紀(jì)英杰，沈根祥，*，徐 昶，周忠強(qiáng)，王振旗，錢曉雍，王晶璐，葉賢滿

（1.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海201620；2.上海市環(huán)境科學(xué)研究院，國家環(huán)境保護(hù)城市大氣復(fù)合污染成因與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200233；3.華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，上海200237；4，杭州市環(huán)境監(jiān)測中心站，杭州310007）

氨是大氣中參與氮循環(huán)的重要堿性氣體，其排放會快速沉積并形成N2O，是導(dǎo)致全球變暖的重要原因[1-3]。氨易與氮氧化物或硫氧化物反應(yīng)形成細(xì)微顆粒物（PM2.5），是PM2.5的重要前體物之一，對灰霾的形成有著重要影響[4-8]。研究顯示，畜禽養(yǎng)殖氨排放是大氣中氨的主要來源之一[9]，我國畜禽養(yǎng)殖氨排放占總排放量的50%以上[10]。2016 年長三角地區(qū)規(guī)?；B(yǎng)殖中肉豬的氨排放量達(dá)到了8.72 萬t，占畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的41%，是最主要的氨排放貢獻(xiàn)源之一[11]。研究表明，規(guī)?；i養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的氨主要來源于尿液中尿素的水解或糞便中有機(jī)物氮的分解[12]，養(yǎng)殖棚舍、堆糞棚和污水貯存是規(guī)?；i場氨排放的三大主要環(huán)節(jié)。

國外對規(guī)?；i場氨排放研究相對較早。Kavolelis等[13]建立了在自然通風(fēng)系統(tǒng)下由熱浮力和通風(fēng)引起的通風(fēng)量的計(jì)算模型；Manap 等[14]采用開放式差分光吸收光譜（DOAS）系統(tǒng)設(shè)備對農(nóng)業(yè)氨氣排放的監(jiān)測；Hutchings 等[15]深入分析了環(huán)境因素，特別是氣象因素諸如空氣溫度、相對濕度、風(fēng)速和通風(fēng)率等對規(guī)模化養(yǎng)豬場氨排放的影響。相對而言，國內(nèi)對于規(guī)?；i場氨排放的研究仍較少，汪開英等[16]監(jiān)測分析了3 種不同類型的豬場欄舍結(jié)構(gòu)對欄舍氨排放的影響，發(fā)現(xiàn)地面結(jié)構(gòu)類型對豬舍NH3排放影響顯著，半縫隙地面和實(shí)心地面常規(guī)養(yǎng)殖方式下的豬舍NH3排放量相對生物發(fā)酵床豬舍較高。代小蓉等[17]通過實(shí)測研究建立了自然通風(fēng)系統(tǒng)下的棚舍養(yǎng)殖氨排放通風(fēng)模型。王文林等[18]探討了規(guī)?；i場各生長階段育肥豬的棚舍氨排放特征，其中分娩豬的氨排放最大，達(dá)到了13.86 g·d-1·頭-1，是肥豬的1.87 倍。陳園[19]對開放性欄舍不同季節(jié)氨排放進(jìn)行了估算，發(fā)現(xiàn)秋季和夏季的氨排放通量最高，達(dá)到了春冬季的2 倍左右。但總體而言，國內(nèi)目前針對規(guī)模化豬場氨排放特征的研究仍較少，上述的研究大多只針對某一個排放環(huán)節(jié)并且監(jiān)測時間較短，一般為3 d，缺乏對不同排放環(huán)節(jié)、不同季節(jié)系統(tǒng)性的研究，而采用的監(jiān)測技術(shù)和手段較為落后，大多為手工采樣實(shí)驗(yàn)室分析和便攜式氨氣檢測儀，連續(xù)監(jiān)測時間短，較難準(zhǔn)確獲取污染特征。

本研究通過高分辨率在線監(jiān)測設(shè)備對典型規(guī)?；i場的主要排放環(huán)節(jié)開展夏秋兩個典型季節(jié)的氨排放濃度監(jiān)測，計(jì)算獲取肉豬養(yǎng)殖棚舍和堆糞棚的氨排放通量水平，并對氨排放濃度和排放通量的主要影響因素進(jìn)行分析，研究結(jié)果可豐富典型行業(yè)大氣氨排放本地化排放因子數(shù)據(jù)庫，同時也為改善上海及長三角區(qū)域空氣質(zhì)量提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)位

