長三角地區(qū)典型季節(jié)規(guī)?；膛霭迸欧盘卣餮芯?/h1>
2022-05-29 12:34:08倪遠之徐昶沈根祥
倪遠之，徐昶，沈根祥
（上海市環(huán)境科學(xué)研究院，國家環(huán)境保護新型污染物環(huán)境健康影響評價重點實驗室，國家環(huán)境保護城市大氣復(fù)合污染成因與防治重點實驗室，上海 200233）
氨氣（NH）作為大氣中最主要的堿性氣體，是顆粒物形成的重要前體物和灰霾天氣形成的重要因素，近年來得到國內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注。農(nóng)業(yè)源（包括畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物分解和種植業(yè)土地揮發(fā)）是大氣氨排放的主要來源，占人為源氨排放總量的70%以上，在一些歐美國家如英國該比例甚至達到了80%，其中近1/3 的氨排放與奶牛養(yǎng)殖密切相關(guān)。我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的最主要來源為生豬養(yǎng)殖，這是由我國飲食結(jié)構(gòu)的特異性決定的。然而隨著飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國人均乳制品消耗量逐年上升，由1990 年的2.0 kg·人·a增加至2017 年的12.5 kg·人·a，但仍遠低于日本（46.1 kg·人·a）。在牛肉和乳制品消耗逐年增加、畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化轉(zhuǎn)變的時代背景下，可以預(yù)見未來規(guī)?；ｎ愄貏e是奶牛養(yǎng)殖引起的氨排放貢獻將持續(xù)增大，因此應(yīng)引起關(guān)注。
歐美國家對畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨氣排放特征的研究已相對成熟，WEBB的研究表明，就單位動物而言，奶牛的氨排放強度（29.5 kg·頭·a）遠高于生豬（15.6 kg·頭·a）或家禽類（0.9 kg·只·a），加上奶制品消耗量大，歐美國家奶牛養(yǎng)殖引起的氨排放占據(jù)了其整體畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的最主要部分。相比而言，國內(nèi)對規(guī)?；笄輬霭迸欧诺难芯看蠖嗉杏谏i養(yǎng)殖業(yè)，而針對規(guī)模牛類養(yǎng)殖的研究總體較少。YANG等對京津冀地區(qū)兩個奶牛場的氨排放進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)氨排放系數(shù)變化范圍為44.6～51.0 kg·頭·a，年均氨排放系數(shù)達到了48.7 kg·頭·a。賈樹云采用微氣象法和模型估算法對河北地區(qū)兩種管理模式的奶牛場氨排放水平進行估算，發(fā)現(xiàn)其氨排放系數(shù)分別為12.95～53.77 kg·頭·a和15.56～30.64 kg·頭·a。美英等對呼和浩特兩個奶牛養(yǎng)殖場不同區(qū)域的氨濃度水平進行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)夏季的氨排放總量顯著高于冬季。崔利利等對奶牛糞便堆積過程中的氨排放進行研究，發(fā)現(xiàn)不同堆高對氨累積排放量的影響差異明顯，堆高25 cm 時的氨排放量顯著大于50 cm 時的。但總體而言，目前針對規(guī)模奶牛場氨排放的研究還較少，且存在以下幾方面問題：一是大部分研究僅針對某一環(huán)節(jié)（主要是棚舍養(yǎng)殖）或某一季節(jié)的排放情況進行微觀監(jiān)測，沒有考慮到畜禽養(yǎng)殖全過程中各個環(huán)節(jié)的總體排污情況，以及缺少對各類排放源的細化分類和深入研究；二是較多的實測研究主要集中在我國北方地區(qū)等規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖密度較大的區(qū)域，而針對長三角地區(qū)規(guī)?；膛０迸欧盘卣鞯谋O(jiān)測研究相對較少；三是針對規(guī)?；霭迸欧徘鍐蔚难芯看蠖嘀苯硬捎脟鴥?nèi)外已有的經(jīng)驗系數(shù)，因此計算獲取的大區(qū)域尺度的清單結(jié)果存在較大的不確定性。
針對以上存在的問題，本研究以長三角地區(qū)典型規(guī)模化奶牛場為研究對象，通過在線高分辨率監(jiān)測系統(tǒng)對典型規(guī)?；膛龅呐锷狃B(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存環(huán)節(jié)進行連續(xù)監(jiān)測，獲取不同環(huán)節(jié)、不同季節(jié)的氨排放信息，并計算得到本地化氨排放系數(shù)及排放強度，并以此為基礎(chǔ)核算了“江浙滬皖”三省一市整體牛類養(yǎng)殖氨氣排放量，為長三角地區(qū)氨排放清單的制定和農(nóng)業(yè)源氨減排潛力的評估提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗點位和監(jiān)測時間
本研究試驗地點位于上海市金山區(qū)呂巷鎮(zhèn)振華奶牛場。該奶牛場為自繁自養(yǎng)型奶牛場，總占地面積約2 hm，截至2018 年末奶牛存欄量為1 180 頭，品種為荷斯坦，平均產(chǎn)奶量為11.3 t·頭·a。養(yǎng)殖棚舍為半敞開式結(jié)構(gòu)，地面為混凝土防滲地面，棚舍采用人工清糞的清理方式，棚內(nèi)糞便經(jīng)清糞車運送至場內(nèi)干濕分離處進行干濕分離處理，養(yǎng)殖棚舍內(nèi)清洗水及奶牛尿液經(jīng)棚內(nèi)下水管網(wǎng)流至固液分離處進行分離。分離后的污水經(jīng)過厭氧發(fā)酵后在污水貯存池露天貯存，待農(nóng)作物施肥季節(jié)泵送至周邊農(nóng)田及果園進行還田利用。糞便經(jīng)堆肥棚堆肥后，其中小部分在該場配套的農(nóng)田還田利用，大部分另送至外部農(nóng)田利用。總體而言，該奶牛場棚舍結(jié)構(gòu)、糞污處理過程、生產(chǎn)管理方式等均能代表長三角地區(qū)典型規(guī)?；膛龅酿B(yǎng)殖模式，具體信息如表1所示。
表1 養(yǎng)殖棚舍、糞便堆肥棚和污水貯存池情況Table 1 Specifications for each monitoring area
分別針對棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥、污水貯存3 大環(huán)節(jié)開展氨排放監(jiān)測，選取奶牛場內(nèi)典型的養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚舍各1 間，以及污水貯存池作為試驗監(jiān)測點位。監(jiān)測時間為2018 年4 月至2019 年2 月，其中，因糞污處理系統(tǒng)及污水貯存池升級改造，污水貯存環(huán)節(jié)冬季氨排放特征未監(jiān)測，各環(huán)節(jié)具體的監(jiān)測時段及因子如表2所示。
表2 試驗期間不同季節(jié)的主要氣象因子Table 2 Mereological factors in different seasons
1.2 樣品采集與分析
1.2.1 在線監(jiān)測
養(yǎng)殖環(huán)節(jié)氨排放監(jiān)測：采用在線電化學(xué)傳感器對奶牛場棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 大主要環(huán)節(jié)的氣態(tài)氨進行連續(xù)在線監(jiān)測，傳感器型號為德爾格公司的HC-6809645，量程為0～75 mg·m，精度為0.01 mg·m，數(shù)據(jù)分辨率最高可達5 s 一組數(shù)據(jù)。棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥環(huán)節(jié)的傳感器分別設(shè)置于棚舍中間離地約3 m 處，污水貯存環(huán)節(jié)的傳感器設(shè)置在污水貯存池邊緣離地面約1.5 m 處，根據(jù)上海市不同季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向變化調(diào)整傳感器處于污水貯存池下風(fēng)向位置。在線電化學(xué)傳感器的數(shù)據(jù)分辨率設(shè)置為每5 s 一組，工控機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)間隔設(shè)置為每5 min 記錄一組數(shù)據(jù)，1 h 共獲取12 組數(shù)據(jù)，剔除因設(shè)備校準(zhǔn)、斷電、特殊天氣等影響而產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，經(jīng)處理獲得不同環(huán)節(jié)相應(yīng)的氨小時濃度均值和日均值水平。
奶牛場背景氨排放監(jiān)測：利用臺灣章嘉公司生產(chǎn)的IGAC 在線氣體與氣溶膠成分監(jiān)測儀（In-situ Gas and Aerosol Compositions monitor）監(jiān)測獲取奶牛場背景氨濃度水平。該系統(tǒng)可以連續(xù)全自動地監(jiān)測分析氣體與氣溶膠中水溶性離子成分。整個系統(tǒng)分為前處理器與離子層析儀兩個部分。前處理器由兩部分組成：濕式同心圓管溶蝕器（簡稱2WAD）和氣溶膠處理器。離子層析儀即常見的離子色譜，為ICS-3000 型離子色譜，內(nèi)置兩臺電導(dǎo)檢測器，可同時對陰離子與陽離子進行分析。IGAC 安裝在場區(qū)的幾何中心樓頂位置，西側(cè)是一個密閉的大型牛棚，東側(cè)即草料堆放場。采樣頭安裝在房頂離地面約10 m 處，周邊無樹木、樓房等阻擋，大氣流動暢通，可代表奶牛場區(qū)域內(nèi)的背景氨排放濃度。監(jiān)測期間按照相關(guān)要求定期對設(shè)備進行校準(zhǔn)維護，剔除相關(guān)異常數(shù)據(jù)后獲取相應(yīng)的背景氨排放濃度水平，數(shù)據(jù)分辨率為每1 h一組。
采用深圳拓普瑞公司生產(chǎn)的超聲波氣象五參數(shù)儀監(jiān)測獲取試驗期間的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓等主要氣象數(shù)據(jù)，并通過全球天氣精確預(yù)報網(wǎng)（www.wunderground.com）獲得區(qū)域環(huán)境氣象數(shù)據(jù)作為比對，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
1.2.2 離線監(jiān)測
氨排放離線監(jiān)測采樣設(shè)備為北京科安勞保生產(chǎn)的QC-2 型大氣采樣儀，于各環(huán)節(jié)傳感器所在位置同步采集相應(yīng)的大氣氨樣品，采樣流量為1.0 L·min，吸收液為0.01 mol·L稀HSO，相關(guān)分析采用納氏試劑分光光度法（HJ 533—2009）。試驗開展前期，分別在不同環(huán)節(jié)開展在線傳感器和離線監(jiān)測的對比驗證工作，并根據(jù)結(jié)果對傳感器進行調(diào)校；試驗期間則選取各季節(jié)典型天氣進行連續(xù)3 d 取樣分析，用作在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和離線監(jiān)測數(shù)據(jù)的定期比對。將離線采樣與在線監(jiān)測同步獲得的氨濃度小時均值數(shù)據(jù)進行比對分析，兩者的結(jié)果呈現(xiàn)出良好的相關(guān)性，達到0.976 4。同時，在養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚的上風(fēng)向區(qū)域定期手工采集背景點和進風(fēng)口處的氨樣品，再結(jié)合IGAC 在線氣體與氣溶膠成分監(jiān)測儀獲取的背景氨濃度，進行排放模型的計算分析。
1.3 數(shù)據(jù)處理
1.3.1 棚舍內(nèi)自然通風(fēng)模式下氨排放通量
春、秋、冬三季自然通風(fēng)模式下氨排放通量的計算參考紀(jì)英杰等的方法，即棚舍內(nèi)單位時間氨氣通氣量取決于棚舍內(nèi)的即時氨氣濃度與單位時間的棚舍通風(fēng)總量。
