畜牧業(yè)溫室氣體與臭氣減排技術(shù)研究

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%。

從甲烷排放貢獻來看，動物CH4大約貢獻了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)濟性，保證技術(shù)或項目的可持續(xù)運行，提高動物生產(chǎn)力、畜禽糞污沼氣、有機肥等資源化利用。

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，沼液存儲中NOx-含量急劇增加，硝化反硝化反應(yīng)強，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

在整個試驗期內(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 原水與沼液存儲試驗中甲烷菌分析

原水和沼液存儲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，氨氮降低＜10%，但高溫貯存時氨氮降低達到58%，硝態(tài)氮和DON在不同溫度條件下呈現(xiàn)負相關(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，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，不同實驗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。

2.2.5 貯存溫度——溫室氣體排放

在5～35℃的范圍內(nèi)，沼液存儲中主要的致溫氣體是N2O，貢獻率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 值對不同污水貯存過程的減排特征：對于原水，pH為5.7和5.1較pH為6.5能減少90%GHG排放；對于沼液，pH為5.7和6.6較pH為7.8能減少80%氨氣排放。