本實(shí)驗(yàn)研究對象為沁儂牧業(yè)豬場，位于上海市金山區(qū)，占地面積為4.8 hm2，建筑面積0.82 hm2，具有自動化喂料系統(tǒng)和半自動化采暖系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)為機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)，夏季豬舍24 h 均為機(jī)械通風(fēng)，秋季機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)相結(jié)合，機(jī)械通風(fēng)時間為9：00—15：00，共7 h，自然通風(fēng)時間為17 h，夏季的通風(fēng)量接近秋季的3 倍左右。試驗(yàn)選取的肉豬養(yǎng)殖棚舍為半封閉式欄舍，面積為1380 m2，共400 頭肉豬，肉豬養(yǎng)殖周期約為165 d，質(zhì)量在90～120 kg 之間，平均質(zhì)量為110 kg，每日飼料喂量為1.8 kg·頭-1。養(yǎng)殖棚舍的柵欄類型為半水泥半截欄，舍內(nèi)共3 個排風(fēng)扇，排風(fēng)扇內(nèi)徑為1.37 m，夏季與秋季通風(fēng)速率均為51 000 m3·h-1。試驗(yàn)選取的堆糞棚面積為2352 m2，開放式建筑風(fēng)格，全年自然通風(fēng)。

1.2 試驗(yàn)材料

本研究利用德爾格HC—68 09 645 型在線氨氣監(jiān)測系統(tǒng)對棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥的氨排放水平進(jìn)行監(jiān)測，其原理為電化學(xué)傳感器感應(yīng)，量程為0～100.0 ppm，精度為0.1 ppm，數(shù)據(jù)分辨率最高可達(dá)每5 s一個數(shù)據(jù)；本試驗(yàn)設(shè)置每5 min輸出一組數(shù)據(jù)的分辨率，排除因停電、儀器故障、維護(hù)校準(zhǔn)和個別極端雷暴天氣造成的異常數(shù)據(jù)后，共獲取有效樣本數(shù)13 824 個，異常數(shù)據(jù)1125 個，合格率達(dá)到91.86%。肉豬棚舍中傳感器設(shè)置于棚舍中央離地面2 m 處，堆糞棚中傳感器設(shè)置于離地面1.5 m 處，同時通過數(shù)采系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集儲存在工控機(jī)上。研究期間，對夏季、秋季典型天氣棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥氨排放濃度進(jìn)行兩周左右的連續(xù)監(jiān)測。

同時，利用0.01 mol·L-1的稀硫酸為吸收液，在相同點(diǎn)位、背景區(qū)域采集NH3氣體，采樣流量為1.0 L·min-1，采樣與樣品分析遵循《納氏試劑分光光度法》HJ 533—2009 的要求。采樣監(jiān)測周期為3 d，用以開展手工采樣與在線監(jiān)測對比分析。結(jié)果表明，在線監(jiān)測與手工監(jiān)測相關(guān)性較好（圖1），R2達(dá)到了0.972 8，均方誤差為0.057 3，最大絕對誤差為0.372 0，最小絕對誤差為0.004 6，擬合公式為Y=0.989 9x，Y為在線監(jiān)測值，x為手工監(jiān)測值，表明在線監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

此外，通過拓普瑞氣象儀獲取試驗(yàn)期間的溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等主要?dú)庀髷?shù)據(jù)，并通過全球天氣精確預(yù)報網(wǎng)（www.wunderground.com）獲得環(huán)境氣象數(shù)據(jù)。監(jiān)測期間的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1 所示，夏秋兩季平均溫度分別為27.8、24.9 ℃。夏季室外溫度在27.67～32.49 ℃之間，秋季室外溫度在22.82～28.79 ℃之間，夏秋兩季的養(yǎng)殖棚舍和堆糞棚的溫度均高于背景點(diǎn)溫度，這可能是由于棚舍豬活動強(qiáng)度貢獻(xiàn)，以及堆糞棚內(nèi)糞便堆肥發(fā)酵導(dǎo)致。夏季養(yǎng)殖棚舍的濕度高于背景點(diǎn)，這主要是由于機(jī)械通風(fēng)模式下肉豬養(yǎng)殖棚舍內(nèi)濕簾的增濕作用，而秋季室外多雨，導(dǎo)致室外的濕度略高于室內(nèi)。堆糞棚四周通風(fēng)，所以濕度與背景點(diǎn)相差不大。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 肉豬養(yǎng)殖棚舍自然通風(fēng)模式下通風(fēng)量計(jì)算方法