式中：Q為自然通風(fēng)條件下每頭奶牛每日氨排放通量，g·d·頭；G為棚舍內(nèi)第小時的平均通風(fēng)速率，kg·s；c為第小時所測得的棚舍內(nèi)氨體積濃度，%；為舍內(nèi)奶牛數(shù)量，頭。
棚舍通風(fēng)速率計算參照KAVOLE?LIS 等的研究方法，即：
式中：為棚舍通氣速率，kg·s；C為棚舍通風(fēng)口排放系數(shù)；為棚舍通風(fēng)口面積，m；為棚舍內(nèi)空氣密度，kg·m；為重力加速度，m·s；為進、排風(fēng)口高度差，m；為棚舍內(nèi)外溫度差，℃；為棚舍內(nèi)熱力學(xué)溫度，K；V為環(huán)境風(fēng)速，m·s；、為棚舍內(nèi)外的風(fēng)壓系數(shù)，=0.7、=-0.3。
1.3.2 棚舍內(nèi)機械通風(fēng)模式下氨排放通量
本研究中，夏季奶牛棚舍采用24 h 全天機械通風(fēng)，共配備20臺風(fēng)機。采用串聯(lián)模式，每10臺風(fēng)機串聯(lián)成一排，通風(fēng)量為20 000 m·h，則機械通風(fēng)情況下棚舍內(nèi)總通風(fēng)量為40 000 m·h。
氨排放通量計算公式為：
式中：Q為機械通風(fēng)條件下每頭奶牛每日氨排放通量，g·d·頭；為每小時通風(fēng)量，=40 000 m·h；C為第小時時棚舍內(nèi)所測得的氨濃度，mg·m；為棚舍中飼養(yǎng)的奶牛量，頭。
1.3.3 堆肥棚氨排放通量
堆肥棚的氨氣通氣量測定采用MISSELBROOK等的研究方法，即：
1.3.4 污水貯存環(huán)節(jié)氨排放通量
奶牛場污水貯存池為開闊環(huán)境，四周通風(fēng)，與露天農(nóng)田氨排放模式相似。因此，本研究采用適用于大田氨排放通量計算的單一高度法，在污水池上方1.5 m 處測得污水貯存環(huán)節(jié)的氨排放濃度與氣象風(fēng)速。污水貯存環(huán)節(jié)氨排放通量的計算公式為：
式中：為常數(shù)，0.085；為風(fēng)速，m·s；為1.5 m 處的氨濃度，mg·m；為1.5 m處的背景氨濃度，mg·m。
1.4 長三角地區(qū)規(guī)?；霭睔馀欧徘闆r
畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的測算通常使用排放系數(shù)法。
式中：E為各市牛養(yǎng)殖氨排放量，t·a；為活動水平，為各地級市或直轄市，A依據(jù)2018 年各省、直轄市或地級市發(fā)布的統(tǒng)計年鑒中奶牛及肉牛存欄量數(shù)據(jù)（表3）；為氨排放系數(shù)，采用本研究中基于金山奶牛場監(jiān)測結(jié)果所得氨排放系數(shù)，t·頭·a。部分地區(qū)統(tǒng)計年鑒并未將奶牛與肉牛進行細化，或未對規(guī)?；c非規(guī)?；B(yǎng)殖進行區(qū)分，考慮到長三角地區(qū)非規(guī)模化牛養(yǎng)殖占總體牛養(yǎng)殖比例較?。ㄐ∮?%），因此本研究中暫不對奶牛與肉牛、規(guī)?；c非規(guī)?；鬟M一步區(qū)分。
表3 2018年長三角各地級市牛類養(yǎng)殖存欄量（萬頭）Table 3 Stock numbers of beef cattle and cow for cities in Yangtze River Delta in 2018（104 head）
2 結(jié)果與討論
2.1 不同環(huán)節(jié)氨濃度季節(jié)變化特征
圖1為規(guī)?；膛霾煌h(huán)節(jié)、不同季節(jié)氨排放變化趨勢及濃度水平。棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4個季節(jié)氨濃度日均值變化范圍分別為1.44～2.93、3.16～4.32、2.13～4.89 mg·m和1.37～1.82 mg·m，氨濃度日均值分別為（2.00±0.43）、（3.52±0.29）、（3.06±0.58）mg·m和（1.54±0.12）mg·m，表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏季達到冬季的2.29 倍，該規(guī)律與張祎和代小蓉的研究結(jié)果一致。研究表明，溫度是影響?zhàn)B殖棚舍內(nèi)氨濃度的主要因素。畜禽排放的氨主要來自于糞便中含氮物質(zhì)的分解，動物飼料中的蛋白質(zhì)在動物消化系統(tǒng)中各種酶的分解作用下產(chǎn)生的氨基酸會通過糞便排出體外，夏、秋季較高的溫度會提高糞便中的脲酶活性，促進糞便中含氮物質(zhì)的分解，使得養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨濃度水平升高；與此同時，溫度也會影響畜禽的排泄行為進而間接影響氨排放水平，圖1 為本研究觀測期間養(yǎng)殖棚舍內(nèi)溫度、相對濕度及風(fēng)速的變化情況。奶牛場的養(yǎng)殖棚舍為半開放自然通風(fēng)結(jié)構(gòu)，舍內(nèi)的氣象因子受環(huán)境氣象條件的影響較大，各季節(jié)氨排放日均濃度水平基本與溫度呈相同的變化趨勢，監(jiān)測期間春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的平 均 溫 度 分 別 為（23.0±3.3）、（29.8±1.6）、（24.4±2.7）℃和（6.4±1.7）℃，夏季、秋季和春季的溫度顯著大于冬季，較高的溫度是導(dǎo)致這3 個季節(jié)氨濃度水平較高的主要原因。此外，研究表明通風(fēng)量也會對畜禽養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨濃度產(chǎn)生影響，較大的通風(fēng)量有利于養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨的擴散，從而降低了氨濃度水平。劉楊等的研究表明，典型規(guī)?；i場棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)氨濃度的季節(jié)變化趨勢為冬季＞秋季＞春季＞夏季，這可能是由于夏季豬場的養(yǎng)殖棚舍采用密閉式機械通風(fēng)和水簾降溫模式，棚舍內(nèi)的通風(fēng)量（10.73×10m·d）達到其他季節(jié)（3.13×10～5.17×10m·d）的2～3 倍，導(dǎo)致棚舍內(nèi)的氨迅速被帶走而呈現(xiàn)較低的水平，與此同時，密閉的棚舍環(huán)境也隔絕了外界的高溫，使得棚舍內(nèi)部的溫度總體低于外界。而本研究中奶牛場養(yǎng)殖棚舍雖然夏季通風(fēng)量（9.6×10m·d）與豬場接近，但不同于豬場的封閉式棚舍，奶牛棚舍主要采用通風(fēng)量更大的半敞開式建筑結(jié)構(gòu)，在夏季高溫天氣，即使采用了機械通風(fēng)和噴霧系統(tǒng)結(jié)合的加濕降溫措施，但由于缺少墻體隔熱，棚舍內(nèi)溫度仍較高，從而導(dǎo)致環(huán)境中氨氣排放始終維持在較高的濃度水平。
圖1 不同環(huán)節(jié)各季節(jié)氨排放濃度水平Figure 1 Monitored ammonia concentration ranges in the three sheds in different seasons
糞便堆肥環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨濃度日均值變化范圍分別為1.44～2.47、2.97～8.38、1.56～5.26 mg·m和0.76～2.86 mg·m，氨 濃 度 日 均 值 分別 為（1.84±0.32）、（5.24±1.32）、（2.41±0.73）mg·m和（1.25±0.40）mg·m，表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏季顯著高于其他3 個季節(jié)，達到冬季的4.19 倍。和養(yǎng)殖棚舍相似，糞便堆肥棚為半開放自然通風(fēng)結(jié)構(gòu)，氨濃度水平主要受溫度、濕度、通風(fēng)量等因素的綜合影響。夏、秋季溫度總體較高，微生物活性較高，堆糞周期較短，為20～30 d，糞便中的含氮物質(zhì)迅速轉(zhuǎn)化并排放到大氣中，導(dǎo)致氨揮發(fā)速率和濃度水平也較高；而春、冬季溫度相對較低，微生物活性也較低，整個堆糞周期總體長于夏、秋季，為50～60 d，氨排放過程總體較為緩慢，因而氨揮發(fā)速率和濃度水平較低。除氣象因素影響外，糞便堆肥的氨排放水平還受堆肥過程本身的氨排放過程影響。夏季的氨排放監(jiān)測開始于新鮮糞便堆肥初期，此時氨排放濃度達到（10.5±0.4）mg·m，隨著堆肥的進行和糞便的不斷腐熟，堆肥末期的氨排放濃度為（5.6±0.9）mg·m，僅為堆肥初期的1/2 左右。此外，堆肥過程中的翻堆活動也對該環(huán)節(jié)氨揮發(fā)有重要影響，在春季監(jiān)測的第3 天、夏季的第8 天、秋季的第6 天和冬季的第9 天，翻堆作業(yè)均造成氨濃度水平大幅上升，較前1 d 分別上升了47.0%、16.6%、133.8%和267.3%。
污水貯存環(huán)節(jié)春、夏、秋3 個季節(jié)的氨濃度日均值變化范圍分別為1.76～6.03、2.74～6.24 mg·m和1.48～4.33 mg·m，氨濃度日均值分別為（3.34±1.24）、（4.02±0.93）mg·m和（2.46±0.64）mg·m，表現(xiàn)為夏季＞春季＞秋季。與棚舍養(yǎng)殖和糞便堆肥環(huán)節(jié)春季氨濃度水平小于秋季的結(jié)果不同，污水貯存環(huán)節(jié)春季的氨排放濃度均值大于秋季。污水貯存池為露天全敞開式結(jié)構(gòu)，氨排放水平受溫度、風(fēng)速的影響較大，但監(jiān)測表明，春季和秋季的溫度分別為（23.0±3.3）℃和（24.4±2.7）℃，風(fēng)速分別為（4.0±1.1）m·s和（4.0±1.5）m·s，總體較為接近；進一步研究發(fā)現(xiàn)，上海地區(qū)春季和秋季的主導(dǎo)風(fēng)向分別為東南風(fēng)和東北風(fēng)，污水貯存池位于養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚的西北偏西方向，因此在春季東南風(fēng)向為主導(dǎo)的情況下，養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚的氨排放也一定程度影響了下風(fēng)向的污水貯存點位，這可能是導(dǎo)致該環(huán)節(jié)春季氨排放濃度水平高于秋季的潛在原因。
從全年范圍來看，棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨排放濃度水平分別達到了（2.53±0.88）、（2.68±1.72）mg·m和（2.44±1.73）mg·m，糞便堆肥環(huán)節(jié)的氨排放濃度水平最高，其次是棚舍養(yǎng)殖和污水貯存環(huán)節(jié)。需要說明的是，污水貯存環(huán)節(jié)由于貯存池工程改造，冬季的監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失，由于冬季溫度整體較低，氨排放濃度水平相對較低，因此該環(huán)節(jié)全年的氨排放濃度水平可能存在一定的高估。
1.3.4 情感支持療法 該療法要求醫(yī)護人員多和患者交流，耐心傾聽患者的傾訴，給予患者情感上的支持，樹立其與疾病斗爭的信念，同時對患者進行適當(dāng)?shù)奶弁葱蹋軌蚴够颊呓箲]情緒減輕，最終達到治療疼痛的目的［13］。
2.2 不同環(huán)節(jié)氨濃度日小時變化特征
圖2至圖4 為規(guī)?；膛霾煌h(huán)節(jié)、不同季節(jié)氨排放日小時變化趨勢及濃度水平。養(yǎng)殖棚舍氨濃度日小時變化與日氣溫變化基本呈一致的變化趨勢，在溫度較高的春、夏和秋3 個季節(jié)，棚舍內(nèi)的氨濃度從上午8：00 起開始逐漸上升，下午14：00—16：00 時達到最大值，分別達到了（2.63±0.55）、（4.65±0.51）mg·m和（4.13±0.59）mg·m，之后開始逐漸下降，總體呈現(xiàn)出白天高、夜間低的特征。而冬季典型日內(nèi)氨濃度小時變化則較為平穩(wěn)，總體氨排放水平較低，最大值出現(xiàn)在上午07：00—08：00，僅為（1.69±0.32）mg·m，這可能是因為冬季對棚舍四周采取了覆蓋保溫的措施，從而導(dǎo)致冬季棚舍內(nèi)的溫度受外界氣溫影響較小，氨濃度與氣溫相關(guān)度較低。除日溫度變化趨勢影響外，養(yǎng)殖棚舍內(nèi)奶牛的日?；顒右矔Π睗舛热兆兓a(chǎn)生較大影響。凌晨和午夜奶牛的活動量較少，新陳代謝較低，與此同時較低的溫度也導(dǎo)致糞便排放速率低于糞便結(jié)塊速率，從而影響了夜間氨的排放水平。此外，清糞管理等活動對養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨濃度日小時變化也有重要的影響。如圖2 所示，不同季節(jié)8：00—10：00 氨濃度均出現(xiàn)一個峰值，這主要與該時段養(yǎng)殖棚舍內(nèi)的清糞活動有關(guān)。在清糞過程中刮糞板對糞便不斷攪動，破壞了糞便表皮，使內(nèi)部糞便暴露出來，處于自然發(fā)酵狀態(tài)下的糞便中的氨逸散到空氣中，導(dǎo)致糞便中的氨揮發(fā)速率加快，使得舍內(nèi)氨濃度在較短時間內(nèi)迅速積累而不斷增大。隨著清糞活動結(jié)束，舍內(nèi)糞便量減少，氨揮發(fā)速率下降，使得舍內(nèi)氨濃度又出現(xiàn)一個短暫的下降過程。之后隨著奶牛進食、排泄等日?；顒?，新鮮糞便持續(xù)的加入，以及白天溫度的持續(xù)上升，導(dǎo)致舍內(nèi)氨濃度又再次上升[36]。
