畜禽养殖氨排放清单研究现状与实证

氨在雾霾形成中起着关键作用,从源头上控制氨排放,对提升空气环境质量尤为重要,而畜禽养殖作为人为源氨排放的重要来源备受关注。准确的畜禽养殖氨排放清单对于核算氨排放量、识别主要排放源进而制定有效的畜禽氨减排政策具有重要意义。通过梳理畜禽养殖氨排放清单的发展历程,总结欧盟、美国和中国畜禽养殖氨排放清单的运用情况,结合某生猪养殖场实测数据,对比分析中国指南和欧盟方法(EEA方法)。结果表明,畜禽氨排放清单归纳总结为整体系数法、阶段系数法;用EEA方法核算的栏舍、存储环节氨排放系数显著高于中国指南核算结果和实测结果,中国指南核算结果与实测结果大致接近,归因于中国指南对于关键参数如总氨态氮(TAN)进行了本土化取值,但氨挥发率等核心参数的本土化研究的缺乏仍然制约清单的准确性;清单参数结构与中国现有的畜禽基量统计数据匹配度不高。亟需进一步深入开展畜禽排泄物中TAN量、氨挥发率和非氨转化率等基础核心参数的实测研究,以便为中国养殖业氨排放清单本土化编制工作提供理论支撑。     

物质足迹研究综述

物质足迹(material footprint,MF)是足迹家族中重要的一员,为满足一个经济体最终需求所使用的采掘的原材料总量,是对原材料自然资源进行再分配的度量,可以作为表征资源消耗和环境压力的综合指标。经济系统物质流方法是物质足迹核算的基础,中国物质流核算的研究较多,但是物质足迹的研究还很少。基于国内技术假设的投入产出模型(domestic technology-based assumption of I/O model,DTAIO)、混合的生命周期清单投入产出模型(mixed life-cycle inventory I/O model,LCI-IO)、多区域投入产出模型(multi-regional input-output model,MRIO)是利用投入产出模型核算物质足迹的主要方法,其中利用多区域投入产出模型核算物质足迹是比较有效的方法。物质足迹研究主要集中于以国家为区域核算单位,基于更小地区,特别是中国区域物质足迹的核算研究很少。随着中国多区域投入产出表的建立,中国区域物质足迹研究成为可能。     

农业源氨排放影响因素研究进展

氨(NH_3)作为大气中碱性气体,在雾霾形成中起着关键性作用,从源头上控制NH_3排放,对降低大气二次无机盐及PM2.5浓度水平,控制雾霾污染,大幅提升空气环境质量尤为重要。农业源NH_3排放是大气中人为源NH_3的主体,其主要来源于农田施肥和畜禽养殖。因此,总结农业源NH_3排放国内外研究进展,分析NH_3排放影响因素,对于了解其NH_3排放过程与特征,进而针对性提出控制措施具有重要意义。为此,就农田施肥和畜禽养殖NH_3排放影响因素的国内外研究现状进行了系统总结,结果发现,肥料类型、土壤理化性质、田间气象要素和施肥方式是影响农田施肥NH_3排放的主要因素;畜禽饲料性质、禽舍环境和清粪模式是影响畜禽养殖NH_3排放的主要因素。目前,农田施肥NH_3排放研究主要是从农田氮地球化学循环过程和粮食增产需求角度开展,而畜禽养殖NH_3排放研究主要从职业卫生健康角度开展,上述研究缺乏以NH_3排放环境暴露风险为目的的考量。因此,开展以环境空气为排放界面的农业源NH_3排污系数研究,制定农业源NH_3排放清单,并基于环境暴露风险,明确农业源NH_3排放优先控制区域,最终可为环境管理部门制定农业源NH_3排放分区控制技术体系、策略与路线图以及标准与政策法规提供理论依据。     

长江三角洲地区畜禽养殖业氨排放清单研究

采用排放因子法,对长江三角洲地区畜禽养殖业氨排放量进行估算和分布特征分析。结果表明,2015年长江三角洲地区畜禽养殖业氨排放量为21. 45万t,其中,非规模化养殖氨排放量占14. 03%,规模化养殖占85. 97%;长江三角洲地区肉猪、母猪、肉禽、蛋禽、羊和奶牛氨排放量分别占总氨排放量的41%、2%、27%、15%、12%和3%;从氨排放量来看,南通市和泰州市是长江三角洲地区畜禽氨排放的地理重心,氨排放空间分布呈现北部高南部低的趋势。从氨排放强度来看,居于前3位的是南通、常州和台州,氨排放强度分别为5. 47、5. 20和4. 04 t·km-2;氨排放月变化系数呈现夏季大(7、8月)、冬季小(12、1月)的特征。     