本研究所在的豬舍為密閉式機(jī)械通風(fēng)豬舍，因此，在自然通風(fēng)狀況下，參照Kavolelis 等[13]的研究，獲取了相應(yīng)的自然通風(fēng)通風(fēng)量，即：

式中：Cd（i）為豬舍通風(fēng)口排放系數(shù)；H 為進(jìn)、排風(fēng)口高度差，m；Δt 為豬舍內(nèi)外溫度差，℃；vi為豬舍外風(fēng)速，m·s-1。

圖1 手工監(jiān)測與在線監(jiān)測氨濃度相關(guān)性分析Figure 1 Correlation analysis between manual monitoring and online monitoring of ammonia concentration

式中：Gi為豬舍每小時通風(fēng)速率kg·s-1；Cd（i）為豬舍通風(fēng)口排放系數(shù)；A 為豬舍通風(fēng)口面積，m2；ρ0（i）為豬舍內(nèi)空氣密度，kg·m-3；g 為重力加速度，m·s-2；H 為進(jìn)、排風(fēng)口高度差，m；Δt 為豬舍內(nèi)外溫度差，℃；T0（i）為豬舍內(nèi)熱力學(xué)溫度，K；vi為豬舍外風(fēng)速，m·s-1；k1，k2為豬舍內(nèi)外的風(fēng)壓系數(shù)。

1.3.2 肉豬養(yǎng)殖棚舍自然通風(fēng)模式下氨排放通量計(jì)算方法

自然通風(fēng)下的氨排放通量計(jì)算同樣參照Kavolelis等[13]的研究，即：

式中：A 為氨排放通量，g·d-1·頭-1；Gi為豬舍每小時通風(fēng)速率，kg·s-1；ci為豬舍內(nèi)氨體積濃度，%；n為豬舍內(nèi)豬的數(shù)量，頭。

秋季0：00 至9：00 與16：00 至24：00 采用自然通風(fēng)氨排放通量計(jì)算方法計(jì)算。

1.3.3 機(jī)械通風(fēng)模式下氨排放通量計(jì)算方法

式中：At為氨排放通量，g·d-1·頭-1；Vi為通風(fēng)量，m3·h-1；Δρi為舍內(nèi)氨氣每小時平均質(zhì)量濃度，mg·m-3；n為豬舍內(nèi)豬的數(shù)量，頭。

夏季與秋季9：00 至15：00 采用機(jī)械通風(fēng)氨排放通量計(jì)算方法計(jì)算。

1.3.4 堆糞棚氨排放通量計(jì)算方法

式中：F 為氨排放通量，g·d-1·頭-1；n 為豬產(chǎn)生單位面積糞便的數(shù)量，頭·m-2；u 為風(fēng)速，m·s-1；ρi為1.5 m 處堆糞棚的每小時氨濃度，mg·m-3；ρb為1.5 m 處的背景氨濃度，mg·m-3。

表1 監(jiān)測點(diǎn)位風(fēng)向，平均風(fēng)速、溫度和濕度Table 1 Monitor point wind direction，average wind speed，temperature and humidity

2 結(jié)果與討論

2.1 主要環(huán)節(jié)氨排放濃度特征

夏秋兩季肉豬養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨濃度日均變化如圖2 所示。肉豬養(yǎng)殖棚舍夏季氨濃度均值為3.31±0.31 mg·m-3，最大值達(dá)到了3.90 mg·m-3，出現(xiàn)在7月11日，最小值則為2.69 mg·m-3，出現(xiàn)在7 月22 日，最大值為最小值的1.45倍?？傮w而言，夏季氨日均濃度水平比較穩(wěn)定，呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢。這主要是由于夏季棚舍采用機(jī)械通風(fēng)方式換氣，較大的通風(fēng)量帶走了棚舍內(nèi)大量的污染物，使得濃度水平較低。7月22 日出現(xiàn)了較強(qiáng)的降雨天氣，導(dǎo)致該日的溫度較低并且濕度較大，較低的溫度導(dǎo)致棚舍內(nèi)的氨揮發(fā)強(qiáng)度相對較低，而濕度較高也利于氨氣溶解于空氣中的水分，降低了氨濃度水平。