圖2 棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)氨排放小時變化Figure 2 Hourly changes of ammonia concentration in monitored animal shed
糞便堆肥環(huán)節(jié)的氨濃度日小時變化趨勢如圖3所示，與棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)相似，該環(huán)節(jié)同樣呈現(xiàn)出白天高、夜間低的變化趨勢，與日間的氣溫變化趨勢同步。每日峰值基本出現(xiàn)在16：00—19：00 之間，春、夏、秋、冬4 個季節(jié)每日氨濃度最高值分別為（2.47±0.87）、（4.09±1.19）、（2.92±2.04）mg·m和（1.35±0.45）mg·m。在氨排放水平較高的春季、夏季和秋季，氨濃度受氣溫的日變化趨勢影響較為顯著，但在冬季的變化趨勢則較為平穩(wěn)。夏、秋兩個季節(jié)的溫度總體較高，糞便堆肥周期相對較短，基本在20～30 d之間，糞便中的氨排放轉(zhuǎn)化效率較高，導(dǎo)致該環(huán)節(jié)的氨濃度水平也較高；而在春、冬季，環(huán)境溫度日內(nèi)波動范圍較小，總體處于較低水平，堆糞棚內(nèi)堆體自身產(chǎn)熱使堆體在24 h內(nèi)的溫度較為穩(wěn)定，糞便堆肥周期也相對較長，達到了50～60 d，氨的轉(zhuǎn)化排放過程總體也較為緩慢，因此氨日小時濃度變化較其他季節(jié)相比更為穩(wěn)定。
圖3 糞便堆肥環(huán)節(jié)氨排放小時變化Figure 3 Hourly changes of ammonia concentration in monitored composting shed
污水貯存環(huán)節(jié)的氨濃度日小時變化趨勢如圖4所示，與棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)和糞便堆肥環(huán)節(jié)不同，污水貯存環(huán)節(jié)的氨排放趨勢主要受奶牛場生產(chǎn)作業(yè)管理活動影響。在所監(jiān)測的春、夏、秋3 個季節(jié)中，每日氨濃度在污水輸送和糞尿分離作業(yè)時段（上午6：00—8：00 與下午17：00—19：00）較高，其他時段則較為平穩(wěn)，日最高值的出現(xiàn)均在每日17：00—19：00 之間，春、夏、秋3 個季節(jié)分別為（4.57±3.35）、（5.71±2.44）mg·m和（4.12±1.75）mg·m。與其他環(huán)節(jié)稍有不同的是，污水貯存環(huán)節(jié)日均氨濃度值波動幅度較大，尤其是春、夏兩季，最高濃度和最低濃度的比值分別達到了3.45和2.13，這可能與污水貯存池每日均有污水注入有關(guān)。當(dāng)污水被泵入貯存池時，局部受到攪動，促進了氨氣的液氣傳質(zhì)，使得氨濃度監(jiān)測值呈現(xiàn)較大的波動。由于冬季場內(nèi)對糞污處理系統(tǒng)進行升級改造，本研究未對污水貯存環(huán)節(jié)冬季的氨濃度進行監(jiān)測?；谇捌谙嚓P(guān)畜禽養(yǎng)殖場各環(huán)節(jié)氨排放的研究結(jié)果，可以預(yù)測在其他管理模式?jīng)]有重大變更的情況下，由于冬季氣溫低，微生物活動受抑制，污水貯存環(huán)節(jié)氨排放濃度水平較春、夏、秋3季低。
圖4 污水貯存環(huán)節(jié)氨排放小時變化Figure 4 Hourly changes of ammonia concentration in monitored sewage storage tank area
2.3 氨排放影響因素
研究表明，畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)的氨排放濃度是多因素綜合作用的結(jié)果，如棚舍結(jié)構(gòu)、地面類型、清糞頻率、通風(fēng)模式和氣象條件等均會影響畜禽養(yǎng)殖場氨的產(chǎn)生。本研究重點探討了溫度、相對濕度、風(fēng)速和大氣壓強等主要氣象因子對奶牛場關(guān)鍵環(huán)節(jié)中氨濃度的影響，相關(guān)關(guān)系如表4 所示。結(jié)果表明，棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥、污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平與溫度均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別達到了0.914、0.817 和0.942，表明溫度是影響奶牛養(yǎng)殖不同環(huán)節(jié)氨排放的主要氣象因素。畜禽排放的氨主要來自于糞便中含氮物質(zhì)的分解，較高的溫度會提高糞便中的脲酶活性，促進糞便中含氮物質(zhì)的分解，使得氨濃度水平升高。具體來看，污水貯存環(huán)節(jié)氨濃度與溫度的相關(guān)性最高，其次是棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，糞便堆肥環(huán)節(jié)與溫度的相關(guān)性相對較低。本研究中奶牛場的污水貯存池為露天全敞開結(jié)構(gòu)，受環(huán)境溫度的直接影響相對較大，而養(yǎng)殖棚舍和堆肥棚舍為半敞開式結(jié)構(gòu)，棚舍內(nèi)部與外部環(huán)境存在一定的溫差，因此與污水貯存環(huán)節(jié)相比受外界溫度的影響相對較小，這可能是造成其與溫度的相關(guān)性略差于污水貯存環(huán)節(jié)的重要原因。除此之外，糞便堆肥環(huán)節(jié)的氨排放除受環(huán)境溫度變化的影響外，還受到堆肥進程特別是堆體自身產(chǎn)熱過程對氨排放的影響，因此其與溫度的相關(guān)關(guān)系在3個環(huán)節(jié)中相對較差。
表4 棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存環(huán)節(jié)氨濃度與主要氣象因子的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation between ammonia concentration in shed housing，manure composting and sewage storage with meteorologic factors
棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平與風(fēng)速均呈顯著的負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達到了-0.686（＜0.01）、-0.533（＜0.05）和-0.695（＜0.01）。通常風(fēng)速主要會影響氣態(tài)污染物的擴散水平，進而影響其濃度水平，在奶牛養(yǎng)殖不同環(huán)節(jié)中，較大的風(fēng)速稀釋或帶走了較高濃度的氣態(tài)氨而降低了其濃度水平，從而與氨濃度水平呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。具體來看，污水貯存環(huán)節(jié)氨濃度與風(fēng)速的負相關(guān)關(guān)系最高，其次是棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，糞便堆肥環(huán)節(jié)與風(fēng)速的負相關(guān)性相對較低。與溫度對氨排放的影響相似，污水貯存池為露天全敞開結(jié)構(gòu)，環(huán)境風(fēng)速對氨濃度的直接影響相對較大，因此相關(guān)性也相對最高；而養(yǎng)殖棚舍和堆糞棚舍為半敞開式結(jié)構(gòu)，氨排放過程受風(fēng)速的影響相對污水貯存環(huán)節(jié)小，相關(guān)性也相對較差。需要說明的是，本研究中養(yǎng)殖棚舍為首尾側(cè)面均通風(fēng)的半敞開式結(jié)構(gòu)，而糞便堆肥棚為長條式的首尾通風(fēng)半敞開式結(jié)構(gòu)，后者的通風(fēng)條件和通風(fēng)量總體低于前者，這也可能是造成糞便堆肥環(huán)節(jié)風(fēng)速與氨濃度的相關(guān)性低于其他兩個環(huán)節(jié)的重要原因。
除此之外，研究發(fā)現(xiàn)大氣壓強與棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3個環(huán)節(jié)的氨濃度水平均呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系（＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別達到了-0.827、-0.822 和-0.900。大氣壓強通常呈明顯的季節(jié)變化趨勢，本研究監(jiān)測時段春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的大氣壓強平均水平分別達到了（101.0±0.5）、（100.4±0.4）、（101.5±0.3）kPa 和（102.7±0.4）kPa，相關(guān)性分析表明，研究期間的大氣壓強與大氣溫度變化呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，達到了0.894（＜0.01），由上文可知，氨濃度水平主要受溫度變化的影響，二者呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，因此氨濃度總體上也與大氣壓強呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。
相比溫度、風(fēng)速和大氣壓強，相對濕度與棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平相關(guān)性總體均較差，這可能與不同季節(jié)、不同環(huán)節(jié)相對濕度與氨濃度的相關(guān)性差異較大有關(guān)。在春季，棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平與相對濕度總體呈一定的負相關(guān)關(guān)系，分別達到了0.140、0.201和0.132，一方面，較高的濕度容易吸收去除空氣中的氣態(tài)氨，降低氨濃度水平，另一方面，較高的濕度通常出現(xiàn)在降水等天氣，溫度相對較低，這也不利于氨的排放。而在夏季，棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)采用的機械通風(fēng)和噴霧系統(tǒng)結(jié)合的加濕降溫措施，使得養(yǎng)殖棚舍內(nèi)部的相對濕度總體大于其他季節(jié)，其氨排放濃度的負相關(guān)系數(shù)總體高于其他3 個季節(jié)。值得注意的是，春、夏和冬季的相對濕度均與氨濃度水平呈一定的負相關(guān)關(guān)系，而秋季的相對濕度則與棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平呈正相關(guān)關(guān)系，分別達到了0.612、0.340 和0.409，這也表明秋季相對濕度對各環(huán)節(jié)氨排放水平的影響不同。研究發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測期間春、夏、冬3 個季節(jié)的相對濕度水平分別為（73.7±13.1）%、（75.9±7.5）%和（73.9±13.2）%，而在秋季的相對濕度水平為（69.1±10.9）%，低于其他3 個季節(jié)，較低的相對濕度條件下，空氣中的水汽含量相對減少，從而導(dǎo)致其對氨濃度水平的影響減弱，溫度等其他因子的影響比重增加，這可能是造成該季節(jié)相對濕度與氨濃度水平呈正相關(guān)的重要原因。
