畜禽养殖氨排放核算方法和模型比较

系统梳理了国内外氨排放核算方法体系及相关模型,比较和评价了基于物质流核算和基于阶段管理模型的两类模型方法的优缺点和适用范围,认为在地区范围基于总氨态氮的物质流核算方法得出的结果较基于总氮的核算方法得出的结果更准确,而基于阶段管理的氨排放估算方法则更适合养殖场尺度氨排放核算;基于目前我国氨排放研究重点关注区域宏观核算和对微观管理指导不足的客观现实,提出了适合我国国情的综合阶段管理模型和区域统计模型的自下而上畜禽养殖氨排放核算框架新思路;指出未来氨排放核算研究重点包括阶段管理模型的精度提升、区域统计量的收集和数据准确度的提升、规模化畜禽养殖管理模式基础信息收集和粪污处理技术优化等方面,以期为我国畜禽养殖分区管理和精准治污提供理论指导和现实依据。     

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。     

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。     

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。     

基于RZWQM模型的华北平原冬小麦-夏玉米土壤硝态氮淋溶和氨挥发评估方法研究

硝态氮淋溶和氨挥发是华北平原农田因施肥所引起的最重要的氮损失途径,直接监测法的过程复杂且需要消耗大量人力物力,如何建立科学准确的损失量与土壤性质之间的关系,以支撑管理部门便捷快速估算各途径氮损失量成为迫切需要解决的问题。利用已经通过华北平原冬小麦-夏玉米长期定位试验数据进行参数率定验证的RZWQM模型,输出不同施肥水平下1 m内土壤硝态氮残留量、硝态氮淋溶量和氨挥发量,通过回归分析构建了土壤硝态氮淋溶量和氨挥发量分别与1 m内土壤硝态氮残留量之间的函数关系,并利用华北地区研究文献中实测数据对函数准确率进行分析,得出在华北平原2个函数平均准确率分别为70. 9%和71. 2%,该方法可供管理部门在估算和管理华北地区面源污染发生量过程中推广使用。     

施氮水平对小麦-玉米轮作体系氨挥发与氧化亚氮排放的影响

试验采用密闭室间歇通气法研究华北平原冬小麦（Triticum aestivum Linneaus）-夏玉米（Zea mays Linneaus）轮作体系在不同施氮水平下农田氨挥发和N2O排放。结果表明：冬小麦季和夏玉米季的氨挥发速率与N2O排放通量呈现出季节性动态变化,且随着施氮量的增加而增加,均在施肥后第2~3天出现峰值。玉米季氨挥发量和N2O排放量均高于小麦季,分别占整个轮作周期气态损失的53.5%~68.9%和54.7%~82.3%。轮作体系中氨挥发净损失量（以N计）为4.28~31.31 kg.hm-2,占施氮量的3.17%~5.80%;N2O净排放损失量（以N计）为50.95~1051.03 g.hm-2,占施氮量的比例为0.04%~0.23%。因此,施氮量是影响冬小麦-夏玉米轮作体系气态损失重要因素,且夏玉米季是控制控制气态损失的关键时期。     

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。     

畜禽养殖过程抗生素使用与耐药病原菌及其抗性基因赋存的研究进展

兽用抗生素在提高畜禽生产性能、防治疾病方面发挥着重要作用,目前全球超过一半以上抗生素用于畜禽养殖,畜禽养殖源耐药病原菌、抗性基因及其传播风险愈益得到人们的重视。我国是畜禽养殖和抗生素使用大国,但兽用抗生素使用、病原菌耐药水平及其抗性基因类型等数据却较为缺乏,不利于今后畜禽养殖源耐药病原菌及其传播风险的控制。因此,本文通过文献调研,对我国和主要发达国家的兽用抗生素使用情况、畜禽养殖源耐药病原菌及其携带的抗性基因、基因移动元件以及向环境传播的途径进行分析、总结,以期为规范合理用药、降低耐药病原菌及其抗性基因传播风险,建立从畜禽养殖场至公共环境全过程的抗性污染控制链条提供借鉴。     

