Picarro—華北平原開放式奶牛場氨排放研究

霧霾問題，嚴重威脅人們的健康和生活質量，為了尋求解決方案，科學家們開始尋求各種可能的對策，其中之一就是從奶牛場中尋找突破口。這聽起來可能有些奇怪，但事實上，氨氣是霧霾形成的一個重要因素，而奶牛場和氨氣之間存在著奇妙的關聯。
 

NH₃氨氣（Ammonia）

氨是大氣中的主要堿性物質，是細顆粒物的重要前驅體。它可以與硫酸鹽和硝酸鹽或其他化合物反應生成細顆粒物，造成各種環境和健康問題。氨沉降對于土壤酸化及水體富營養化也具有重要影響。

人們越來越關注氨排放，以建立準確的排放清單并制定合理的減排措施。然而世界范圍內許多氨排放清單的排放因子（EFs）和活動數據存在很大的不確定性。中國是氨排放的重要源，約占亞洲總排放的55%，約占全球總排放的20%。而農業是最重要的排放源，畜牧業氨排放占人為總排放的50%以上。因此，準確量化其排放特征顯得尤為重要。
 

科研團隊為此開展研究
 

 

北京大學環境科學與工程學院蔡旭暉研究團隊于2016.6.29-7.18（2016S，探索階段）、2016.12.16-2017.1.10（2016W）、2018.6.1-7.2（2018S）三個試驗階段在北京西北郊區的一個開放式奶牛場（403±5頭荷斯坦奶牛，自由走動，具有“華北平原農場規模和奶牛類型”的代表性）利用微氣象方法估算了華北平原典型奶牛場的氨排放量。使用定制的9 m可伸縮塔作為每個觀測點的觀測平臺，所有儀器均安裝在塔上，距地面高度大致相同（8 m）。測量了NH3濃度、氣象參數（風速和風向、氣溫、濕度）、湍流變量，經過嚴格的質量控制和篩選后，利用Inverse dispersion method（IDM）和分析足跡模型確定氨排放率，并確定奶牛場的排放因子。
 

NH₃排放測量：

利用Picarro G2103氨氣分析儀以2s的采樣率測量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。未使用過濾器。管總長度約為9m，樣品流速約為1.0 slpm。在2016W和2018S試驗中，使用恒溫加熱帶加熱氣路，以消除采樣管內的水蒸氣凝結，減少氨吸附。
 

結論
 

從實驗結果可以看出，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。相對較低的排放率和較短的白天持續時間導致冬季日平均排放率低于夏季。整個奶牛場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。與中國及其他以往的研究結果相當。源分布的復雜性、湍流的擾動、模型簡化和數據篩選都會導致結果的不確定性。作者建議未來需要開展更多工作來減少這些不確定性。
 

請點擊下方鏈接，閱讀原文：

https://mp.weixin.qq.com/s/VO4QN2mdno9wTMHh2JfsRw