长三角种植业氨排放高分辨率清单研究文献综述

 2023-10-08 09:44:01

一、 文献综述与调研报告:(阐述课题研究的现状及发展趋势,本课题研究的意义和价值、参考文献)

1.课题研究的现状及发展趋势:

与其他污染物质的排放相比较,NH3的排放清单相对更加不确定。不确定性是由多方面因素造成的,例如,输入不准确的数据、均一化的排放因子、不确定或者不完善的排放源种类、评价方法的差异以及时间、空间精度的选择等。对于氨排放模型,已经在全球和区域尺度内进行了相关的评价[1-9],但是仍然欠缺区域的相应详细的评估精度。欧洲最先开展 NH 3 排放模型和消减控制措施的研究。减少NH 3的排放已经成为政府和研究团体的一个重要政策课题。他们通过建立相关的排放清单模型,考虑环境影响、生物化学过程和有关的农业活动, 研究各种消减策略的效率,其中有些模型已经用于管理实践过程。Cowell 和 Apsimon已经开发模型用于区域氨消减策略费用曲线评价模型( MARACCAS ),评价潜在消减方法的成本效益,设计有效的消减策略[10]。区域空气污染信息和模拟( RAINS ) 模型包括厩肥的低NH 3排放应用、替代尿素等一系列NH 3控制策略方案[11]。美国虽然这方面研究的起步较晚,但目前也对农业排放气体关注起来。虽然目前还没有专门针对NH3的国家大气质量标准,但对于大量排放NH 3要求强制按照责任法案、突发性事件条例以及公众知情权法案( EPCRA ) 等相关条例执行惩罚和相应的补偿措施,并且开始在国家尺度建立NH 3排放消减措施。东亚已经启动了有关酸化的大气模型研究,其中为了分析区域当前和将来的酸沉降,也编制了SO2、NOx和NH3的空间分布排放清单, 为大气长期传输模型输入数据。日本和韩国也进行了氨排放清单的相关研究,但研究刚刚起步。对于种植业的氨排放清单,仅仅采用固定的文献排放因子值,且对化肥类型分类较为粗略[12-13]。中国也开展了氨排放的研究,虽然既在国家层面[14-15]又在部分区域的尺度上[16-17]进行了种植业氨排放量的估算,但在排放因子的选择和评价方法的构建上较为单一,缺少时间和空间上的相应精度。

2.课题研究的意义和价值:

种植业是人为源氨排放的重要来源,种植业氨排放占全球人为源氨排放的16.67 ADDIN EN.CITEEndNoteCiteAuthorBouwman/AuthorYear1997/YearRecNum183/RecNumDisplayTextstyleface='superscript'[1]/style/DisplayTextrecordrec-number183/rec-numberforeign-keyskeyapp='EN' db-id='x9zzdpssxewptueaavbxwveltzzf2rrw9200'timestamp='1535441369'183/key/foreign-keysref-typename='JournalArticle'17/ref-typecontributorsauthorsauthorBouwman,A. F/authorauthorLee, D. S/authorauthorAsman,W. A. H/authorauthorDentener, F.J/authorauthorVan, Der Hoek, K.W/authorauthorOlivier, J. G.J/author/authors/contributorstitlestitleAglobal high‐resolution emission inventory forammonia/titlesecondary-titleGlobal Biogeochemical Cycles/secondary-title/titlesperiodicalfull-titleGlobalBiogeochemicalCycles/full-title/periodicalpages561-587/pagesvolume11/volumenumber4/numberdatesyear1997/year/datesurls/urls/record/Cite/EndNote[18]。广义上讲,种植业氨排放源主要为土壤背景、固氮植物、秸秆堆肥、含氮化肥施用 ADDIN EN.CITE EndNoteCiteAuthor郑志侠/AuthorYear2016/YearRecNum184/RecNumDisplayTextstyleface='superscript'[2]/style/DisplayTextrecordrec-number184/rec-numberforeign-keyskeyapp='EN' db-id='x9zzdpssxewptueaavbxwveltzzf2rrw9200'timestamp='1535441478'184/key/foreign-keysref-typename='JournalArticle'17/ref-typecontributorsauthorsauthor郑志侠/authorauthor翁建宇/authorauthor汪水兵/authorauthor胡淑恒/authorauthor汪家权/author/authors/contributorstitlestitle安徽省农田生态系统氨排放研究/titlesecondary-title安徽农业大学学报/secondary-title/titlesperiodicalfull-title安徽农业大学学报/full-title/periodicalpages562-567/pagesvolume43/volumenumber4/numberdatesyear2016/year/datesurls/urls/record/Cite/EndNote[19]。土壤背景中氨排放主要来自于土壤腐殖质的降解过程。固氮植物通过根部与叶片对含氮无机合物进行吸收并固定氮,该过程会向大气环境中排放氨。秸秆堆肥过程中废弃的农作物秸秆在一定的温度、湿度、碳氮比等条件下,利用细菌、放线苗、真菌等微生物降解作用使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质,腐殖质在被生物降解过程中进而会排放出大量的氨。研究表明,土壤背景、固氮植物、秸秆堆肥产生的氨大致占种植业氨排放总量的15%左右,种植业85%的氨排放是来自于含氮化肥的施用。因此,种植业中氮肥施用的氨排放的减少对于人为源氨排放控制具有重要意义。