太湖地区两种典型水产养殖系统CH_4排放研究

水产养殖系统是大气CH4重要的人为源,位于中国东南部的太湖地区是水产养殖最活跃的地区之一,但CH4排放原位监测数据比较缺乏,对水产养殖系统温室气体排放进行原位观测,有助于降低当前湿地生态系统温室气体排放估算的不确定性,可为进一步准确估算全球温室气体排放清单提供数据支撑和依据。为了比较太湖地区两种典型水产养殖系统CH4排放规律,探明其影响因素,以混养鱼塘和蟹塘两种具有代表性的水产养殖系统为研究对象,于2016年3月—2017年3月采用漂浮箱(淹水期)和静态箱(排水期)结合气相色谱法监测其CH4排放通量。结果表明,水产养殖系统中CH4排放主要集中在淹水时期,其排放通量与沉积物温度(t)、沉积物溶解有机碳(DOC)和水体溶解氧浓度(DO)呈显著相关(P0.05)。混养鱼塘和蟹塘CH_4累积排放量分别为64.4 kg·hm~(-2)和51.6 kg·hm~(-2),差异显著(P0.05)。水生植物(伊乐藻Elodea nattalii)显著影响蟹塘CH_4排放,有水生植物覆盖区域CH4排放量较无水生植物覆盖区域高14%(P0.05)。与混养鱼塘相比,蟹塘单位收入的甲烷排放所引起净温室效应(NEB-scale·GWP-CH_4)提高了80%,达到显著水平(P0.05)。以上结果表明,在评估区域温室气体排放清单时应考虑水产养殖池塘的类型。     

“双碳”目标下江西省农业碳排放量测算、影响因素分析与预测研究

农业是中国的立国之本,也是重要的碳排放源,发展低碳农业有助于中国总体碳减排目标的实现。选择农资投入、农田利用、畜禽养殖及秸秆焚烧4类碳源,利用IPCC碳排放模型对江西省2000—2020年的农业碳排放量予以测算,利用LMDI模型进行影响因素分解,并运用XGBoost模型预测2021—2050年碳排放量。结果表明：(1)2000—2020年江西省农业碳排放总量呈现先下降后上升再下降的波动趋势,总体呈上升趋势,但农业碳排放强度逐年降低。农业碳排放源中农田土壤利用贡献率最高,其次为畜禽养殖、农资投入和秸秆焚烧。2000—2020年江西省11个地级市农业碳排放量及排放强度均呈现明显的区域差异,且差异不断扩大,其中宜春市的农业碳排放量和平均碳排放强度均居于首位。(2)地区经济发展水平的提高和城镇化率的增加是导致农业碳排放量增加的主要因素,而农业生产效率、农业产业结构、地区产业结构和劳动力对碳减排的作用比较有限。(3)预测结果显示,2030年前江西省农业碳排放总量及11个地级市农业碳排放量已达到峰值。其中,新余市在2005年最早达到峰值,景德镇市和赣州市在2016年最晚达到峰值。2020年后,江西...     

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。     

江水中有机污染物挥发速率的预测

本文以改进气-液双膜传质模型为基础,应用实测江水参数计算了平水期第二松花江哨口至松花江村江段某些有机污染物的挥发速率常数,挥发过程半减期及14种有机污染物的挥发迁移量。绩果表明,亨利系数大于4.6×10~(-4)atm·m~3·mol~(-1)的有机污染物,半减期在20—50h之间,据报导,这些有机物的微生物降解、水解等速率较低,因此,自水体至大气的挥发为这些有机物的主要迁移途径。     

中国天然雌激素排放清单和风险评价

环境雌激素由于其较强的内分泌干扰特性,越来越受到普遍关注。环境雌激素中,人和动物排放的天然类固醇雌激素（E1、E2、EE2、E3）干扰性最强。建立天然雌激素排放清单,对于了解中国环境雌激素的排放状况,以及进一步的污染风险分析与控制,具有重要意义。本研究将天然雌激素的主要排放源按人、猪、牛和家禽分为10种不同类型,根据各...     