2.4 不同環(huán)節(jié)、不同季節(jié)氨排放系數(shù)
表5為規(guī)?；膛雠锷狃B(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 大環(huán)節(jié)不同季節(jié)的氨排放系數(shù)水平。棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨排放系數(shù)分別為（12.61±5.52）、（17.17±1.40）、（13.40±3.24）、（6.13±2.19）kg·頭·a，夏季氨排放系數(shù)最大，是冬季的近3倍，全年氨排放系數(shù)為（13.14±5.17）kg·頭·a。糞便堆肥環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨排放系數(shù)分別為（4.64±1.93）、（13.23±3.77）、（4.20±1.49）、（3.68±1.40）kg·頭·a，與棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)相似，夏季氨排放系數(shù)最高，達到了冬季的4 倍左右。污水貯存環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨排放系數(shù)分別為（8.58±5.08）、（12.18±4.12）、（7.36±2.28）、3.33 kg·頭·a，全年氨排放系數(shù)為（9.72±4.47）kg·頭·a。需要說明的是，冬季奶牛場污水貯存池進行改造升級，未能獲得該環(huán)節(jié)氨濃度數(shù)據(jù)，其排放系數(shù)基于監(jiān)測秋冬季棚舍內(nèi)和污水貯存池氨氣濃度比例關(guān)系估算獲得。從排放環(huán)節(jié)來看，全年范圍內(nèi)棚舍養(yǎng)殖的氨排放系數(shù)最高，污水貯存環(huán)節(jié)其次，糞便堆肥氨排放系數(shù)最低；從季節(jié)變化來看，氨排放系數(shù)的季節(jié)變化趨勢總體與溫度變化趨勢較為一致，再次證明溫度是影響各環(huán)節(jié)氨濃度水平與氨排放系數(shù)的首要氣象因素。
表5 規(guī)?；膛鲫P(guān)鍵環(huán)節(jié)四季平均氨排放系數(shù)（kg·頭-1·a-1）Table 5 Hourly average emission factor of each season for large-scale dairy farm of each stage（kg·head-1·a-1）
目前國內(nèi)學(xué)者對我國各地區(qū)人為源氨排放清單的編制主要是采納《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南》中所提供的排放系數(shù)法，結(jié)合氣溫校正因子，從而估算各地區(qū)人為源氨氣排放情況，對于規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖的氨排放過程，其排放因子的選取范圍基本在21.76～37.61 kg·頭·a之間，而針對奶?；蚱渌笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的氨排放實測和本地化系數(shù)的研究工作總體相對較少。賈樹云采用微氣象法和模型估算法獲取了河北地區(qū)兩種管理模式的奶牛場氨排放系數(shù)水平，分別為12.95～53.77 kg·頭·a和15.56～30.64 kg·頭·a，與本研究的結(jié)果（30.57 kg·頭·a）基本一致。YANG 等對京津冀地區(qū)兩個奶牛場的氨排放進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)氨排放系數(shù)變化范圍為44.6～51.0 kg·頭·a，年均氨排放系數(shù)達到了48.7 kg·頭·a，京津冀區(qū)域的年均溫度總體低于長三角地區(qū)，但氨排放系數(shù)卻大于本研究中獲得的結(jié)果，原因主要有以下兩方面：一方面，兩個研究中的奶牛生產(chǎn)管理模式存在一定的差異，YANG 等的研究中奶牛場清糞頻率為1～2 周1 次，較低的清糞頻率使得糞污停留時間較長，更利于氨的排放，而本研究中的清糞頻率為1 d 2～3 次，較高的清糞頻率減少了糞污暴露環(huán)節(jié)的時長，進而減少了氨的排放，這可能是本研究中氨排放系數(shù)相對較低的重要原因；另一方面，YANG 等采用的是開路式激光光譜監(jiān)測技術(shù)結(jié)合模型反演，而本研究采用的是電化學(xué)傳感器監(jiān)測技術(shù)，兩種不同的監(jiān)測技術(shù)和估算模型可能也是造成氨排放系數(shù)差異的重要原因。與國外的研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，MISSELBROOK 等的研究結(jié)果表明，英國奶牛場養(yǎng)殖棚舍和采奶棚中氨整體排放系數(shù)為4.9 kg·頭·a，遠低于本研究和國內(nèi)其他研究的結(jié)果。一方面，國外奶牛場的管理模式與管理水平與國內(nèi)存在一定的差異，另一方面，英國全年平均氣溫僅為12 ℃，而上海全年平均氣溫在21 ℃左右，兩地的氣候條件差異可能也是引起奶牛場氨排放系數(shù)差異較大的重要原因。這也再度表明溫度是影響畜禽養(yǎng)殖氨排放強度的主要影響因子，糞尿中氨氣揮發(fā)量隨著溫度升高而增加，當(dāng)環(huán)境溫度從4 ℃增加到20 ℃時，氨氣的揮發(fā)量可提高3.6～5.8 倍。已往研究表明，歐美發(fā)達國家由于飼料中含氮量更高，導(dǎo)致其畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放強度大于發(fā)展中國家，但從本研究的結(jié)果看，部分東南亞國家受限于經(jīng)濟成本，雖然含氮飼料投入量較低，但較高的氣溫等氣象因素仍可能導(dǎo)致較高的氨排放水平。此外，將本研究奶牛場氨排放系數(shù)與上海地區(qū)其他畜禽類型進行比較，紀(jì)英杰等監(jiān)測獲取了上海地區(qū)規(guī)?；i場的氨排放系數(shù)，夏季棚舍、夏季堆肥、秋季棚舍和秋季堆肥的氨排放系數(shù)分別為3.68、2.72、1.05 kg·頭·a和0.87 kg·頭·a，均明顯低于本研究相同季節(jié)奶牛氨排放系數(shù)，這也表明相對于其他主要畜禽類型，奶牛養(yǎng)殖的氨排放系數(shù)水平總體較高，因此不容忽視。
2.5 長三角地區(qū)奶牛及肉牛養(yǎng)殖氨排放時空分布特征
2.5.1 氨排放總量及排放強度
基于本研究監(jiān)測獲得本地化排放系數(shù)，結(jié)合長三角地區(qū)（安徽省、江蘇省、浙江省和上海市）各省市統(tǒng)計年鑒中奶牛與肉牛存欄量，建立了長三角地區(qū)規(guī)?；膛＜叭馀ｐB(yǎng)殖氨排放清單，如圖5所示。2018年長三角地區(qū)奶牛和肉牛養(yǎng)殖排放總量約為3.39 萬t·a，排放量由高到低依次為安徽?。?.17 萬t·a）、江蘇省（0.73 萬t·a）、浙江省（0.34 萬t·a）、上海市（0.15 萬t·a）。從空間分布來看，氨排放主要集中在安徽省中北部和江蘇省北部區(qū)域，主要由于這些地區(qū)集約化畜禽養(yǎng)殖規(guī)模較大，奶牛與肉牛存欄量遠高于其他地區(qū)，這是造成氨排放強度遠高于其他地區(qū)的重要原因，需要引起重視。從季節(jié)分布看，夏季氨排放總量和強度最高，達到了1.36 萬t 和151 t·d，春季、秋季氨排放總量和強度接近，分別為8 230、7 950 t和91、88 t·d，相比而言，冬季的氨排放總量和強度最低，為4 190 t和47 t·d，僅為夏季的1/3左右。
圖5 長三角地區(qū)規(guī)?；膛Ｅc肉牛養(yǎng)殖業(yè)氨揮發(fā)強度圖Figure 5 Ammonia emission rates from large-scale dairy and beef production industry in Yangtze River Delta
2.5.2 排放清單比較
表6為長三角地區(qū)不同研究中畜禽養(yǎng)殖氨排放清單結(jié)果，由于所在的年份、采用的活動水平（畜禽存/出欄量）數(shù)據(jù)、排放因子不同，使研究結(jié)果間存在一定差異，但總體可以發(fā)現(xiàn)，在安徽省、江蘇省和浙江省，規(guī)模化牛場氨排放總量占全部畜禽養(yǎng)殖氨排放量的比例相對較低，為3%～8%，這可能與這些地區(qū)生豬、蛋禽和肉禽等其他畜禽類型的養(yǎng)殖規(guī)模整體較高有關(guān)。相對而言，2018 年上海市規(guī)?；觯ㄒ阅膛ｐB(yǎng)殖為主）占全市畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的比例高于江、浙、皖三省，約為12%，且該比例高于2004 年的4%和2011 年的8%，這也進一步說明了雖然生豬養(yǎng)殖的活動水平較大，導(dǎo)致的氨排放總量大于奶牛及肉牛養(yǎng)殖，但規(guī)?；龅陌迸欧畔禂?shù)及強度總體大于生豬養(yǎng)殖過程，未來隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，在居民奶制品和牛肉消耗逐漸增長的情境下，奶牛及肉牛養(yǎng)殖所引起的氨排放將持續(xù)增加，因此不容忽視。近20 年來，我國東部地區(qū)整體經(jīng)濟水平顯著提高，氮素投入不足而導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力低下的時代早已過去。相反，氮素過多和不適當(dāng)投入所引起的環(huán)境問題才是制約目前我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，亟需針對奶牛與肉牛養(yǎng)殖中氨揮發(fā)各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)全鏈條氨揮發(fā)減排技術(shù)體系，在保證乳制品產(chǎn)量、肉品供應(yīng)和動物福利不受影響的情況下，優(yōu)化養(yǎng)殖業(yè)飼料組成、提高氮營養(yǎng)素利用率；優(yōu)化棚舍糞尿管理技術(shù)；形成末端糞污資源化高效利用體系，減少糞污處理、儲存及還田過程中的氨揮發(fā)，這對于我國人為源大氣氨減排、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。
表6 基于文獻調(diào)研的長三角地區(qū)氨排放清單結(jié)果對比Table 6 Comparison of ammonia emission inventory in Yangtze River Delta based on literatures investigation
3 結(jié)論
（1）規(guī)模化奶牛場棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的年均氨排放濃度分別為（2.53±0.88）、（2.68±1.72）mg·m和（2.44±1.73）mg·m，氨濃度季節(jié)變化趨勢總體表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏季達到冬季的2.3～4.2 倍。各環(huán)節(jié)氨排放日小時變化存在明顯差異，主要受日溫度變化、畜禽活動和清糞管理等因素影響。
（2）基于在線觀測獲取的養(yǎng)殖棚舍、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)全年氨排放系數(shù)分別為（13.14±5.17）、（7.71±5.17）kg·頭·a和（9.72±4.47）kg·頭·a，全年合計氨排放系數(shù)為30.57 kg·頭·a，該結(jié)果與國內(nèi)相關(guān)的研究總體接近，卻遠高于國外的排放系數(shù)，表明國內(nèi)奶牛養(yǎng)殖的氨排放貢獻仍不容忽視。
（3）根據(jù)本地實測氨排放系數(shù)，建立了長三角地區(qū)規(guī)模化肉牛及奶牛養(yǎng)殖氨排放清單。2018 年長三角地區(qū)規(guī)?；霭迸欧趴偭繛?.39 萬t·a。氨排放主要集中在安徽省中北部和江蘇省北部等集約化畜禽養(yǎng)殖規(guī)模較大的地區(qū)。夏季氨排放總量和強度最高，是冬季的3倍多。