种植业中施用的含氮化肥包括尿素、碳铵、硝铵、硝酸铵钙、硫胺、液态氮肥、复合肥等。由于尿素在脲酶的作用下易水解生成碳酸铵、碳酸氢铵和氢氧化铵,而碳酸铵、碳酸氢铵和氢氧化铵都极易水解最终产生氨气 ADDIN EN.CITE EndNoteCiteAuthor王文林/AuthorYear2016/YearRecNum185/RecNumDisplayTextstyleface='superscript'[3]/style/DisplayTextrecordrec-number185/rec-numberforeign-keyskeyapp='EN' db-id='x9zzdpssxewptueaavbxwveltzzf2rrw9200'timestamp='1535442214'185/key/foreign-keysref-typename='Journal Article'17/ref-typecontributorsauthorsauthor王文林/authorauthor刘波/authorauthor韩睿明/authorauthor王烨/authorauthor刘筱/authorauthor徐乔/authorauthor李文静/authorauthor唐晓燕/author/authors/contributorstitlestitle农业源氨排放影响因素研究进展/titlesecondary-title生态与农村环境学报/secondary-title/titlesperiodicalfull-title生态与农村环境学报/full-title/periodicalpages870-878/pagesvolume32/volumenumber6/numberkeywordskeyword农业源/keywordkeyword氨排放/keywordkeyword农田施肥/keywordkeyword畜禽养殖/keywordkeyword影响因素/keyword/keywordsdatesyear2016/year/datesurls/urls/record/Cite/EndNote[20],因而尿素和碳铵类氮肥使用过程中氨挥发率很高。目前发达国家施用较多的是硝酸铵钙、硝酸铵、氨溶液和硫酸铵等氮肥品种 ADDIN EN.CITE EndNoteCiteAuthor黄高强/AuthorYear2013/YearRecNum186/RecNumDisplayTextstyleface='superscript'[4]/style/DisplayTextrecordrec-number186/rec-numberforeign-keyskeyapp='EN' db-id='x9zzdpssxewptueaavbxwveltzzf2rrw9200'timestamp='1535442214'186/key/foreign-keysref-typename='JournalArticle'17/ref-typecontributorsauthorsauthor黄高强/authorauthor武良/authorauthor李宇轩/authorauthor张卫峰/author/authors/contributorstitlestitle我国磷肥产业发展形势及建议/titlesecondary-title现代化工/secondary-title/titlesperiodicalfull-title现代化工/full-title/periodicalpages1-4/pagesvolume33/volumenumber11/numberkeywordskeyword磷肥产量/keywordkeyword磷肥结构/keywordkeyword磷肥消费/keyword/keywordsdatesyear2013/year/datesurls/urls/record/Cite/EndNote[21]。我国施用的氮肥品种主要还以尿素和碳酸氢铵为主,另外有少量的硝酸铵、氯化铵等 ADDIN EN.CITEEndNoteCiteAuthor费云鹏/AuthorYear2011/YearRecNum187/RecNumDisplayTextstyleface='superscript'[5]/style/DisplayTextrecordrec-number187/rec-numberforeign-keyskeyapp='EN' db-id='x9zzdpssxewptueaavbxwveltzzf2rrw9200'timestamp='1535442214'187/key/foreign-keysref-typename='Journal Article'17/ref-typecontributorsauthorsauthor费云鹏/authorauthor王敏欣/authorauthor李仰景/author/authors/contributorstitlestitle科学发展含硝态氮肥料/titlesecondary-title中国农资/secondary-title/titlesperiodicalfull-title中国农资/full-title/periodicalpages40-42/pagesnumber7/numberkeywordskeyword铵态氮肥/keywordkeyword硝态氮肥/keywordkeyword改性硝酸铵/keywordkeyword硝酸铵钙/keywordkeyword碳酸氢铵/keywordkeyword科学发展/keywordkeyword硫酸铵/keywordkeyword尿素/keywordkeyword酰胺态氮肥/keywordkeyword氯化铵/keyword/keywordsdatesyear2011/year/datesurls/urls/record/Cite/EndNote[22]。