安徽省县域耕地畜禽养殖废弃物养分负荷时空演变特征

耕地畜禽养殖废弃物养分负荷量具有明显的时空分布特征,研究其区域特征和格局演变对于畜禽养殖业可持续发展具有重要意义。基于2004—2012年安徽省县市级畜禽养殖统计数据和耕地面积数据,利用空间自相关分析方法开展安徽省县域耕地畜禽养殖废弃物氮负荷量的空间格局和空间演变研究。结果表明,2004—2012年安徽省各县市畜禽养殖废弃物氮负荷在空间和时间上都存在不同程度的差异。Global Moran's I指数值(0.24~0.37)显示2004—2012年安徽省各县市耕地畜禽养殖废弃物氮负荷具有显著的空间正相关性和潜在的空间依赖性,表明安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮负荷一直处在相对集聚的发展阶段。Getis-Ord Gi*指数表明2004—2012年安徽省耕地畜禽养殖废弃物氮负荷热点区域主要分布在安徽省北部和东南部,尤其是宣州市的绩溪县始终属于热点区域。此外,黄山市的歙县、宿州市的萧县、宣州市的旌德县、宿州市的砀山县和毫州市的利辛县也多次属于热点区域。该研究结果可为畜禽养殖废弃物处理、环境污染防治和区域畜禽养殖总量控制研究提供决策依据。     

基于物质流分析的黑龙江省物质代谢及减量化研究

基于欧盟物质流分析框架对2003—2015年黑龙江省物质代谢进行核算分析,选取直接物质投入(DMI)和生产过程排放(DPO)两项指标判断环境影响与经济发展的关系,并利用对数平均迪式分解法探究各因素对物质减量化效应的贡献度。结果表明:(1)2011年之后黑龙江省物质需求总量(TMR)和物质输出总量(TMO)出现下降,但两者仍较期初有较明显增长。生物质和化石燃料是DMI的主要组成部分,而DPO主要由固体废弃物构成。(2)DMI正处于环境影响总量下降阶段,但并不稳定,而DPO则处于由排放强度高峰向人均排放高峰过渡阶段。(3)经济规模效应推动了DMI和DPO增长,人口效应对DMI和DPO增长的作用表现为先正向拉动后负向拉动,技术进步效应的提升抑制了DMI和DPO增长,而清洁生产效应并未很好地抑制DPO增长。     

福建省农业源甲烷排放估算及其特征分析

农业领域的稻田和畜禽养殖是温室气体甲烷（CH4）的重要排放源,估算省级农业源甲烷的排放量,并分析其排放特征,对进一步提出符合福建省实际情况、在技术经济上可行的减排措施有重要意义。本研究基于福建省农业活动水平数据,根据IPCC国家温室气体排放清单编制指南,估算了1991-2010年福建省农业源CH4排放量。结果表明：（1）1991-1995、1996-2000、2001-2005、2006-2010年间福建省农业源CH4年平均排放量分别为46.50×104、44.38×104、37.87×104、33.12×104 t,呈降低趋势。其中,稻田CH4排放的贡献较大,4个时期年平均排放量分别为31.11×104、29.49×104、22.16×104、18.80×104 t,占全省农业源CH4排放总量的56.76%~66.90%;而反刍动物肠道发酵和畜禽粪便管理的CH4排放量在20年间的变化不明显,分别为6.27×104~10.31×104 t和4.95×104~7.20×104 t。（2）2010年,福建省农业源CH4排放高值区主要分布在龙岩市、南平市和三明市,占全省农业源CH4排放总量的51%;稻田CH4排放的高值区主要分布在南平市、三明市和龙岩市,占全省稻田CH4排放总量的56%,应优先考虑削减这些地区的稻田CH4排放;畜禽CH4排放的高值区主要分布在龙岩市、漳州市和泉州市,占全省畜禽CH4排放总量的52%,应优先考虑削减这些地区的畜禽CH4排放。近20年福建省农业源CH4排放量呈下降趋势,主要是由于水稻播种面积的逐年减少,未来农业源 CH4排放下降速度可能会放慢,因此控制水稻 CH4排放的重点应放在灌溉管理、施肥管理、稻谷品种选择等方面;而控制畜禽 CH4排放的关键是优化畜牧业结构,大力推进规模养殖,使畜禽品种、饲养技术和畜禽排泄物处理设施得到改进,提升单位畜禽饲养量的畜产品产出量,进而减少温室气体排放。研究结果可为决策者有针对性地制定福建农业CH4排放控制政策和对策措施,降低农业源CH4排放量提供基础资料。     