（4）通過梳理長三角地區(qū)不同研究中畜禽養(yǎng)殖氨排放清單的結(jié)果表明，規(guī)?；鲳B(yǎng)殖貢獻的氨排放占全部畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的3%～12%。由于規(guī)?；龅陌迸欧畔禂?shù)及強度總體大于生豬養(yǎng)殖過程，未來隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，在居民奶制品和牛肉消耗逐漸增長的情境下，奶牛及肉牛養(yǎng)殖所引起的氨排放將持續(xù)增加，其影響不容忽視。
倪遠之，徐昶，沈根祥
（上海市環(huán)境科學(xué)研究院，國家環(huán)境保護新型污染物環(huán)境健康影響評價重點實驗室，國家環(huán)境保護城市大氣復(fù)合污染成因與防治重點實驗室，上海 200233）
氨氣（NH）作為大氣中最主要的堿性氣體，是顆粒物形成的重要前體物和灰霾天氣形成的重要因素，近年來得到國內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注。農(nóng)業(yè)源（包括畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物分解和種植業(yè)土地揮發(fā)）是大氣氨排放的主要來源，占人為源氨排放總量的70%以上，在一些歐美國家如英國該比例甚至達到了80%，其中近1/3 的氨排放與奶牛養(yǎng)殖密切相關(guān)。我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的最主要來源為生豬養(yǎng)殖，這是由我國飲食結(jié)構(gòu)的特異性決定的。然而隨著飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國人均乳制品消耗量逐年上升，由1990 年的2.0 kg·人·a增加至2017 年的12.5 kg·人·a，但仍遠低于日本（46.1 kg·人·a）。在牛肉和乳制品消耗逐年增加、畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化轉(zhuǎn)變的時代背景下，可以預(yù)見未來規(guī)?；ｎ愄貏e是奶牛養(yǎng)殖引起的氨排放貢獻將持續(xù)增大，因此應(yīng)引起關(guān)注。
歐美國家對畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨氣排放特征的研究已相對成熟，WEBB的研究表明，就單位動物而言，奶牛的氨排放強度（29.5 kg·頭·a）遠高于生豬（15.6 kg·頭·a）或家禽類（0.9 kg·只·a），加上奶制品消耗量大，歐美國家奶牛養(yǎng)殖引起的氨排放占據(jù)了其整體畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的最主要部分。相比而言，國內(nèi)對規(guī)?；笄輬霭迸欧诺难芯看蠖嗉杏谏i養(yǎng)殖業(yè)，而針對規(guī)模牛類養(yǎng)殖的研究總體較少。YANG等對京津冀地區(qū)兩個奶牛場的氨排放進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)氨排放系數(shù)變化范圍為44.6～51.0 kg·頭·a，年均氨排放系數(shù)達到了48.7 kg·頭·a。賈樹云采用微氣象法和模型估算法對河北地區(qū)兩種管理模式的奶牛場氨排放水平進行估算，發(fā)現(xiàn)其氨排放系數(shù)分別為12.95～53.77 kg·頭·a和15.56～30.64 kg·頭·a。美英等對呼和浩特兩個奶牛養(yǎng)殖場不同區(qū)域的氨濃度水平進行了監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)夏季的氨排放總量顯著高于冬季。崔利利等對奶牛糞便堆積過程中的氨排放進行研究，發(fā)現(xiàn)不同堆高對氨累積排放量的影響差異明顯，堆高25 cm 時的氨排放量顯著大于50 cm 時的。但總體而言，目前針對規(guī)模奶牛場氨排放的研究還較少，且存在以下幾方面問題：一是大部分研究僅針對某一環(huán)節(jié)（主要是棚舍養(yǎng)殖）或某一季節(jié)的排放情況進行微觀監(jiān)測，沒有考慮到畜禽養(yǎng)殖全過程中各個環(huán)節(jié)的總體排污情況，以及缺少對各類排放源的細化分類和深入研究；二是較多的實測研究主要集中在我國北方地區(qū)等規(guī)模化奶牛養(yǎng)殖密度較大的區(qū)域，而針對長三角地區(qū)規(guī)?；膛０迸欧盘卣鞯谋O(jiān)測研究相對較少；三是針對規(guī)?；霭迸欧徘鍐蔚难芯看蠖嘀苯硬捎脟鴥?nèi)外已有的經(jīng)驗系數(shù)，因此計算獲取的大區(qū)域尺度的清單結(jié)果存在較大的不確定性。
針對以上存在的問題，本研究以長三角地區(qū)典型規(guī)模化奶牛場為研究對象，通過在線高分辨率監(jiān)測系統(tǒng)對典型規(guī)?；膛龅呐锷狃B(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存環(huán)節(jié)進行連續(xù)監(jiān)測，獲取不同環(huán)節(jié)、不同季節(jié)的氨排放信息，并計算得到本地化氨排放系數(shù)及排放強度，并以此為基礎(chǔ)核算了“江浙滬皖”三省一市整體牛類養(yǎng)殖氨氣排放量，為長三角地區(qū)氨排放清單的制定和農(nóng)業(yè)源氨減排潛力的評估提供理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗點位和監(jiān)測時間
本研究試驗地點位于上海市金山區(qū)呂巷鎮(zhèn)振華奶牛場。該奶牛場為自繁自養(yǎng)型奶牛場，總占地面積約2 hm，截至2018 年末奶牛存欄量為1 180 頭，品種為荷斯坦，平均產(chǎn)奶量為11.3 t·頭·a。養(yǎng)殖棚舍為半敞開式結(jié)構(gòu)，地面為混凝土防滲地面，棚舍采用人工清糞的清理方式，棚內(nèi)糞便經(jīng)清糞車運送至場內(nèi)干濕分離處進行干濕分離處理，養(yǎng)殖棚舍內(nèi)清洗水及奶牛尿液經(jīng)棚內(nèi)下水管網(wǎng)流至固液分離處進行分離。分離后的污水經(jīng)過厭氧發(fā)酵后在污水貯存池露天貯存，待農(nóng)作物施肥季節(jié)泵送至周邊農(nóng)田及果園進行還田利用。糞便經(jīng)堆肥棚堆肥后，其中小部分在該場配套的農(nóng)田還田利用，大部分另送至外部農(nóng)田利用。總體而言，該奶牛場棚舍結(jié)構(gòu)、糞污處理過程、生產(chǎn)管理方式等均能代表長三角地區(qū)典型規(guī)?；膛龅酿B(yǎng)殖模式，具體信息如表1所示。
表1 養(yǎng)殖棚舍、糞便堆肥棚和污水貯存池情況Table 1 Specifications for each monitoring area
分別針對棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥、污水貯存3 大環(huán)節(jié)開展氨排放監(jiān)測，選取奶牛場內(nèi)典型的養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚舍各1 間，以及污水貯存池作為試驗監(jiān)測點位。監(jiān)測時間為2018 年4 月至2019 年2 月，其中，因糞污處理系統(tǒng)及污水貯存池升級改造，污水貯存環(huán)節(jié)冬季氨排放特征未監(jiān)測，各環(huán)節(jié)具體的監(jiān)測時段及因子如表2所示。
表2 試驗期間不同季節(jié)的主要氣象因子Table 2 Mereological factors in different seasons
1.2 樣品采集與分析
1.2.1 在線監(jiān)測
養(yǎng)殖環(huán)節(jié)氨排放監(jiān)測：采用在線電化學(xué)傳感器對奶牛場棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 大主要環(huán)節(jié)的氣態(tài)氨進行連續(xù)在線監(jiān)測，傳感器型號為德爾格公司的HC-6809645，量程為0～75 mg·m，精度為0.01 mg·m，數(shù)據(jù)分辨率最高可達5 s 一組數(shù)據(jù)。棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥環(huán)節(jié)的傳感器分別設(shè)置于棚舍中間離地約3 m 處，污水貯存環(huán)節(jié)的傳感器設(shè)置在污水貯存池邊緣離地面約1.5 m 處，根據(jù)上海市不同季節(jié)主導(dǎo)風(fēng)向變化調(diào)整傳感器處于污水貯存池下風(fēng)向位置。在線電化學(xué)傳感器的數(shù)據(jù)分辨率設(shè)置為每5 s 一組，工控機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)間隔設(shè)置為每5 min 記錄一組數(shù)據(jù)，1 h 共獲取12 組數(shù)據(jù)，剔除因設(shè)備校準(zhǔn)、斷電、特殊天氣等影響而產(chǎn)生的異常數(shù)據(jù)，經(jīng)處理獲得不同環(huán)節(jié)相應(yīng)的氨小時濃度均值和日均值水平。
奶牛場背景氨排放監(jiān)測：利用臺灣章嘉公司生產(chǎn)的IGAC 在線氣體與氣溶膠成分監(jiān)測儀（In-situ Gas and Aerosol Compositions monitor）監(jiān)測獲取奶牛場背景氨濃度水平。該系統(tǒng)可以連續(xù)全自動地監(jiān)測分析氣體與氣溶膠中水溶性離子成分。整個系統(tǒng)分為前處理器與離子層析儀兩個部分。前處理器由兩部分組成：濕式同心圓管溶蝕器（簡稱2WAD）和氣溶膠處理器。離子層析儀即常見的離子色譜，為ICS-3000 型離子色譜，內(nèi)置兩臺電導(dǎo)檢測器，可同時對陰離子與陽離子進行分析。IGAC 安裝在場區(qū)的幾何中心樓頂位置，西側(cè)是一個密閉的大型牛棚，東側(cè)即草料堆放場。采樣頭安裝在房頂離地面約10 m 處，周邊無樹木、樓房等阻擋，大氣流動暢通，可代表奶牛場區(qū)域內(nèi)的背景氨排放濃度。監(jiān)測期間按照相關(guān)要求定期對設(shè)備進行校準(zhǔn)維護，剔除相關(guān)異常數(shù)據(jù)后獲取相應(yīng)的背景氨排放濃度水平，數(shù)據(jù)分辨率為每1 h一組。
采用深圳拓普瑞公司生產(chǎn)的超聲波氣象五參數(shù)儀監(jiān)測獲取試驗期間的溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓等主要氣象數(shù)據(jù)，并通過全球天氣精確預(yù)報網(wǎng)（www.wunderground.com）獲得區(qū)域環(huán)境氣象數(shù)據(jù)作為比對，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。
1.2.2 離線監(jiān)測
氨排放離線監(jiān)測采樣設(shè)備為北京科安勞保生產(chǎn)的QC-2 型大氣采樣儀，于各環(huán)節(jié)傳感器所在位置同步采集相應(yīng)的大氣氨樣品，采樣流量為1.0 L·min，吸收液為0.01 mol·L稀HSO，相關(guān)分析采用納氏試劑分光光度法（HJ 533—2009）。試驗開展前期，分別在不同環(huán)節(jié)開展在線傳感器和離線監(jiān)測的對比驗證工作，并根據(jù)結(jié)果對傳感器進行調(diào)校；試驗期間則選取各季節(jié)典型天氣進行連續(xù)3 d 取樣分析，用作在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和離線監(jiān)測數(shù)據(jù)的定期比對。將離線采樣與在線監(jiān)測同步獲得的氨濃度小時均值數(shù)據(jù)進行比對分析，兩者的結(jié)果呈現(xiàn)出良好的相關(guān)性，達到0.976 4。同時，在養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚的上風(fēng)向區(qū)域定期手工采集背景點和進風(fēng)口處的氨樣品，再結(jié)合IGAC 在線氣體與氣溶膠成分監(jiān)測儀獲取的背景氨濃度，進行排放模型的計算分析。
1.3 數(shù)據(jù)處理
1.3.1 棚舍內(nèi)自然通風(fēng)模式下氨排放通量
春、秋、冬三季自然通風(fēng)模式下氨排放通量的計算參考紀(jì)英杰等的方法，即棚舍內(nèi)單位時間氨氣通氣量取決于棚舍內(nèi)的即時氨氣濃度與單位時間的棚舍通風(fēng)總量。