基于增强回归树的红壤旱坡花生地气态氮损失影响因素分析

为探究红壤旱坡花生地气态氮(NH_3和N_2O)排放特征及其影响因素,采用通气法和密闭式静态暗箱-气相色谱法,原位监测翻耕和免耕条件下红壤旱坡花生地土壤NH_3挥发和N_2O排放的动态变化特征,并基于增强回归树(boosted regression tree, BRT)方法识别关键影响因子。结果表明:(1)整个花生生育期翻耕和免耕处理NH_3挥发速率(以N计)变化范围分别为0.02～1.55和0.02～1.05 kg·hm~(-2)·d~(-1),氨挥发累积量(以N计)分别为(17.19±8.56)和(18.38±7.41) kg·hm~(-2),占总施氮量的(11.77±5.86)%和(12.59±5.08)%,热点时段主要集中在施基肥后15 d内;翻耕和免耕处理N_2O排放通量(以N计)变化范围分别为0.07～2.90和0.02～3.97 mg·m~(-2)·d~(-1),累积量(以N计)分别为(0.81±0.27)和(0.68±0.10) kg·hm~(-2),占总施氮量的(0.55±0.17)%和(0.46±0.06)%,N_2O排放通量热点时段不明显;两种耕作条件下NH_3挥发无明显差异,但免耕降低了16.05%的N_2O排放累积量;氨挥发是红壤旱坡花生地氮素气态损失的主要途径。(2)采用增强回归树(BRT)分析发现,土壤铵态氮含量、施肥后天数、花生生育期、前3天降水量和土壤硝态氮含量是红壤旱坡花生地氨挥发的关键影响因子,贡献率分别为47.92%、14.78%、8.21%、7.44%和5.91%;而N_2O排放的关键影响因子分别为土壤含水量、土壤铵态氮含量、地温、前3天降水量、土壤硝态氮含量、施肥后天数和气温,相对贡献率分别为24.67%、20.34%、12.26%、9.93%、9.91%、9.64%和8.51%。上述研究结果表明,施肥是影响红壤花生地氮肥气态氮损失的重要因子,气态氮(NH_3和N_2O)损失最高可占施肥量的18.35%,微生物硝化过程及其环境控制因子可能在土壤氮损失过程中发挥了重要作用。这些结果可为提高南方红壤区坡地氮肥利用率、减轻环境污染提供理论依据。     

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。     

长江三角洲河网平原地区集约化种植面源污染监测指标筛选研究

以长江三角洲河网平原地区典型区域不同种植模式(水稻、小麦和设施蔬菜)面源污染发生过程为研究对象,通过连续3 a田间试验,确定不同种植模式面源污染发生量。结果显示,水稻种植中氨挥发损失、地表径流损失和淋溶损失分别占施氮量的15. 4%、5. 3%和1. 8%,总损失量约占22. 5%。小麦种植中氨挥发损失、地表径流损失和淋溶损失分别占施氮量的3. 3%、5. 1%和3. 0%,总损失量约占11. 4%。设施蔬菜种植中氨挥发损失、地表径流损失和淋溶损失分别占施氮量的0. 1%、3. 0%和18. 9%,总损失量约占22. 0%。基于田间试验结果,针对长江三角洲河网平原地区水稻、小麦和设施蔬菜种植模式,分别提出4个(田面水铵态氮浓度、日最高气温、土壤120cm深度处总氮浓度和降水量)、5个(0~30 cm土壤中铵态氮浓度、日最高气温、土壤pH、氮肥投入量和降水量)和2个(氮肥投入量和降水量)简易监测指标,结合田间试验数据的验证,确认新建立的简易监测指标及构建的数学关系能够提高面源污染发生量预测精度,从而可为我国环境管理部门提供一种便捷有效的监测和管理方法。     