肉豬養(yǎng)殖棚舍秋季氨濃度均值為4.91±0.56 mg·m-3，最大值達(dá)到了5.66 mg·m-3，出現(xiàn)在9 月14 日，最小值則為3.65 mg·m-3，出現(xiàn)在9 月20 日，最大值為最小值的1.55倍?？傮w而言，監(jiān)測期間秋季氨平均濃度水平顯著高于夏季，達(dá)到了后者的1.5 倍左右。秋季平均溫度略低于夏季，肉豬養(yǎng)殖棚舍的通風(fēng)模式為半機(jī)械通風(fēng)半自然通風(fēng)，換氣量遠(yuǎn)低于夏季，較低的換氣量使得棚舍內(nèi)的污染物不能迅速排出而在棚舍內(nèi)積聚，因而氨濃度水平遠(yuǎn)高于夏季。秋季肉豬養(yǎng)殖棚舍的氨濃度在9月14日開始逐漸下降，這可能是因?yàn)? 月14 日開始，受季風(fēng)氣候影響，溫度開始逐漸下降并且時常伴有小雨，較低的溫度和較高的濕度在一定程度上降低了氨的排放和擴(kuò)散。

將研究期間各日小時濃度值平均處理，得到了肉豬養(yǎng)殖棚舍空氣中的氨濃度典型日小時變化趨勢，如圖3 所示。夏季濃度水平波動范圍為2.9～3.7 mg·m-3，秋季濃度水平波動范圍為3.8～5.5 mg·m-3。夏秋兩季氨濃度日小時變化呈現(xiàn)不同的趨勢，夏季總體趨勢為先上升后下降，而秋季趨勢為先下降后上升。通常而言，肉豬從早上6：00開始活動，8：00以后肉豬開始進(jìn)食排泄，導(dǎo)致氨濃度迅速上升，而夏季12：00 到15：00 是一天中溫度最高的時間段，即使在機(jī)械通風(fēng)的模式下，較高的溫度也利于氨的排放，氨濃度水平上升并維持在較高的水平，17：00 后溫度開始下降，豬的活動開始減弱，因而舍內(nèi)的氨濃度水平明顯下降，之后維持在相對較低的水平。

秋季的溫度相對于夏季較低，豬舍內(nèi)的通風(fēng)模式為半機(jī)械通風(fēng)半自然通風(fēng)，機(jī)械風(fēng)機(jī)僅在9：00 到15：00 開放，通風(fēng)量僅為夏季的1∕3 左右。與夏季類似，肉豬在6：00 開始活動后，肉豬養(yǎng)殖棚舍內(nèi)的氨濃度水平開始上升，并在9：00 時達(dá)到最高值，然后在9：00 機(jī)械風(fēng)機(jī)打開后，隨著通風(fēng)量的迅速增加帶走了大量的污染物，氨濃度水平急劇下降，而在15：00機(jī)械風(fēng)機(jī)關(guān)閉后，氨濃度水平重新上升并在17：00 達(dá)到高值。

由此可見，通風(fēng)量是影響?zhàn)B殖棚舍氨排放水平的最主要因素，在自然通風(fēng)下，較低的通風(fēng)量導(dǎo)致氨積聚在棚舍內(nèi)部難以擴(kuò)散，導(dǎo)致較高的濃度水平，而機(jī)械通風(fēng)下較高的通風(fēng)量可將大量污染物帶出棚舍外。此外，在通風(fēng)模式不變的情況下，溫度和豬的活動強(qiáng)度也是影響氨濃度水平的重要因素。

圖2 夏秋兩季肉豬養(yǎng)殖棚舍內(nèi)空氣中濃度日均變化Figure 2 Daily average change of air concentration in piggery in summer and autumn