畜禽养殖恶臭物质组成与测定及评估方法研究进展

随着我国畜禽养殖业的迅速发展,恶臭已成为引发周边居民投诉和纠纷的主要环境问题,严重制约了畜禽养殖业的可持续发展。因此,识别畜禽养殖恶臭来源及物质组成、总结恶臭测定技术和了解恶臭表征与评估方法,对于科学评估恶臭危害进而针对性地提出控制措施具有重要意义。系统梳理了畜禽恶臭物质的主要组成与特征,对比分析了畜禽恶臭主要测定技术的优缺点,讨论了主要的恶臭表征评估方法。畜禽恶臭中起关键作用的物质主要是挥发性脂肪酸类、含硫化合物、芳香族化合物(主要是酚类和吲哚)以及氨和挥发性胺类4类物质。畜禽恶臭的测定方法大致分为仪器分析法和嗅觉法2类,2类方法各有优劣。在分析现有恶臭成分的基础上,判别畜禽恶臭的关键物质,实现畜禽恶臭的现场连续监测是今后研究的热点。针对恶臭成分的复杂性,构建恶臭物质浓度与恶臭强度间的合理转化关系是进行恶臭评估的一种可行方法。     

广东省农业面源污染时空变化及其防控对策

利用2009和2019年广东省农业统计年鉴数据,以广东珠三角、粤东、粤西和粤北为基本单元,选取农田化肥施用量、畜禽养殖粪便排放量构建农业面源污染核算清单,对广东4区域农业面源污染变化进行对比分析。结果表明:种养业结构调整是引起农业面源污染时空变化的主要原因。从2008—2018年,全省各区粮食作物播种面积下降、经济作物和其他作物种植面积增加;禽畜养殖量(以生猪养殖为例)珠三角、粤东养殖量缩减,粤西、粤北养殖量扩增。农业面源污染排放强度随之发生变化,2018年全省排放强度上升为687.45kg·hm~(-2),比2008年增加21.04kg·hm~(-2),其中珠三角、粤东有不同程度的下降,粤西、粤北有不同程度的上升;由农田施肥引起的TN排放强度除粤西上升外,其他区均下降,而TP排放强度各区均上升;由养殖业排放引起的COD、TN、TP排放强度,珠三角、粤东下降,而粤西、粤北则相应上升。因此,广东应结合各区农业实际,立足农业面源污染源头控制,排放过程拦截。应采取如下的措施:(1)加强主要农作物施肥技术研究,提高肥料利用效率;(2)以高标准农田建设为契机,提升农业机械化水平,推广应用节水灌溉和水肥一体化等农业先进技术;(3)深入开展禽畜粪污土地承载力研究,提高禽畜粪污资源化利用效率等防控对策。     

村级养殖种植园区碳素物质流分析——以北京市平谷区西柏店村为例

将西柏店村畜禽养殖规模折合为1.5万头猪场当量污染负荷,并将整个园区生产工艺分为养殖、废弃物处理和种植3个阶段,不考虑隐藏流的情况下,以1年为系统边界,通过数据调查、已有资料研究和小区种植试验,采用物质流分析方法分析了西柏店村养殖种植园区在整个生产工艺的碳素流动,以期为村级养殖种植园区大力发展低碳经济提供新的方法和视角,为村级区域循环经济及可持续发展提供减少环境压力解决方案的科学依据。通过园区养殖种植过程的C素分析表明,养殖阶段年输入C素总量为112.52×10^4 kg,其中猪身总固碳量为40.04×10^4 kg,粪碳和尿碳总量为49.29×10^4 kg,以CO2形式代谢排出的C为23.19×10^4 kg。废弃物处理阶段输入的碳主要为粪碳和尿碳,其总量为49.29×10^4 kg,其中9.79×10^4 kg尿碳直接进入种植阶段,39.50×10^4 kg粪碳进入沼气站处理,沼气转化出的碳为11.02×10^4 kg,其中CH4为8.43×10^4 kg,CO2为2.59×10^4 kg,养殖污水中通过CH4排放再加上其他途径释放的碳约有23.66×10^4 kg,占粪碳量的59.89%。进入种植阶段的碳素主要为尿碳、沼渣和沼液的碳素,合计为14.61×10^4 kg,假设该村43 hm^2耕地能全部施用沼肥,不计其他作物种植,1季玉米种植土壤可库存有机碳为60.50×10^4 kg,为进入种植阶段碳素14.61×10^4 kg的4倍,还可增加植物有机碳27.31×10^4 kg。由C素流动分析可知,西柏店村具有可容纳该村养殖废弃物的环境容量,有较好实现养殖废弃物循环利用的条件,但需大力加强畜禽废弃物的管理和处理,提高园区养殖废弃物循环利用效率。     