式中：Q為自然通風(fēng)條件下每頭奶牛每日氨排放通量，g·d·頭；G為棚舍內(nèi)第小時的平均通風(fēng)速率，kg·s；c為第小時所測得的棚舍內(nèi)氨體積濃度，%；為舍內(nèi)奶牛數(shù)量，頭。
棚舍通風(fēng)速率計算參照KAVOLE?LIS 等的研究方法，即：
式中：為棚舍通氣速率，kg·s；C為棚舍通風(fēng)口排放系數(shù)；為棚舍通風(fēng)口面積，m；為棚舍內(nèi)空氣密度，kg·m；為重力加速度，m·s；為進、排風(fēng)口高度差，m；為棚舍內(nèi)外溫度差，℃；為棚舍內(nèi)熱力學(xué)溫度，K；V為環(huán)境風(fēng)速，m·s；、為棚舍內(nèi)外的風(fēng)壓系數(shù)，=0.7、=-0.3。
1.3.2 棚舍內(nèi)機械通風(fēng)模式下氨排放通量
本研究中，夏季奶牛棚舍采用24 h 全天機械通風(fēng)，共配備20臺風(fēng)機。采用串聯(lián)模式，每10臺風(fēng)機串聯(lián)成一排，通風(fēng)量為20 000 m·h，則機械通風(fēng)情況下棚舍內(nèi)總通風(fēng)量為40 000 m·h。
氨排放通量計算公式為：
式中：Q為機械通風(fēng)條件下每頭奶牛每日氨排放通量，g·d·頭；為每小時通風(fēng)量，=40 000 m·h；C為第小時時棚舍內(nèi)所測得的氨濃度，mg·m；為棚舍中飼養(yǎng)的奶牛量，頭。
1.3.3 堆肥棚氨排放通量
堆肥棚的氨氣通氣量測定采用MISSELBROOK等的研究方法，即：
1.3.4 污水貯存環(huán)節(jié)氨排放通量
奶牛場污水貯存池為開闊環(huán)境，四周通風(fēng)，與露天農(nóng)田氨排放模式相似。因此，本研究采用適用于大田氨排放通量計算的單一高度法，在污水池上方1.5 m 處測得污水貯存環(huán)節(jié)的氨排放濃度與氣象風(fēng)速。污水貯存環(huán)節(jié)氨排放通量的計算公式為：
式中：為常數(shù)，0.085；為風(fēng)速，m·s；為1.5 m 處的氨濃度，mg·m；為1.5 m處的背景氨濃度，mg·m。
1.4 長三角地區(qū)規(guī)?；霭睔馀欧徘闆r
畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的測算通常使用排放系數(shù)法。
式中：E為各市牛養(yǎng)殖氨排放量，t·a；為活動水平，為各地級市或直轄市，A依據(jù)2018 年各省、直轄市或地級市發(fā)布的統(tǒng)計年鑒中奶牛及肉牛存欄量數(shù)據(jù)（表3）；為氨排放系數(shù)，采用本研究中基于金山奶牛場監(jiān)測結(jié)果所得氨排放系數(shù)，t·頭·a。部分地區(qū)統(tǒng)計年鑒并未將奶牛與肉牛進行細化，或未對規(guī)?；c非規(guī)?；B(yǎng)殖進行區(qū)分，考慮到長三角地區(qū)非規(guī)模化牛養(yǎng)殖占總體牛養(yǎng)殖比例較?。ㄐ∮?%），因此本研究中暫不對奶牛與肉牛、規(guī)?；c非規(guī)?；鬟M一步區(qū)分。
表3 2018年長三角各地級市牛類養(yǎng)殖存欄量（萬頭）Table 3 Stock numbers of beef cattle and cow for cities in Yangtze River Delta in 2018（104 head）
2 結(jié)果與討論
2.1 不同環(huán)節(jié)氨濃度季節(jié)變化特征
圖1為規(guī)?；膛霾煌h(huán)節(jié)、不同季節(jié)氨排放變化趨勢及濃度水平。棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4個季節(jié)氨濃度日均值變化范圍分別為1.44～2.93、3.16～4.32、2.13～4.89 mg·m和1.37～1.82 mg·m，氨濃度日均值分別為（2.00±0.43）、（3.52±0.29）、（3.06±0.58）mg·m和（1.54±0.12）mg·m，表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏季達到冬季的2.29 倍，該規(guī)律與張祎和代小蓉的研究結(jié)果一致。研究表明，溫度是影響?zhàn)B殖棚舍內(nèi)氨濃度的主要因素。畜禽排放的氨主要來自于糞便中含氮物質(zhì)的分解，動物飼料中的蛋白質(zhì)在動物消化系統(tǒng)中各種酶的分解作用下產(chǎn)生的氨基酸會通過糞便排出體外，夏、秋季較高的溫度會提高糞便中的脲酶活性，促進糞便中含氮物質(zhì)的分解，使得養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨濃度水平升高；與此同時，溫度也會影響畜禽的排泄行為進而間接影響氨排放水平，圖1 為本研究觀測期間養(yǎng)殖棚舍內(nèi)溫度、相對濕度及風(fēng)速的變化情況。奶牛場的養(yǎng)殖棚舍為半開放自然通風(fēng)結(jié)構(gòu)，舍內(nèi)的氣象因子受環(huán)境氣象條件的影響較大，各季節(jié)氨排放日均濃度水平基本與溫度呈相同的變化趨勢，監(jiān)測期間春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的平 均 溫 度 分 別 為（23.0±3.3）、（29.8±1.6）、（24.4±2.7）℃和（6.4±1.7）℃，夏季、秋季和春季的溫度顯著大于冬季，較高的溫度是導(dǎo)致這3 個季節(jié)氨濃度水平較高的主要原因。此外，研究表明通風(fēng)量也會對畜禽養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨濃度產(chǎn)生影響，較大的通風(fēng)量有利于養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨的擴散，從而降低了氨濃度水平。劉楊等的研究表明，典型規(guī)?；i場棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)氨濃度的季節(jié)變化趨勢為冬季＞秋季＞春季＞夏季，這可能是由于夏季豬場的養(yǎng)殖棚舍采用密閉式機械通風(fēng)和水簾降溫模式，棚舍內(nèi)的通風(fēng)量（10.73×10m·d）達到其他季節(jié)（3.13×10～5.17×10m·d）的2～3 倍，導(dǎo)致棚舍內(nèi)的氨迅速被帶走而呈現(xiàn)較低的水平，與此同時，密閉的棚舍環(huán)境也隔絕了外界的高溫，使得棚舍內(nèi)部的溫度總體低于外界。而本研究中奶牛場養(yǎng)殖棚舍雖然夏季通風(fēng)量（9.6×10m·d）與豬場接近，但不同于豬場的封閉式棚舍，奶牛棚舍主要采用通風(fēng)量更大的半敞開式建筑結(jié)構(gòu)，在夏季高溫天氣，即使采用了機械通風(fēng)和噴霧系統(tǒng)結(jié)合的加濕降溫措施，但由于缺少墻體隔熱，棚舍內(nèi)溫度仍較高，從而導(dǎo)致環(huán)境中氨氣排放始終維持在較高的濃度水平。
圖1 不同環(huán)節(jié)各季節(jié)氨排放濃度水平Figure 1 Monitored ammonia concentration ranges in the three sheds in different seasons
糞便堆肥環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨濃度日均值變化范圍分別為1.44～2.47、2.97～8.38、1.56～5.26 mg·m和0.76～2.86 mg·m，氨 濃 度 日 均 值 分別 為（1.84±0.32）、（5.24±1.32）、（2.41±0.73）mg·m和（1.25±0.40）mg·m，表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏季顯著高于其他3 個季節(jié)，達到冬季的4.19 倍。和養(yǎng)殖棚舍相似，糞便堆肥棚為半開放自然通風(fēng)結(jié)構(gòu)，氨濃度水平主要受溫度、濕度、通風(fēng)量等因素的綜合影響。夏、秋季溫度總體較高，微生物活性較高，堆糞周期較短，為20～30 d，糞便中的含氮物質(zhì)迅速轉(zhuǎn)化并排放到大氣中，導(dǎo)致氨揮發(fā)速率和濃度水平也較高；而春、冬季溫度相對較低，微生物活性也較低，整個堆糞周期總體長于夏、秋季，為50～60 d，氨排放過程總體較為緩慢，因而氨揮發(fā)速率和濃度水平較低。除氣象因素影響外，糞便堆肥的氨排放水平還受堆肥過程本身的氨排放過程影響。夏季的氨排放監(jiān)測開始于新鮮糞便堆肥初期，此時氨排放濃度達到（10.5±0.4）mg·m，隨著堆肥的進行和糞便的不斷腐熟，堆肥末期的氨排放濃度為（5.6±0.9）mg·m，僅為堆肥初期的1/2 左右。此外，堆肥過程中的翻堆活動也對該環(huán)節(jié)氨揮發(fā)有重要影響，在春季監(jiān)測的第3 天、夏季的第8 天、秋季的第6 天和冬季的第9 天，翻堆作業(yè)均造成氨濃度水平大幅上升，較前1 d 分別上升了47.0%、16.6%、133.8%和267.3%。
污水貯存環(huán)節(jié)春、夏、秋3 個季節(jié)的氨濃度日均值變化范圍分別為1.76～6.03、2.74～6.24 mg·m和1.48～4.33 mg·m，氨濃度日均值分別為（3.34±1.24）、（4.02±0.93）mg·m和（2.46±0.64）mg·m，表現(xiàn)為夏季＞春季＞秋季。與棚舍養(yǎng)殖和糞便堆肥環(huán)節(jié)春季氨濃度水平小于秋季的結(jié)果不同，污水貯存環(huán)節(jié)春季的氨排放濃度均值大于秋季。污水貯存池為露天全敞開式結(jié)構(gòu)，氨排放水平受溫度、風(fēng)速的影響較大，但監(jiān)測表明，春季和秋季的溫度分別為（23.0±3.3）℃和（24.4±2.7）℃，風(fēng)速分別為（4.0±1.1）m·s和（4.0±1.5）m·s，總體較為接近；進一步研究發(fā)現(xiàn)，上海地區(qū)春季和秋季的主導(dǎo)風(fēng)向分別為東南風(fēng)和東北風(fēng)，污水貯存池位于養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚的西北偏西方向，因此在春季東南風(fēng)向為主導(dǎo)的情況下，養(yǎng)殖棚舍和糞便堆肥棚的氨排放也一定程度影響了下風(fēng)向的污水貯存點位，這可能是導(dǎo)致該環(huán)節(jié)春季氨排放濃度水平高于秋季的潛在原因。
從全年范圍來看，棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨排放濃度水平分別達到了（2.53±0.88）、（2.68±1.72）mg·m和（2.44±1.73）mg·m，糞便堆肥環(huán)節(jié)的氨排放濃度水平最高，其次是棚舍養(yǎng)殖和污水貯存環(huán)節(jié)。需要說明的是，污水貯存環(huán)節(jié)由于貯存池工程改造，冬季的監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失，由于冬季溫度整體較低，氨排放濃度水平相對較低，因此該環(huán)節(jié)全年的氨排放濃度水平可能存在一定的高估。
1.3.4 情感支持療法 該療法要求醫(yī)護人員多和患者交流，耐心傾聽患者的傾訴，給予患者情感上的支持，樹立其與疾病斗爭的信念，同時對患者進行適當(dāng)?shù)奶弁葱蹋軌蚴够颊呓箲]情緒減輕，最終達到治療疼痛的目的［13］。
2.2 不同環(huán)節(jié)氨濃度日小時變化特征
圖2至圖4 為規(guī)?；膛霾煌h(huán)節(jié)、不同季節(jié)氨排放日小時變化趨勢及濃度水平。養(yǎng)殖棚舍氨濃度日小時變化與日氣溫變化基本呈一致的變化趨勢，在溫度較高的春、夏和秋3 個季節(jié)，棚舍內(nèi)的氨濃度從上午8：00 起開始逐漸上升，下午14：00—16：00 時達到最大值，分別達到了（2.63±0.55）、（4.65±0.51）mg·m和（4.13±0.59）mg·m，之后開始逐漸下降，總體呈現(xiàn)出白天高、夜間低的特征。而冬季典型日內(nèi)氨濃度小時變化則較為平穩(wěn)，總體氨排放水平較低，最大值出現(xiàn)在上午07：00—08：00，僅為（1.69±0.32）mg·m，這可能是因為冬季對棚舍四周采取了覆蓋保溫的措施，從而導(dǎo)致冬季棚舍內(nèi)的溫度受外界氣溫影響較小，氨濃度與氣溫相關(guān)度較低。除日溫度變化趨勢影響外，養(yǎng)殖棚舍內(nèi)奶牛的日?；顒右矔Π睗舛热兆兓a(chǎn)生較大影響。凌晨和午夜奶牛的活動量較少，新陳代謝較低，與此同時較低的溫度也導(dǎo)致糞便排放速率低于糞便結(jié)塊速率，從而影響了夜間氨的排放水平。此外，清糞管理等活動對養(yǎng)殖棚舍內(nèi)氨濃度日小時變化也有重要的影響。如圖2 所示，不同季節(jié)8：00—10：00 氨濃度均出現(xiàn)一個峰值，這主要與該時段養(yǎng)殖棚舍內(nèi)的清糞活動有關(guān)。在清糞過程中刮糞板對糞便不斷攪動，破壞了糞便表皮，使內(nèi)部糞便暴露出來，處于自然發(fā)酵狀態(tài)下的糞便中的氨逸散到空氣中，導(dǎo)致糞便中的氨揮發(fā)速率加快，使得舍內(nèi)氨濃度在較短時間內(nèi)迅速積累而不斷增大。隨著清糞活動結(jié)束，舍內(nèi)糞便量減少，氨揮發(fā)速率下降，使得舍內(nèi)氨濃度又出現(xiàn)一個短暫的下降過程。之后隨著奶牛進食、排泄等日?；顒?，新鮮糞便持續(xù)的加入，以及白天溫度的持續(xù)上升，導(dǎo)致舍內(nèi)氨濃度又再次上升[36]。