夏秋兩季堆糞棚中氨濃度日均變化如圖4 所示。夏季堆糞棚氨濃度均值為6.26±1.57 mg·m-3，最大值達(dá)到了8.84 mg·m-3，出現(xiàn)在7 月15 日，最小值則為3.74 mg·m-3，出現(xiàn)在7 月11 日，最大值為最小值的2.36 倍。秋季堆糞棚氨濃度均值為3.19±0.61 mg·m-3，最大值達(dá)到了4.28 mg·m-3，出現(xiàn)在9 月15 日，最小值則為2.34 mg·m-3，出現(xiàn)在9 月23 日，最大值為最小值的1.83 倍。夏季氨的日均濃度水平較高并且起伏較大，呈現(xiàn)為先下降后上升再下降的趨勢。秋季氨的日均濃度變化趨勢較為穩(wěn)定，總體呈下降趨勢。夏季與秋季堆糞棚均為自然通風(fēng)模式，堆糞棚內(nèi)氨濃度水平變化與氣象條件密切相關(guān)。夏季最大值出現(xiàn)在7月15日，當(dāng)日的溫度最高，濕度最低，空氣中的水分少，氣象條件均利于氨的排放和揮發(fā)，因此其濃度水平達(dá)到了最大值，相似的，秋季的最大值出現(xiàn)在9 月15 日，當(dāng)日溫度較高，相對濕度與風(fēng)速較低，均利于氨的排放和累積。而秋季最小值出現(xiàn)在9月23日，當(dāng)日平均的風(fēng)速達(dá)到監(jiān)測期間最大值，較大的通氣量帶走了大量的NH3，同時，前一日發(fā)生降雨，使得當(dāng)日的溫度也較低，因而糞便中的脲酶活性也隨之降低，致使堆糞棚內(nèi)的氨濃度水平低。

將研究期間各日小時濃度值平均處理，得到了堆糞棚空氣中的氨濃度典型日小時變化趨勢，如圖5 所示。夏季濃度水平變化范圍為3.96～9.30 mg·m-3，最高值出現(xiàn)在13：00，最低值出現(xiàn)在3：00；秋季濃度水平變化范圍為2.48～3.67 mg·m-3，最高值出現(xiàn)在10：00，最低值出現(xiàn)在7：00。夏秋兩季氨濃度變化呈現(xiàn)出完全不同的趨勢，夏季變化幅度較大，表現(xiàn)為先上升后下降，秋季的變化較為平緩，表現(xiàn)為先下降后上升再下降。堆糞棚長期處于自然通風(fēng)的狀態(tài)，堆糞棚內(nèi)氨濃度水平主要取決于氣象因素與糞便管理。堆糞棚內(nèi)氨濃度從8：00開始呈明顯的上升趨勢，并在13：00時達(dá)到最大值，這和日內(nèi)溫度變化趨勢以及大氣對流強(qiáng)度有著密切的關(guān)系，12：00 到14：00 為夏季一日之中溫度最高的時間段，氨的排放強(qiáng)度也相對較高，濃度水平也達(dá)到高峰值；3：00 到4：00 為一日之中溫度較低的時間段，NH3的排放強(qiáng)度也相對較低。秋季堆糞棚的氨濃度變化較為穩(wěn)定，變化起伏較小。上海市氣候?yàn)槊黠@的亞熱帶季風(fēng)氣候，秋季的溫度晝夜溫差相差不大，4：00 到7：00 也是一日之中溫度較低的時間段，堆糞棚內(nèi)的氨濃度水平也相對較低，上午9：00溫度上升之后，氨濃度也隨之上升。但總體而言，晝夜溫差較小使得秋季氨濃度水平相對夏季而言處在一個相對較低的水平。

圖3 肉豬養(yǎng)殖棚舍內(nèi)夏秋兩季每小時氨排放濃度日變化過程Figure 3 Diurnal variation of ammonia emission concentration per hour in summer and autumn in the piggery

圖4 夏秋兩季堆糞棚中氨濃度日均變化Figure 4 Daily average change of ammonia concentration in the manure shed in summer and autumn

2.2 氨排放通量分析

肉豬養(yǎng)殖棚舍夏秋兩季日均氨排放通量變化過程如圖6 所示。夏季肉豬養(yǎng)殖棚舍的氨排放通量變化范圍為8.24～11.92 g·d-1·頭-1，平均通量為10.12±0.96 g·d-1·頭-1。秋季肉豬養(yǎng)殖棚舍的氨排放通量變化范圍為4.26～10.18 g·d-1·頭-1，平均通量為7.49±1.58 g·d-1·頭-1。夏季平均氨排放通量是秋季的1.42倍。夏季的氨排放通量變化趨勢相對于秋季較為穩(wěn)定，這可能是夏季的溫度較高，濕度較低并且夏季持續(xù)24 h 機(jī)械通風(fēng)，較高的溫度使脲酶的活性提高，豬尿液中的尿素與糞便的有機(jī)氮更容易分解產(chǎn)生氨，而極大的通風(fēng)量有利于氨的擴(kuò)散，致使氨排放通量較高。秋季溫度較低，濕度較大，機(jī)械通風(fēng)時間僅為7 h，時間大大縮短，通風(fēng)量僅為夏季的1∕3左右，較低的通風(fēng)量使豬舍的空氣流通較差，舍內(nèi)氨的濃度水平雖然高于夏季，但是較低的通風(fēng)量導(dǎo)致排放通量顯著較低。