区域农田畜禽承载量预测模型构建与应用:以赤峰市为例

为对区域现有生猪养殖数量的合理性进行评价及对生猪养殖承载量进行预测,从畜禽养殖-耕地-作物系统出发,基于农田养分平衡理论及有机和无机肥合理配施方法,构建区域农田畜禽承载量预测模型。以赤峰市为例,设定有机和无机肥配施比例为5∶5,并保持现有农田N或P2O5养分盈余量不变,分别基于N和P2O5养分盈余量不变实地应用该模型。结果表明,基于N时可新增生猪养殖数量43.6万头,承载量为630.8万头;基于P2O5时可新增生猪养殖数量369.3万头,承载量为1 041.3万头。位于西拉木伦河南岸的松山区、翁牛特旗、喀喇沁旗、宁城县和敖汉旗是可新增生猪养殖的主要区域。从环境压力角度考虑,推荐基于N的预测值作为计算赤峰市可新增生猪养殖量和承载量的依据。     

农业污染减排指标体系初步构建

控制和削减农业污染物排放总量是国家环境保护"十二五"规划的重点工作之一,但现行的环境管理及产排污量削减与控制技术中还没有完整的农业污染减排的指标体系。该文阐述了构建农业污染减排指标体系的基本原则和方法,综合考虑不同农业生产类型污染物产排过程的特点,从种植业、畜禽养殖业和水产养殖业3个方面初步构建农业污染减排指标体系,以期为研究农业主要污染物减排核算体系的关键参数和制定减排核算技术方法提供基础性技术支持。基于当前农业污染减排实施中可能存在的问题,对指标体系的进一步完善提出了相关建议。     

我国畜禽养殖项目环境影响评价制度分析

随着我国畜禽养殖总量的不断增加,畜禽养殖项目环境问题日益突出。落实好畜禽养殖场和养殖小区建设项目环境评价制度,是提高畜禽养殖环境保护水平的重要途径。针对我国当前畜禽养殖场和养殖小区建设项目在环境评价中落实不到位的实际问题,从环评从业机构少、指导价格不合理和评价内容无章可循等方面进行了分析,提出了尽快制定畜禽养殖场和养殖小区建设项目环评导则的建议,同时还明确了环评导则应以畜禽养殖废弃物综合利用为主导思想,从选址、设施配备和运行管理等多方面内容加以设计和评价。     

我国畜禽养殖业产排污系数研究进展

畜禽养殖业污染物排放量的核算对于环境形势判断、环境规划和环境决策制定具有重要意义,同时也是畜禽污染治理工程设计的重要基础资料。产排污系数为畜禽养殖业污染物排放量的核算提供了较为客观的方法,是环境领域重要的基础数据。笔者总结了我国近年来畜禽业产排污系数的研究状况,对我国畜禽养殖业产排污系数的发展历程、不同地区采用的测算方法和测算结果进行了系统的梳理和对比,总结了畜禽业产排污系数研究一些典型的应用和改进,并对畜禽养殖业产排污系数的研究进行展望。     

畜禽养殖排放的雌激素对周边水体环境的影响

环境雌激素是一大类化学物质,它们能够干扰生物体内激素的合成、分泌、转运、活性等,或与生物体内激素结构相似而发挥激素作用,对生物体的生长、繁殖及行为产生不利影响。环境雌激素包括天然雌激素及人工合成类雌激素。随着国内畜禽养殖的规模与数量的不断扩大,养殖场成为了一个很大的环境雌激素的产生源,其环境风险应得到相应的重视。目前对畜禽养殖过程中环境雌激素的产生量以及雌激素进入环境后的迁移转化行为已有很多的研究,包括野外的调查与实验室内机理研究。畜禽养殖过程产生的大量雌激素进入环境后能够被土壤吸附及微生物降解。室内的静态平衡吸附实验、土柱迁移试验及降解研究均表明雌激素进入环境后绝大部分迅速被吸附到土壤颗粒或悬浮胶体、沉积物颗粒上,同时发生转化与生物降解,由此推断其对周边环境中的雌激素贡献很小。然而,野外调查结果却表明实际情况下雌激素的迁移性高于理论期望值。因此,畜禽养殖对周边环境中雌激素的贡献量的大小尚未明确。本论文综述了畜禽养殖过程中环境雌激素的排放情况,结合国内外的调查研究,阐述了畜禽养殖产生的环境雌激素在土壤及水体中的迁移与降解行为,探讨了影响准确评估畜禽养殖排泄物对周边水体中雌激素贡献大小的因子,并提出了今后应开展原位吸附与迁移的实验,重点考虑天然有机质及抗生素等共存物质对雌激素环境行为的影响,建立综合模型来估算不同时期养殖场对周围水环境雌激素的贡献量的建议。     