基于肥水资源化的河网区镇域农业面源污染控制系统的构建:以太湖地区新建镇为例

河网地区农业面源污染控制不仅要考虑去污效果和成本,还应兼顾资源化利用。以太湖西岸宜兴市新建镇种植业、畜禽养殖业和水产养殖业产生的3种污染源为对象,调查获得该镇3种污染源污水负荷、各污染物(总氮、总磷、氨氮、COD)输出负荷及农田灌溉需水量,并估算污水农用灌溉潜力和养殖粪污氮磷农用潜力。结合当地适宜的单项面源污染控制技术,在达到GB 5084—2005《农田灌溉水质标准》要求的前提下,提出了全部畜禽粪污处理后还田(模式Ⅰ)、全部畜禽粪污处理后还田及部分水产养殖污水处理后农灌(模式Ⅱ)2种农业面源污染控制系统,并估算系统各污染物削减量和成本。结果表明,每年全部畜禽养殖污水(71.96×10~3m~3)和部分水产养殖污水(2 277.11×10~3m~3)经处理达标后用于灌溉,可以满足新建镇农田灌溉需水量(模式Ⅱ);该系统总氮、总磷、氨氮和COD入河削减率分别为84.3%、94.2%、89.6%和94.0%,每年N、P肥施用量可分别减少81.8和39.9 kg·hm~(-2)。为了节约成本,仅考虑畜禽养殖污水处理达标用于农灌(71.96×10~3m~3)(模式Ⅰ)可满足3%农田灌溉需水量,该系统总氮、总磷、氨氮和COD入河削减率分别为83.0%、93.7%、88.7%和93.7%,每年N、P肥施用量可分别减少52.0和34.2 kg·hm~(-2)。所提出的2种肥水资源化农业面源污染控制系统可为新建镇污染控制工程建设提供技术参考。     

污水处理厂暴露模型参数及对化学品归趋的影响

污水处理厂(STP)暴露预测模型是评估化学品环境归趋的重要手段。调研和实际测定了中国典型污水处理厂的处理工艺、污水特征及环境条件等参数,结果显示,中国STP进水的生化需氧量(BOD5)和悬浮颗粒浓度(SS)普遍低于欧盟。应用欧盟Simple Treat模型,比较了2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二叔戊基苯酚和1-萘酚3种化学品在中国和欧盟场景参数下的归趋差异。结果显示,中国场景参数下3种化学品进入污泥的比例较低,向水体中排放比例较高,水环境风险较大。模型灵敏度分析结果表明,进水BOD5、进水SS、活性污泥有机碳含量和环境温度是影响化学品环境归趋的主要因素。     

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。     

重点源大气砷铅污染排放模型及特征

在我国的非常规性污染物质中,大气重金属砷、铅已越来越多地被关注和重视。文章综述了国内外人为源对大气中重金属排放的贡献,结果显示中国是全球人为活动向大气排放重金属最多的国家之一,燃煤和有色金属冶炼行业在相当长的时间内都将是最主要且最为重要的人为排放源。通过系统调研燃煤及有色金属冶炼业资源及产业布局状况,构建目前我国大气重金属相关清单模型,进行了我国重点源大气砷、铅排放清单分析,结果表明：（1）2000-2008年我国燃煤大气砷、铅排放量共为93733t,年均增长率为7．93％,2004-2008年有色金属冶炼业大气砷、铅排放量共为18836t,年均增长率为15．2％;（2）2000-2008年各经济部门中电力部门燃煤大气砷、铅放量始终最高,占燃煤大气排放总量的44．6％-57．1％,且呈逐年升高的趋势;（3）2000-2008年各省区中山西、河北、河南和湖南省是大气砷、铅的排放大户。其中,燃煤大气砷、铅排放量主要集中在人口密集、工业集中、经济发展速度较快的北部和中东部省区,包括山西、山东、河北、河南和江苏五省,占全国燃煤排放总量的39．1％,有色金属冶炼大气砷、铅排放量主要集中在我国有色金属工业较为发达的河南及湖南省,占全国有色金属冶炼业排放总量的47．3％。可以看出,我国需要高度重视大气重金属砷、铅的污染防治,加强排放控制基础能力建设,加快建立适合中国的大气砷、铅污染防治技术政策体系。