堆糞棚夏秋兩季氨排放通量日變化過程如圖7所示，夏季的日氨排放通量變化范圍為2.08～4.07 g·d-1·頭-1，平均水平為2.99±0.69 g·d-1·頭-1。秋季日氨排放通量變化范圍為0.58～1.50 g·d-1·頭-1，平均水平為0.89±0.31 g·d-1·頭-1，夏季氨排放通量是秋季的3.35倍。堆糞棚夏秋兩季均是自然通風(fēng)的模式，日氨排放通量受氣象因素的影響更大，夏季的溫度顯著高于秋季，利于糞便堆肥發(fā)酵排放大量的NH3。

圖5 堆糞棚內(nèi)夏秋兩季每小時氨排放濃度日變化過程Figure 5 Diurnal variation of ammonia emission concentration per hour in summer and autumn in the manure shed

表2 氨小時排放通量與溫度響應(yīng)關(guān)系Table 2 Response of hourly ammonia emission flux to temperature

表3 氨小時排放通量與濕度響應(yīng)關(guān)系Table 3 Response of hourly ammonia emission flux to humidity

圖6 肉豬養(yǎng)殖棚舍夏秋兩季氨排放通量日排放變化過程Figure 6 Daily discharge of ammonia emission flux in piggery in summer and autumn

2.3 氨排放通量影響因素分析

為了解氨排放通量的主要因素，將小時氨排放通量水平與溫度、濕度進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2 和表3 所示。對肉豬養(yǎng)殖棚舍氨排放通量與溫度、濕度進(jìn)行顯著性分析及線性回歸分析，夏季排放通量與溫度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），R2達(dá)到0.156 4，與濕度則呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），R2達(dá)到0.207 7。夏季為24 h機(jī)械通風(fēng)模式，通風(fēng)量大，導(dǎo)致舍內(nèi)溫度、濕度基本恒定，對氨排放的影響較小，因此影響肉豬養(yǎng)殖棚舍氨排放通量的主導(dǎo)因素是通風(fēng)量。秋季則有所不同，氨排放通量與溫度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），R2為0.032 0，與濕度則呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），R2達(dá)到0.352 1，秋季為半機(jī)械通風(fēng)半自然通風(fēng)模式，通風(fēng)量較夏季顯著降低，對氨排放通量的影響減弱，溫度與濕度對氨排放通量的影響顯著增加，因此相關(guān)性也相對較好。糞便的理化性質(zhì)是影響氨排放的重要因素，如糞便的含水率較低情況下氨排放量則會減少[20]，糞便的pH 值通過影響脲酶活性影響其對糞便和尿液的分解[21]等。脲酶活性隨溫度的增加而升高，使尿液中的尿素快速分解[22]，同時氨是易溶于水的氣體，這也表明除溫度外，舍內(nèi)的濕度也是影響氨排放的重要因素[23]。

對堆糞棚氨排放通量與溫度、濕度進(jìn)行顯著性分析及線性回歸分析，夏季排放通量與溫度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），R2達(dá)到0.415 5，與濕度則呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），R2達(dá)到0.415 6。秋季排放通量與溫度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），R2達(dá)到0.138 8，與濕度則呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），R2達(dá)到0.217 0。夏秋兩季小時氨排放通量與溫度和濕度線性擬合程度均較好，即一定溫濕度范圍內(nèi)，堆糞棚氨排放通量與溫、濕度響應(yīng)關(guān)系顯著，這說明溫度和濕度是影響堆糞棚氨排放的重要因素，在溫度高的夏季氨排放通量高于秋季。這主要由于較高的溫度能提高微生物的活性，分泌更多的酶來促進(jìn)糞便中的未被分解氨基酸分解釋放出氨[24]。堆糞棚為開放式的建筑風(fēng)格，與大氣交換頻繁，氣象因素在一定程度影響著氨排放，濕度較高的氣象條件下，氨溶于空氣中的水分，使氨排放減少[25]。

