夜间低,最大值出现在下午13-15时附近,最小值出现在夜间1-7时,最大值约为最小值的3倍。四个季节氨排放系数分别为 4.51 ±0.70、11.89土0.60、8.91 ±2.14、4.54± 1.13 g/(头·d),秋季、夏季较高,达到春冬季的2倍左右,全年平均氨排放系数为7.97±3.41 g/(头·d)。(2)粪便堆肥后发酵环节春夏秋冬四个季节空气中氨排放平均浓度分别为1.05、0.64、0.67、0.36 mg/m~3,最大值分别达到 1.37、1.01、1.04、0.51 mg/m~3。各季节氨排放日变化呈现显著的双峰特征,在白天10-12时呈现第一个高峰值,在15-17时呈现第二个高峰值,最小值则出现在夜间3-6时,最大值约为最小值的3倍。四个季节氨排放系数分别为 0.71±0.19、0.87±0.14、1.05±0.35、0.31±0.10g/(头·d)。后发酵环节全年平均氨排放系数为0.76土0.35 g/(头·d),参考文献中前发酵1.04 g/(头·d)的排放系数综合计算,粪便堆肥环节前发酵及后发酵氨排放系数合计为1.80 g/(头·d)。(3)污水贮存环节春夏秋冬四个季节空气中的氨排放平均浓度分别为0.51、0.58、0.38、0.33 mg/m~3,最大值分别达到0.66、0.90、0.57、0.49 mg/m~3。各季节氨排放日小时变化特征总体无明显规律,但总体白天要高于夜间,主要受温度及风速随机峰值的影响。四个季节氨排放系数分别为 1.49±0.39、2.52±0.38、1.08±0.34、1.50±0.55 g/(头·d),夏季总体较高,全年平均氨排放系数为1.68 ±0.71 g/(头·d)。(4)相关性研究表明,温度是影响氨排放最主要的气象因素,而风速对氨排放也有着重要影响,两者与棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存各环节的氨排放均有着较好的相关性。在秋季和冬季,温度对棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存环节氨排放影响较大,R~2分别为0.6628、0.3090、0.6481 和0.2895、0.7091、0.2628;相对而言,在夏季和秋季,风速对棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存环节氨排放影响较大,R~2分别为0.5285、0.5948、0.4810和0.5102、0.5484、0.5879。(5)典型氨排放环节对比研究表明,棚舍养殖环节是规模化猪场最主要的氨排放贡献来源,各季节平均浓度在8.98-10.48 mg/m~3(夏季机械通风1.82 mg/m~3),远高于粪便堆肥环节排放的0.36-1.05 mg/m~3以及污水贮存环节的0.33-0.58 mg/m~3,是后两者的10-20倍,表明棚舍养殖环节氨排放值得引起重视。氨排放系数研究也进一步表明,棚舍养殖环节四个季节的排放系数为4.51-11.89 g/(头·d),远高于粪便堆肥后发酵的0.31-1.05 g/(头·d)以及前发酵的1.04 g/(头·d),和污水贮存环节的1.08-2.52 g/(头·d),再度表明规模化猪场棚舍养殖是氨排放重要的环节,可作为优先控制目标。(6)规模化猪场棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存环节三大排放环节空气中氨浓度水平分别达到 1.82-10.48 mg/m~3、0.36-1.05 mg/m~3、0.33-0.58 mg/m3,分别达到环境空气背景氨浓度(～0.010-0.020 mg/m3)的100-500倍、30-50倍、10-30倍;棚舍养殖、粪便堆肥、污水贮存环节的年均排放系数分别7.97±3.41、1.80(后发酵:0.76)、1.68±0.71 g/(头·d),合计排放系数达到了 11.45 g/(头·d),年排放水平达到4.18 kg/头。
[Abstract]:Ammonia ( NH _ 3 ) is one of the most important alkaline gases in the atmosphere , which reacts with acid precursors such as sulfur dioxide ( S0 _ 2 ) and nitrogen oxides ( NO _ x ) to produce secondary particles such as ammonium sulfate and ammonium nitrate . It is a key contributor to the emission of ammonia . The results show that : ( 1 ) The ammonia emission of typical large - scale pig farms in Shanghai is the most important source of ammonia emission . The results show that : ( 1 ) The ammonia emission in the four seasons is 4.51 卤 0.70 , 11.89 卤 0.60 , 8.91 卤 2.14 , 4.54 卤 1.13 g / ( head 路 d ) , and the average ammonia emission coefficient is 7.97 卤 3.41 g / ( head 路 d ) . ( 2 ) The average concentration of ammonia in the four seasons of spring and summer autumn and winter in summer and autumn is 1.05 , 0.64 , 0.67 , 0.36 mg / m ~ 3 , respectively . The average ammonia emission coefficient is 0 . 71 卤 0 . 19 , 0 . 87 卤 0 . 14 , 1 . 05 卤 0 . 35 , 0 . 31 卤 0 . 10 g / ( head 路 d ) respectively . ( 5 ) The comparison of typical ammonia emission shows that the cultivation of shed is the most important source of ammonia emission , and the average concentration of ammonia is 8.98 - 10.48 mg / m3 ( summer mechanical ventilation is 1 . 82 mg / m ~ 3 ) , which is from 0 . 31 - 1 . 05 mg / m ~ 3 , 0 . 36 - 1.05 mg / m ~ 3 , 0 . 33 - 0 . 58 mg / m3 .

【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X713

【参考文献】