圖2 棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)氨排放小時變化Figure 2 Hourly changes of ammonia concentration in monitored animal shed
糞便堆肥環(huán)節(jié)的氨濃度日小時變化趨勢如圖3所示，與棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)相似，該環(huán)節(jié)同樣呈現(xiàn)出白天高、夜間低的變化趨勢，與日間的氣溫變化趨勢同步。每日峰值基本出現(xiàn)在16：00—19：00 之間，春、夏、秋、冬4 個季節(jié)每日氨濃度最高值分別為（2.47±0.87）、（4.09±1.19）、（2.92±2.04）mg·m和（1.35±0.45）mg·m。在氨排放水平較高的春季、夏季和秋季，氨濃度受氣溫的日變化趨勢影響較為顯著，但在冬季的變化趨勢則較為平穩(wěn)。夏、秋兩個季節(jié)的溫度總體較高，糞便堆肥周期相對較短，基本在20～30 d之間，糞便中的氨排放轉(zhuǎn)化效率較高，導(dǎo)致該環(huán)節(jié)的氨濃度水平也較高；而在春、冬季，環(huán)境溫度日內(nèi)波動范圍較小，總體處于較低水平，堆糞棚內(nèi)堆體自身產(chǎn)熱使堆體在24 h內(nèi)的溫度較為穩(wěn)定，糞便堆肥周期也相對較長，達到了50～60 d，氨的轉(zhuǎn)化排放過程總體也較為緩慢，因此氨日小時濃度變化較其他季節(jié)相比更為穩(wěn)定。
圖3 糞便堆肥環(huán)節(jié)氨排放小時變化Figure 3 Hourly changes of ammonia concentration in monitored composting shed
污水貯存環(huán)節(jié)的氨濃度日小時變化趨勢如圖4所示，與棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)和糞便堆肥環(huán)節(jié)不同，污水貯存環(huán)節(jié)的氨排放趨勢主要受奶牛場生產(chǎn)作業(yè)管理活動影響。在所監(jiān)測的春、夏、秋3 個季節(jié)中，每日氨濃度在污水輸送和糞尿分離作業(yè)時段（上午6：00—8：00 與下午17：00—19：00）較高，其他時段則較為平穩(wěn)，日最高值的出現(xiàn)均在每日17：00—19：00 之間，春、夏、秋3 個季節(jié)分別為（4.57±3.35）、（5.71±2.44）mg·m和（4.12±1.75）mg·m。與其他環(huán)節(jié)稍有不同的是，污水貯存環(huán)節(jié)日均氨濃度值波動幅度較大，尤其是春、夏兩季，最高濃度和最低濃度的比值分別達到了3.45和2.13，這可能與污水貯存池每日均有污水注入有關(guān)。當(dāng)污水被泵入貯存池時，局部受到攪動，促進了氨氣的液氣傳質(zhì)，使得氨濃度監(jiān)測值呈現(xiàn)較大的波動。由于冬季場內(nèi)對糞污處理系統(tǒng)進行升級改造，本研究未對污水貯存環(huán)節(jié)冬季的氨濃度進行監(jiān)測?；谇捌谙嚓P(guān)畜禽養(yǎng)殖場各環(huán)節(jié)氨排放的研究結(jié)果，可以預(yù)測在其他管理模式?jīng)]有重大變更的情況下，由于冬季氣溫低，微生物活動受抑制，污水貯存環(huán)節(jié)氨排放濃度水平較春、夏、秋3季低。
圖4 污水貯存環(huán)節(jié)氨排放小時變化Figure 4 Hourly changes of ammonia concentration in monitored sewage storage tank area
2.3 氨排放影響因素
研究表明，畜禽養(yǎng)殖場內(nèi)的氨排放濃度是多因素綜合作用的結(jié)果，如棚舍結(jié)構(gòu)、地面類型、清糞頻率、通風(fēng)模式和氣象條件等均會影響畜禽養(yǎng)殖場氨的產(chǎn)生。本研究重點探討了溫度、相對濕度、風(fēng)速和大氣壓強等主要氣象因子對奶牛場關(guān)鍵環(huán)節(jié)中氨濃度的影響，相關(guān)關(guān)系如表4 所示。結(jié)果表明，棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥、污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平與溫度均呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別達到了0.914、0.817 和0.942，表明溫度是影響奶牛養(yǎng)殖不同環(huán)節(jié)氨排放的主要氣象因素。畜禽排放的氨主要來自于糞便中含氮物質(zhì)的分解，較高的溫度會提高糞便中的脲酶活性，促進糞便中含氮物質(zhì)的分解，使得氨濃度水平升高。具體來看，污水貯存環(huán)節(jié)氨濃度與溫度的相關(guān)性最高，其次是棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，糞便堆肥環(huán)節(jié)與溫度的相關(guān)性相對較低。本研究中奶牛場的污水貯存池為露天全敞開結(jié)構(gòu)，受環(huán)境溫度的直接影響相對較大，而養(yǎng)殖棚舍和堆肥棚舍為半敞開式結(jié)構(gòu)，棚舍內(nèi)部與外部環(huán)境存在一定的溫差，因此與污水貯存環(huán)節(jié)相比受外界溫度的影響相對較小，這可能是造成其與溫度的相關(guān)性略差于污水貯存環(huán)節(jié)的重要原因。除此之外，糞便堆肥環(huán)節(jié)的氨排放除受環(huán)境溫度變化的影響外，還受到堆肥進程特別是堆體自身產(chǎn)熱過程對氨排放的影響，因此其與溫度的相關(guān)關(guān)系在3個環(huán)節(jié)中相對較差。
表4 棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存環(huán)節(jié)氨濃度與主要氣象因子的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation between ammonia concentration in shed housing，manure composting and sewage storage with meteorologic factors
棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平與風(fēng)速均呈顯著的負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達到了-0.686（＜0.01）、-0.533（＜0.05）和-0.695（＜0.01）。通常風(fēng)速主要會影響氣態(tài)污染物的擴散水平，進而影響其濃度水平，在奶牛養(yǎng)殖不同環(huán)節(jié)中，較大的風(fēng)速稀釋或帶走了較高濃度的氣態(tài)氨而降低了其濃度水平，從而與氨濃度水平呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。具體來看，污水貯存環(huán)節(jié)氨濃度與風(fēng)速的負相關(guān)關(guān)系最高，其次是棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，糞便堆肥環(huán)節(jié)與風(fēng)速的負相關(guān)性相對較低。與溫度對氨排放的影響相似，污水貯存池為露天全敞開結(jié)構(gòu)，環(huán)境風(fēng)速對氨濃度的直接影響相對較大，因此相關(guān)性也相對最高；而養(yǎng)殖棚舍和堆糞棚舍為半敞開式結(jié)構(gòu)，氨排放過程受風(fēng)速的影響相對污水貯存環(huán)節(jié)小，相關(guān)性也相對較差。需要說明的是，本研究中養(yǎng)殖棚舍為首尾側(cè)面均通風(fēng)的半敞開式結(jié)構(gòu)，而糞便堆肥棚為長條式的首尾通風(fēng)半敞開式結(jié)構(gòu)，后者的通風(fēng)條件和通風(fēng)量總體低于前者，這也可能是造成糞便堆肥環(huán)節(jié)風(fēng)速與氨濃度的相關(guān)性低于其他兩個環(huán)節(jié)的重要原因。
除此之外，研究發(fā)現(xiàn)大氣壓強與棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3個環(huán)節(jié)的氨濃度水平均呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系（＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別達到了-0.827、-0.822 和-0.900。大氣壓強通常呈明顯的季節(jié)變化趨勢，本研究監(jiān)測時段春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的大氣壓強平均水平分別達到了（101.0±0.5）、（100.4±0.4）、（101.5±0.3）kPa 和（102.7±0.4）kPa，相關(guān)性分析表明，研究期間的大氣壓強與大氣溫度變化呈極顯著負相關(guān)關(guān)系，達到了0.894（＜0.01），由上文可知，氨濃度水平主要受溫度變化的影響，二者呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，因此氨濃度總體上也與大氣壓強呈顯著的負相關(guān)關(guān)系。
相比溫度、風(fēng)速和大氣壓強，相對濕度與棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平相關(guān)性總體均較差，這可能與不同季節(jié)、不同環(huán)節(jié)相對濕度與氨濃度的相關(guān)性差異較大有關(guān)。在春季，棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平與相對濕度總體呈一定的負相關(guān)關(guān)系，分別達到了0.140、0.201和0.132，一方面，較高的濕度容易吸收去除空氣中的氣態(tài)氨，降低氨濃度水平，另一方面，較高的濕度通常出現(xiàn)在降水等天氣，溫度相對較低，這也不利于氨的排放。而在夏季，棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)采用的機械通風(fēng)和噴霧系統(tǒng)結(jié)合的加濕降溫措施，使得養(yǎng)殖棚舍內(nèi)部的相對濕度總體大于其他季節(jié)，其氨排放濃度的負相關(guān)系數(shù)總體高于其他3 個季節(jié)。值得注意的是，春、夏和冬季的相對濕度均與氨濃度水平呈一定的負相關(guān)關(guān)系，而秋季的相對濕度則與棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的氨濃度水平呈正相關(guān)關(guān)系，分別達到了0.612、0.340 和0.409，這也表明秋季相對濕度對各環(huán)節(jié)氨排放水平的影響不同。研究發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測期間春、夏、冬3 個季節(jié)的相對濕度水平分別為（73.7±13.1）%、（75.9±7.5）%和（73.9±13.2）%，而在秋季的相對濕度水平為（69.1±10.9）%，低于其他3 個季節(jié)，較低的相對濕度條件下，空氣中的水汽含量相對減少，從而導(dǎo)致其對氨濃度水平的影響減弱，溫度等其他因子的影響比重增加，這可能是造成該季節(jié)相對濕度與氨濃度水平呈正相關(guān)的重要原因。