對近年來國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)行整理，獲取規(guī)?；i場典型環(huán)節(jié)氨排放通量水平，如表4 所示。研究表明，肉豬養(yǎng)殖棚舍氨排放通量大致在7.07～11.89 g·d-1·頭-1，堆糞棚氨排放通量大致在0.89～3.84 g·d-1·頭-1，夏季總體高于秋季，表明溫度對氨排放通量有重要影響。本研究夏季肉豬養(yǎng)殖棚舍氨排放通量為10.12 g·d-1·頭-1，略高于王文林等[18]的8.20 g·d-1·頭-1，低于Ni 等[26]的11.89 g·d-1·頭-1，這可能是因?yàn)橥跷牧值鹊难芯繒r段溫度較低，濕度也有所不同，導(dǎo)致氨排放通量較低；Ni 等的研究中肉豬養(yǎng)殖棚舍的地板為基于稻草的深層墊料，而本研究為全混凝土的樣條地板，前者更利于氨的排放揮發(fā)，從而氨排放通量也相對較高。本研究秋季肉豬養(yǎng)殖棚舍氨排放通量略低于Philippe 等[27]與Kim 等[28]的結(jié)果，Philippe 等所研究的肉豬品種與本研究肉豬的品種有較大差別，并且國外的飼料品種含氮量高于本研究的飼料，有利于氨的排放，導(dǎo)致其氨排放通量略高于本研究；Kim 等所研究的地域?yàn)轫n國，韓國的氣候與我國北方相似，為溫帶季風(fēng)氣候，其地域秋季均較為干燥，相對濕度顯著低于本研究，也利于氨的排放。本研究夏季堆糞棚的氨排放通量低于代小蓉等[29]的研究結(jié)果，代小蓉等所研究的堆糞棚非自然通風(fēng)模式，相對處于密閉空間，密閉空間的溫度也較高，糞便也常處于攪拌狀態(tài)，氨排放通量也相對較大。本研究秋季堆糞棚略低于陳園[19]的研究，陳園所研究的堆糞棚的面積較小，所用的監(jiān)測與計(jì)算方法和本研究不同，這可能是導(dǎo)致其結(jié)果高于本研究的重要原因。

圖7 堆糞棚夏秋兩季氨排放通量日排放變化過程Figure 7 Diurnal variation of ammonia emission flux from dung shed in summer and autumn

表4 國內(nèi)外研究對比Table 4 Comparison of domestic and foreign research

3 結(jié)論

（1）肉豬養(yǎng)殖棚舍夏秋兩季平均氨濃度分別為3.31±0.31 mg·m-3和4.91±0.56 mg·m-3，兩者水平差異顯著。夏季為24 h全時段機(jī)械通風(fēng)，通風(fēng)量達(dá)到秋季的3 倍左右，表明通風(fēng)量是影響?zhàn)B殖棚舍氨濃度水平的重要因素。堆糞棚夏秋兩季平均氨濃度分別為6.26±1.57 mg·m-3和3.19±0.61 mg·m-3，氣象因素特別是溫度是影響堆糞棚氨濃度水平的重要因素。

（2）肉豬棚舍夏秋兩季氨濃度日小時范圍分別為2.9～3.7 mg·m-3和3.8～5.5 mg·m-3，變化趨勢存在顯著差異。夏季氨濃度總體趨勢為先上升后下降，主要受溫度、畜禽活動強(qiáng)度的影響；秋季氨濃度趨勢為先下降后上升，主要受9：00—15：00 機(jī)械通風(fēng)運(yùn)行模式的影響。

（3）肉豬養(yǎng)殖棚舍夏秋兩季的氨排放通量分別為10.12±0.96 g·d-1·頭-1和7.07±1.58 g·d-1·頭-1，肉豬養(yǎng)殖棚舍夏季氨排放通量為秋季的1.42 倍；堆糞棚夏秋兩季氨排放通量分別為2.99±0.69 g·d-1·頭-1和0.89±0.31 g·d-1·頭-1，堆糞棚夏季氨排放通量是秋季的3.36 倍。

（4）相關(guān)性分析表明，夏季為24 h機(jī)械通風(fēng)模式，通風(fēng)量大，導(dǎo)致舍內(nèi)溫度、濕度基本恒定，對氨排放的影響較小，因此影響肉豬養(yǎng)殖棚舍氨排放通量的主導(dǎo)因素是通風(fēng)量；秋季為半機(jī)械通風(fēng)半自然通風(fēng)模式，通風(fēng)量較夏季顯著降低，溫度與濕度對氨排放通量的影響顯著，是該季節(jié)影響氨排放的重要因素。