由于我国尿素类氮肥施用量远大于碳铵类氮肥,尿素施用成为种植业NH3排放的一个主要来源 ADDIN EN.CITEEndNoteCiteAuthor赵彦锋/AuthorYear2007/YearRecNum202/RecNumDisplayTextstyleface='superscript'[6]/style/DisplayTextrecordrec-number202/rec-numberforeign-keyskeyapp='EN' db-id='x9zzdpssxewptueaavbxwveltzzf2rrw9200'timestamp='1535442996'202/key/foreign-keysref-typename='JournalArticle'17/ref-typecontributorsauthorsauthor赵彦锋/authorauthor史学正/authorauthor于东升/authorauthor黄标/authorauthor王洪杰/authorauthor孙志英/authorauthor赵永存/authorauthorIngrid/authorauthorOborn/authorauthorKarin/author/authors/contributorstitlestitle工业型城乡交错区农业土壤CuZnPbCd的空间分布及影响因素研究/titlesecondary-title土壤学报/secondary-title/titlesperiodicalfull-title土壤学报/full-title/periodicalpages227-234/pagesvolume44/volumenumber2/numberdatesyear2007/year/datesurls/urls/record/Cite/EndNote[23],约占农田施肥NH3排放总量的64.3% ADDIN EN.CITEEndNoteCiteAuthorZhang/AuthorYear2011/YearRecNum188/RecNumDisplayTextstyleface='superscript'[7]/style/DisplayTextrecordrec-number188/rec-numberforeign-keyskeyapp='EN' db-id='x9zzdpssxewptueaavbxwveltzzf2rrw9200'timestamp='1535442214'188/key/foreign-keysref-typename='JournalArticle'17/ref-typecontributorsauthorsauthorZhang,Y./authorauthorLuan, S./authorauthorChen,L./authorauthorShao,M./author/authors/contributorstitlestitleEstimatingthe volatilization of ammonia from synthetic nitrogenous fertilizers used inChina/titlesecondary-titleJournal of EnvironmentalManagement/secondary-title/titlesperiodicalfull-titleJournalof Environmental Management/full-title/periodicalpages480-493/pagesvolume92/volumenumber3/numberkeywordskeywordAmmoniavolatilization/keywordkeywordSynthetic nitrogenousfertilizer/keywordkeywordEmissionfactors/keywordkeywordChina/keyword/keywordsdatesyear2011/year/datesurls/urls/record/Cite/EndNote[24]。本研究参考国家发布的《大气氨源排放清单编制技术指南》(下称指南)中所规定排放因子,并通过收集长三角各区县的氮肥施用水平,构建空间高分辨率排放清单,并通过GIS分析区域分布特征,提出相应的控制措施和减排建议。

3.参考文献:

[1] BOUWMAN AF , LEE D S , ASMAN W A H , et al. A global high-resolution emissioninventory for ammonia[J].Global Biogeochemical

Cycles , 1997, 11 ( 4 ) : 561- 587.

[2] NI J.Mechanical models of ammonia release from liquid manure : a review[J].Agricultural Engineering Research , 1999 , 72 ( 1 ) : 1- 17.

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