2.4 不同環(huán)節(jié)、不同季節(jié)氨排放系數(shù)
表5為規(guī)?；膛雠锷狃B(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 大環(huán)節(jié)不同季節(jié)的氨排放系數(shù)水平。棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨排放系數(shù)分別為（12.61±5.52）、（17.17±1.40）、（13.40±3.24）、（6.13±2.19）kg·頭·a，夏季氨排放系數(shù)最大，是冬季的近3倍，全年氨排放系數(shù)為（13.14±5.17）kg·頭·a。糞便堆肥環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨排放系數(shù)分別為（4.64±1.93）、（13.23±3.77）、（4.20±1.49）、（3.68±1.40）kg·頭·a，與棚舍養(yǎng)殖環(huán)節(jié)相似，夏季氨排放系數(shù)最高，達到了冬季的4 倍左右。污水貯存環(huán)節(jié)春、夏、秋、冬4 個季節(jié)的氨排放系數(shù)分別為（8.58±5.08）、（12.18±4.12）、（7.36±2.28）、3.33 kg·頭·a，全年氨排放系數(shù)為（9.72±4.47）kg·頭·a。需要說明的是，冬季奶牛場污水貯存池進行改造升級，未能獲得該環(huán)節(jié)氨濃度數(shù)據(jù)，其排放系數(shù)基于監(jiān)測秋冬季棚舍內(nèi)和污水貯存池氨氣濃度比例關(guān)系估算獲得。從排放環(huán)節(jié)來看，全年范圍內(nèi)棚舍養(yǎng)殖的氨排放系數(shù)最高，污水貯存環(huán)節(jié)其次，糞便堆肥氨排放系數(shù)最低；從季節(jié)變化來看，氨排放系數(shù)的季節(jié)變化趨勢總體與溫度變化趨勢較為一致，再次證明溫度是影響各環(huán)節(jié)氨濃度水平與氨排放系數(shù)的首要氣象因素。
表5 規(guī)?；膛鲫P(guān)鍵環(huán)節(jié)四季平均氨排放系數(shù)（kg·頭-1·a-1）Table 5 Hourly average emission factor of each season for large-scale dairy farm of each stage（kg·head-1·a-1）
目前國內(nèi)學(xué)者對我國各地區(qū)人為源氨排放清單的編制主要是采納《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南》中所提供的排放系數(shù)法，結(jié)合氣溫校正因子，從而估算各地區(qū)人為源氨氣排放情況，對于規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖的氨排放過程，其排放因子的選取范圍基本在21.76～37.61 kg·頭·a之間，而針對奶?；蚱渌笄蒺B(yǎng)殖業(yè)的氨排放實測和本地化系數(shù)的研究工作總體相對較少。賈樹云采用微氣象法和模型估算法獲取了河北地區(qū)兩種管理模式的奶牛場氨排放系數(shù)水平，分別為12.95～53.77 kg·頭·a和15.56～30.64 kg·頭·a，與本研究的結(jié)果（30.57 kg·頭·a）基本一致。YANG 等對京津冀地區(qū)兩個奶牛場的氨排放進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)氨排放系數(shù)變化范圍為44.6～51.0 kg·頭·a，年均氨排放系數(shù)達到了48.7 kg·頭·a，京津冀區(qū)域的年均溫度總體低于長三角地區(qū)，但氨排放系數(shù)卻大于本研究中獲得的結(jié)果，原因主要有以下兩方面：一方面，兩個研究中的奶牛生產(chǎn)管理模式存在一定的差異，YANG 等的研究中奶牛場清糞頻率為1～2 周1 次，較低的清糞頻率使得糞污停留時間較長，更利于氨的排放，而本研究中的清糞頻率為1 d 2～3 次，較高的清糞頻率減少了糞污暴露環(huán)節(jié)的時長，進而減少了氨的排放，這可能是本研究中氨排放系數(shù)相對較低的重要原因；另一方面，YANG 等采用的是開路式激光光譜監(jiān)測技術(shù)結(jié)合模型反演，而本研究采用的是電化學(xué)傳感器監(jiān)測技術(shù)，兩種不同的監(jiān)測技術(shù)和估算模型可能也是造成氨排放系數(shù)差異的重要原因。與國外的研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，MISSELBROOK 等的研究結(jié)果表明，英國奶牛場養(yǎng)殖棚舍和采奶棚中氨整體排放系數(shù)為4.9 kg·頭·a，遠低于本研究和國內(nèi)其他研究的結(jié)果。一方面，國外奶牛場的管理模式與管理水平與國內(nèi)存在一定的差異，另一方面，英國全年平均氣溫僅為12 ℃，而上海全年平均氣溫在21 ℃左右，兩地的氣候條件差異可能也是引起奶牛場氨排放系數(shù)差異較大的重要原因。這也再度表明溫度是影響畜禽養(yǎng)殖氨排放強度的主要影響因子，糞尿中氨氣揮發(fā)量隨著溫度升高而增加，當(dāng)環(huán)境溫度從4 ℃增加到20 ℃時，氨氣的揮發(fā)量可提高3.6～5.8 倍。已往研究表明，歐美發(fā)達國家由于飼料中含氮量更高，導(dǎo)致其畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放強度大于發(fā)展中國家，但從本研究的結(jié)果看，部分東南亞國家受限于經(jīng)濟成本，雖然含氮飼料投入量較低，但較高的氣溫等氣象因素仍可能導(dǎo)致較高的氨排放水平。此外，將本研究奶牛場氨排放系數(shù)與上海地區(qū)其他畜禽類型進行比較，紀(jì)英杰等監(jiān)測獲取了上海地區(qū)規(guī)?；i場的氨排放系數(shù)，夏季棚舍、夏季堆肥、秋季棚舍和秋季堆肥的氨排放系數(shù)分別為3.68、2.72、1.05 kg·頭·a和0.87 kg·頭·a，均明顯低于本研究相同季節(jié)奶牛氨排放系數(shù)，這也表明相對于其他主要畜禽類型，奶牛養(yǎng)殖的氨排放系數(shù)水平總體較高，因此不容忽視。
2.5 長三角地區(qū)奶牛及肉牛養(yǎng)殖氨排放時空分布特征
2.5.1 氨排放總量及排放強度
基于本研究監(jiān)測獲得本地化排放系數(shù)，結(jié)合長三角地區(qū)（安徽省、江蘇省、浙江省和上海市）各省市統(tǒng)計年鑒中奶牛與肉牛存欄量，建立了長三角地區(qū)規(guī)?；膛＜叭馀ｐB(yǎng)殖氨排放清單，如圖5所示。2018年長三角地區(qū)奶牛和肉牛養(yǎng)殖排放總量約為3.39 萬t·a，排放量由高到低依次為安徽?。?.17 萬t·a）、江蘇省（0.73 萬t·a）、浙江省（0.34 萬t·a）、上海市（0.15 萬t·a）。從空間分布來看，氨排放主要集中在安徽省中北部和江蘇省北部區(qū)域，主要由于這些地區(qū)集約化畜禽養(yǎng)殖規(guī)模較大，奶牛與肉牛存欄量遠高于其他地區(qū)，這是造成氨排放強度遠高于其他地區(qū)的重要原因，需要引起重視。從季節(jié)分布看，夏季氨排放總量和強度最高，達到了1.36 萬t 和151 t·d，春季、秋季氨排放總量和強度接近，分別為8 230、7 950 t和91、88 t·d，相比而言，冬季的氨排放總量和強度最低，為4 190 t和47 t·d，僅為夏季的1/3左右。
圖5 長三角地區(qū)規(guī)?；膛Ｅc肉牛養(yǎng)殖業(yè)氨揮發(fā)強度圖Figure 5 Ammonia emission rates from large-scale dairy and beef production industry in Yangtze River Delta
2.5.2 排放清單比較
表6為長三角地區(qū)不同研究中畜禽養(yǎng)殖氨排放清單結(jié)果，由于所在的年份、采用的活動水平（畜禽存/出欄量）數(shù)據(jù)、排放因子不同，使研究結(jié)果間存在一定差異，但總體可以發(fā)現(xiàn)，在安徽省、江蘇省和浙江省，規(guī)模化牛場氨排放總量占全部畜禽養(yǎng)殖氨排放量的比例相對較低，為3%～8%，這可能與這些地區(qū)生豬、蛋禽和肉禽等其他畜禽類型的養(yǎng)殖規(guī)模整體較高有關(guān)。相對而言，2018 年上海市規(guī)?；觯ㄒ阅膛ｐB(yǎng)殖為主）占全市畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的比例高于江、浙、皖三省，約為12%，且該比例高于2004 年的4%和2011 年的8%，這也進一步說明了雖然生豬養(yǎng)殖的活動水平較大，導(dǎo)致的氨排放總量大于奶牛及肉牛養(yǎng)殖，但規(guī)?；龅陌迸欧畔禂?shù)及強度總體大于生豬養(yǎng)殖過程，未來隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，在居民奶制品和牛肉消耗逐漸增長的情境下，奶牛及肉牛養(yǎng)殖所引起的氨排放將持續(xù)增加，因此不容忽視。近20 年來，我國東部地區(qū)整體經(jīng)濟水平顯著提高，氮素投入不足而導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力低下的時代早已過去。相反，氮素過多和不適當(dāng)投入所引起的環(huán)境問題才是制約目前我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，亟需針對奶牛與肉牛養(yǎng)殖中氨揮發(fā)各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成規(guī)?；B(yǎng)殖業(yè)全鏈條氨揮發(fā)減排技術(shù)體系，在保證乳制品產(chǎn)量、肉品供應(yīng)和動物福利不受影響的情況下，優(yōu)化養(yǎng)殖業(yè)飼料組成、提高氮營養(yǎng)素利用率；優(yōu)化棚舍糞尿管理技術(shù)；形成末端糞污資源化高效利用體系，減少糞污處理、儲存及還田過程中的氨揮發(fā)，這對于我國人為源大氣氨減排、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。
表6 基于文獻調(diào)研的長三角地區(qū)氨排放清單結(jié)果對比Table 6 Comparison of ammonia emission inventory in Yangtze River Delta based on literatures investigation
3 結(jié)論
（1）規(guī)模化奶牛場棚舍養(yǎng)殖、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)的年均氨排放濃度分別為（2.53±0.88）、（2.68±1.72）mg·m和（2.44±1.73）mg·m，氨濃度季節(jié)變化趨勢總體表現(xiàn)為夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏季達到冬季的2.3～4.2 倍。各環(huán)節(jié)氨排放日小時變化存在明顯差異，主要受日溫度變化、畜禽活動和清糞管理等因素影響。
（2）基于在線觀測獲取的養(yǎng)殖棚舍、糞便堆肥和污水貯存3 個環(huán)節(jié)全年氨排放系數(shù)分別為（13.14±5.17）、（7.71±5.17）kg·頭·a和（9.72±4.47）kg·頭·a，全年合計氨排放系數(shù)為30.57 kg·頭·a，該結(jié)果與國內(nèi)相關(guān)的研究總體接近，卻遠高于國外的排放系數(shù)，表明國內(nèi)奶牛養(yǎng)殖的氨排放貢獻仍不容忽視。
（3）根據(jù)本地實測氨排放系數(shù)，建立了長三角地區(qū)規(guī)模化肉牛及奶牛養(yǎng)殖氨排放清單。2018 年長三角地區(qū)規(guī)?；霭迸欧趴偭繛?.39 萬t·a。氨排放主要集中在安徽省中北部和江蘇省北部等集約化畜禽養(yǎng)殖規(guī)模較大的地區(qū)。夏季氨排放總量和強度最高，是冬季的3倍多。
（4）通過梳理長三角地區(qū)不同研究中畜禽養(yǎng)殖氨排放清單的結(jié)果表明，規(guī)?；鲳B(yǎng)殖貢獻的氨排放占全部畜禽養(yǎng)殖業(yè)氨排放的3%～12%。由于規(guī)?；龅陌迸欧畔禂?shù)及強度總體大于生豬養(yǎng)殖過程，未來隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，在居民奶制品和牛肉消耗逐漸增長的情境下，奶牛及肉牛養(yǎng)殖所引起的氨排放將持續(xù)增加，其影響不容忽視。