基于日平均养殖量的畜禽养殖排污系数法的改进

传统的畜禽养殖排污系数污染负荷计算方法受养殖规模浮动影响,计算结果精度不高,只能计算整年污染负荷且无法计算某时段污染负荷。在分析传统畜禽产污系数法缺陷的基础上,探讨了日平均养殖量取代年养殖量的计算模式。依据不同类型畜禽养殖的周期特点,提出了各种类型畜禽养殖排污系数污染负荷计算公式和方法。最后,利用2008—2009年天津市宁河县生猪养殖污染负荷计算实例,对比分析了两种计算方法。结果表明,基于日平均养殖量的产污系数计算方法可以有效地减少由于养殖规模波动造成的计算误差,同时还适用于年内某时段污染负荷的计算,克服了传统方法只能以年为计算基本单元的弊端。     

云南省钢铁行业SO2排放系数核算研究

在对云南省钢铁行业现状分析的基础上,通过现场调研的方式,以2009年为基准年,收集其4季度生产年平均数据,采用实测法与物料衡算相结合的方法,核算得出云南省钢铁冶炼行业烧结工序综合排放系数为2．24-3．29kg-SO2／t烧结矿;球团工序综合排放系数为0．30～0．34kg—SO2／t球团矿;高炉工序综合排放系数为0．31～0．90kg—SO2／t铁水。通过各工序产排污系数,得出云南省钢铁行业SO2综合产排污系数为3．51-4．85kg—SO2／t粗钢。在系数核算的基础上,将本研究核算所得系数与第一次全国污染源普查系数、总量减排核算系数（16kg—SO2／t粗钢）进行比较,认为云南省铁矿石含硫量低（0．1％）是导致产排污系数偏低的主要原因。     

太湖流域非点源污染负荷估算

在现有技术条件下,运用相对简单可行的方法对太湖流域的非点源污染负荷进行了初步估算.通过实地监测和调查,获得了土地利用、生活污染、畜禽养殖以及水产养殖等不同类型污染源的产污系数,并与遥感、GIS技术相结合,分别计算了太湖流域农田、生活、畜禽养殖、水产养殖等不同类型污染源的污染负荷.计算结果表明,畜禽养殖和生活污染是太湖流域非点源污染的主要来源,畜禽养殖的TN、TP和COD污染负荷分别占流域总污染负荷的34%、58%和61%,农田污染所占比例并不突出.应将畜禽养殖和生活污染作为太湖流域非点源污染控制的重点.     

我国集约化种植业面源氮发生量估算

面源污染已经成为一个世界性问题,当前大尺度面源氮负荷核算方法主要通过区域收支法或考虑氮肥用量的输出系数法,存在很大的不确定性。基于全国187组文献数据,应用逐步回归分析方法,提取影响种植业面源氮发生量(氮素径流和淋洗)的关键因子,构建了关于氮肥用量、降雨量和土壤黏粒含量的多元回归模型。应用2011年统计年鉴数据,模拟得到全国种植业氮素径流总损失量为0. 96 Tg,占氮肥投入量的6. 0%,其中,旱地和水田径流损失量分别为0. 76和0. 20 Tg。而全国种植业氮素淋洗总损失量为1. 01 Tg,占氮肥投入量的6. 3%,其中,旱地和水田淋洗损失量分别为0. 87和0. 14 Tg。面源氮发生量较高的区域位于长江中下游地区、西南丘陵地区、山东半岛和华北平原。所建模型不仅能估算我国集约化种植业面源氮发生量分布情况,而且与传统的考虑单一氮肥用量的排放系数模型相比,能大大降低大区域尺度估算的不确定性。     

基于能值改进的生态足迹模型在济南市的应用分析

运用传统生态足迹模型及基于能值改进的生态足迹模型分别计算了2007年济南市生态足迹与生态承载力,得出的人均生态赤字分别为2.4974hm2、5.2769hm2.两者的计算结果都得出2007年济南市的生态足迹超过其生态承载力,表明济南市的人类活动对该区域的生态系1统的影响远超过了该区域的生态承载力范围,将对生态系统造成较大的压力,生态环境处于不安全状态,研究区属于不可持续的地区.基于能值分析理论改进的生态足迹模型所采用的能值转换率、能值密度等参数更加稳定,克服了传统模型的不稳定、精确度不高的缺点,使计算结果更具有可信度,更准确地反映研究区域生态经济系统的环境状况.