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Picarro—華北平原開(kāi)放式奶牛場(chǎng)氨排放研究

瀏覽次數(shù):804 發(fā)布日期:2023-10-27  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

霧霾問(wèn)題,嚴(yán)重威脅人們的健康和生活質(zhì)量,為了尋求解決方案,科學(xué)家們開(kāi)始尋求各種可能的對(duì)策,其中之一就是從奶牛場(chǎng)中尋找突破口。這聽(tīng)起來(lái)可能有些奇怪,但事實(shí)上,氨氣是霧霾形成的一個(gè)重要因素,而奶牛場(chǎng)和氨氣之間存在著奇妙的關(guān)聯(lián)。
 

NH3氨氣(Ammonia)

氨是大氣中的主要堿性物質(zhì),是細(xì)顆粒物的重要前驅(qū)體。它可以與硫酸鹽和硝酸鹽或其他化合物反應(yīng)生成細(xì)顆粒物,造成各種環(huán)境和健康問(wèn)題。氨沉降對(duì)于土壤酸化及水體富營(yíng)養(yǎng)化也具有重要影響。

人們?cè)絹?lái)越關(guān)注氨排放,以建立準(zhǔn)確的排放清單并制定合理的減排措施。然而世界范圍內(nèi)許多氨排放清單的排放因子(EFs)和活動(dòng)數(shù)據(jù)存在很大的不確定性。中國(guó)是氨排放的重要源,約占亞洲總排放的55%,約占全球總排放的20%。而農(nóng)業(yè)是最重要的排放源,畜牧業(yè)氨排放占人為總排放的50%以上。因此,準(zhǔn)確量化其排放特征顯得尤為重要。
 

科研團(tuán)隊(duì)為此開(kāi)展研究
 


 

北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院蔡旭暉研究團(tuán)隊(duì)于2016.6.29-7.18(2016S,探索階段)、2016.12.16-2017.1.10(2016W)、2018.6.1-7.2(2018S)三個(gè)試驗(yàn)階段在北京西北郊區(qū)的一個(gè)開(kāi)放式奶牛場(chǎng)(403±5頭荷斯坦奶牛,自由走動(dòng),具有“華北平原農(nóng)場(chǎng)規(guī)模和奶牛類型”的代表性)利用微氣象方法估算了華北平原典型奶牛場(chǎng)的氨排放量。使用定制的9 m可伸縮塔作為每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)平臺(tái),所有儀器均安裝在塔上,距地面高度大致相同(8 m)。測(cè)量了NH3濃度、氣象參數(shù)(風(fēng)速和風(fēng)向、氣溫、濕度)、湍流變量,經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和篩選后,利用Inverse dispersion method(IDM)和分析足跡模型確定氨排放率,并確定奶牛場(chǎng)的排放因子。
 

奶牛場(chǎng)的衛(wèi)星圖像


NH3排放測(cè)量:

利用Picarro G2103氨氣分析儀以2s的采樣率測(cè)量NH3濃度。Teflon管與分析儀相連,另一端連接到防水杯上,固定在塔上,出口向下。未使用過(guò)濾器。管總長(zhǎng)度約為9m,樣品流速約為1.0 slpm。在2016W和2018S試驗(yàn)中,使用恒溫加熱帶加熱氣路,以消除采樣管內(nèi)的水蒸氣凝結(jié),減少氨吸附。
 

結(jié)論
 

2018年(2018S-north)夏季氨氣濃度
 

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,氨排放量日變化比較合理。中午排放率峰值約為40 μg m-2 s-1,夜間約為20 μg m-2 s-1。相對(duì)較低的排放率和較短的白天持續(xù)時(shí)間導(dǎo)致冬季日平均排放率低于夏季。整個(gè)奶牛場(chǎng)冬季和夏季的總排放量分別為0.38±0.13 g s-1和0.46±0.10 g s-1 ,相當(dāng)于冬季20±7 μg m-2 s-1和夏季24±6 μg m-2 s-1的平均排放率。奶牛場(chǎng)排放因子為冬季82±27 g head-1 d-1和夏季99±23 g head-1 d-1。與中國(guó)及其他以往的研究結(jié)果相當(dāng)。源分布的復(fù)雜性、湍流的擾動(dòng)、模型簡(jiǎn)化和數(shù)據(jù)篩選都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的不確定性。作者建議未來(lái)需要開(kāi)展更多工作來(lái)減少這些不確定性。
 

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標(biāo)簽: Picarro 氣體分析儀
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