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        畜牧業(yè)溫室氣體與臭氣減排技術(shù)研究

        2021-01-19 02:14:30尹福斌
        河南畜牧獸醫(yī) 2020年21期
        關(guān)鍵詞:臭氣原水沼液

        尹福斌

        (中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所)

        1 畜牧業(yè)溫室氣體與臭氣排放現(xiàn)狀

        1.1 中國畜牧業(yè)發(fā)展迅速

        中國是全球最大的畜牧業(yè)生產(chǎn)國和消費(fèi)國,生豬養(yǎng)殖量約占全球的一半。畜牧業(yè)發(fā)展,在保障國家食物安全、增加農(nóng)民收入、促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和新農(nóng)村建設(shè)等方面發(fā)揮了巨大作用。畜牧業(yè)溫室氣體與臭氣排放問題已成為各國政府和科學(xué)界關(guān)心的重大問題。

        1.2 中國畜牧業(yè)溫室氣體排放

        在畜牧業(yè)排放中,反芻動(dòng)物腸道發(fā)酵占比最大(67.7%),主要來源于肉牛(包括水牛和牦牛等),占50%以上。在糞便管理溫室氣體排放中,生豬是最大的排放源,占比約為4.1%,其次是非奶牛,占比約為20%。

        從甲烷排放貢獻(xiàn)來看,動(dòng)物CH4大約貢獻(xiàn)了30%的排放,約占農(nóng)業(yè)甲烷排放的65%。隨著人們生活水平的不斷提高,對(duì)畜產(chǎn)品的需求也持續(xù)增加,因此,畜牧業(yè)溫室氣體排放也在不斷增加,但是為控制動(dòng)物溫室氣體排放,就需要尋找有效的減排措施。

        1.3 畜牧業(yè)面臨的環(huán)保挑戰(zhàn)

        畜牧業(yè)排放是“生存排放”,排放量大和增長快,溫室氣體/臭氣減排與減少環(huán)境污染協(xié)調(diào),必須在畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的框架下,具有經(jīng)濟(jì)性,保證技術(shù)或項(xiàng)目的可持續(xù)運(yùn)行,提高動(dòng)物生產(chǎn)力、畜禽糞污沼氣、有機(jī)肥等資源化利用。

        2 畜牧業(yè)減排技術(shù)與效果

        舍內(nèi):液態(tài)系統(tǒng)具有更高的CH4排放因子;墊料系統(tǒng)具有最高的N2O 排放因子,有最低的NH3排放因子,干清糞CH4排放明顯降低。舍外:氧化塘管具有最高的CH4排放因子;堆肥具有最高的NH3排放因子。農(nóng)田:注射施肥和混施等NH3排放因子明顯降低;但是N2O 排放因子升高。

        2.1 污水和沼液貯存環(huán)境調(diào)控技術(shù)

        2.1.1 CH4氣體排放

        原水是沼液排放近100倍,沼液較低的可生化性造成CH4排放因子低于原水。

        2.1.2 N2O氣體排放

        沼液是原水N2O排放的4.6倍,沼液存儲(chǔ)中NOx-含量急劇增加,硝化反硝化反應(yīng)強(qiáng),產(chǎn)生N2O,沼液較低的C/N比特性造成N2O排放高于原水。

        2.1.3 原水與沼液GHG排放

        在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi),沼液排放的溫室氣體總當(dāng)量比原水高5.1%,原水CH4占總排放量的77.2%;沼液N2O 占總排放量的99.2%,與沼液貯存后硝態(tài)氮大幅度提高直接相關(guān)。

        2.1.4 原水與沼液存儲(chǔ)試驗(yàn)中甲烷菌分析

        原水和沼液存儲(chǔ)過程甲烷排放量不同與產(chǎn)甲烷菌種屬組成存在差異有關(guān)。

        2.2 控制方法

        2.2.1 貯存溫度——沼液不同的碳氮形態(tài)變化

        污水貯存過程中,低于15℃時(shí),氨氮降低<10%,但高溫貯存時(shí)氨氮降低達(dá)到58%,硝態(tài)氮和DON在不同溫度條件下呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系,沼液COD的降解率為2.5%~30%。

        2.2.2 貯存溫度——NH3排放

        NH3排放隨溫度升高呈現(xiàn)線性增長。

        2.2.3 貯存溫度——N2O和NO排放(<25℃)

        溫度在20℃以下時(shí),N2O和NO排放量都較低,在室溫20~32℃下,兩種氣體排放量顯著增加,25℃是N2O出現(xiàn)高排放的關(guān)鍵溫度。

        2.2.4 貯存溫度——N2O、NH3、NO排放(30~35℃)

        高溫貯存下,不同實(shí)驗(yàn)桶直接氣體排放存在很大差異,同一貯存桶內(nèi)NH3和N2O排放互斥,高N2O排放沼液貯存桶中,N2O和NO排放具有相同的趨勢(shì)。

        2.2.5 貯存溫度——溫室氣體排放

        在5~35℃的范圍內(nèi),沼液存儲(chǔ)中主要的致溫氣體是N2O,貢獻(xiàn)率58.5%~95%。

        2.2.6 pH影響

        低pH(酸化)造成沼液表面結(jié)殼,顯著降低沼液NH3排放,但增加N2O排放,低pH可顯著降低原水CH4、N2O排放。pH 值對(duì)不同污水貯存過程的減排特征:對(duì)于原水,pH為5.7和5.1較pH為6.5能減少90%GHG排放;對(duì)于沼液,pH為5.7和6.6較pH為7.8能減少80%氨氣排放。

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