密級(jí)： 論文編號(hào)： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 學(xué)位論文 規(guī)?；i場(chǎng)貯糞池甲烷排放通量研究 I 摘 要 畜禽糞便的甲烷排放是溫室氣體的一個(gè)重要來(lái)源， 為了探討中國(guó)特有的飼養(yǎng)管理方式 以及氣候條件 下規(guī)?；i場(chǎng)貯糞池的甲烷排放規(guī)律，并進(jìn)一步估算其排放潛力，為溫室氣體減排提供部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù) , 本研究在 北京市北部的昌平區(qū)小湯山鎮(zhèn)百川泉養(yǎng)豬場(chǎng)選擇了一個(gè)貯糞池作為試驗(yàn)基地，利用靜態(tài)箱 氣 相 色譜 法 對(duì)貯糞池甲烷的排放進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)十個(gè)月的連續(xù)監(jiān)測(cè)（ 2006 年 4 月至2007 年 2 月）。通過(guò)數(shù)據(jù)采集和分析，對(duì)貯糞池的甲烷排放通量的變化規(guī)律進(jìn)行了初步的研究，在此期間還對(duì)一系列可能影響甲烷排放通量的環(huán)境因子進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并研究了各個(gè)因子對(duì)對(duì)甲烷排放的影響。試驗(yàn)研究的主要結(jié)論如下 ： 1. 通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以看出貯糞池甲烷排放通量有著明顯的季節(jié)變化規(guī)律。整體而言，而夏、秋兩季是排放通量最大的季節(jié)，春季次之，而冬季是排放通量最小的季節(jié)。但是夏季也并非自始至終的高排放通量，本次試驗(yàn)中， 6 月底時(shí)出現(xiàn)甲烷排放通量 曾 出現(xiàn)一個(gè)明顯的回落 ，主要就是因?yàn)槟嵌螘r(shí)期北京地區(qū)雨水較多，外界溫度較低，導(dǎo)致甲烷排放量降低。所以排放通量季節(jié)變化的根本原因可能受到外界氣溫的影響。 2. 貯糞池甲烷排放通量還呈現(xiàn)出明顯的日變化規(guī)律。表現(xiàn)之一是排放通量基本上白天均大于夜間，每個(gè)季節(jié)的日變化均是如此 ，夏秋更為明顯，而冬季白天的排放只是略高于晚上 ；日變化的另一表現(xiàn)是全天的通量變化和溫度的變化呈現(xiàn)出一致性，這在夏秋兩季表現(xiàn)得尤為明顯，夏秋兩季一天中最大排放通量一般出現(xiàn)在下午 2 點(diǎn)以后，最小排放通量則通常出現(xiàn)在凌晨 1 點(diǎn)左右，甲烷排放通量一天中的變化趨勢(shì)和全天溫度的變化趨勢(shì)有一 定的相關(guān)性，而且在大部分時(shí)間段中有排放通量滯后溫度的情況。 3. 可能影響甲烷排放通量的環(huán)境因子主要有：溫度、風(fēng)速、貯糞池 、畜禽糞便的 及糞水的 。 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于其他 因子，溫度和風(fēng)速與甲烷排放通量相關(guān)性顯著，是影響排放的主要因素 ， 而其它環(huán)境因子與甲烷排放通量的相關(guān)性不顯著。 而溫度、風(fēng)速對(duì)排放的影響在不同的時(shí)期也是不一樣的，方差分析后發(fā)現(xiàn)，在大部分情況下溫度是影響排放的最關(guān)鍵因素。外界溫度低 于 28 度時(shí)，甲烷的日排放通量和 風(fēng)速 間相關(guān)性不顯著；當(dāng)外界溫度高于 28 度時(shí)，兩者間相關(guān)性到達(dá)到 極顯著水平。 4. 通過(guò)估算，本試驗(yàn)點(diǎn)的甲烷排放通量在 42had 左右，而國(guó)外多年的試驗(yàn)表明，規(guī)?；i場(chǎng)的甲烷排放通量大約在 55 65had 范圍內(nèi)。造成這種差異有多種原因，主要原因可能是飼料構(gòu)成的差異，最終反映到蓄禽糞便 差異。在已經(jīng)進(jìn)行的試驗(yàn)中，對(duì)未糞便 做深入分析，在后續(xù)試驗(yàn)中將進(jìn)一步探索。 我國(guó)的規(guī)?；宛B(yǎng)殖場(chǎng)的甲烷排放通量徧低，但是折合成年排放總量 卻 是一個(gè)很大的數(shù)值。以本次試驗(yàn)的養(yǎng)殖場(chǎng)的貯糞池為例，折合成年甲烷排放總量為 1500 噸 。 由于我國(guó)的生豬養(yǎng)殖 量 占全世界的 近一半， 甲烷排放 累計(jì)起來(lái)將是一個(gè)巨大的數(shù)字，所以我國(guó)養(yǎng)殖 業(yè) 甲烷減排空間巨大。 關(guān)鍵詞 ： 規(guī)?；?豬場(chǎng) ， 貯糞池 ， 甲烷排放通量 ， 影響因子 ， 變化規(guī)律 ， 年排放估算 he of of to In to H4 on to of in to to H4 in of 0 GC By H4 at H4 as 1. H4 on in of H4 in in in in H4 00mgh -1 in H4 in is 00mgh H4 is in 2. At H4 : : of H4 of in of of 3. H4 pH of VS of of on H4 is is in is in of of in H4 on in as 4. H4 in 2d， is S of so be in in to of 錄 第一章 緒 論 1 室氣體現(xiàn)狀以及影響 . 1 引言 . 1 溫室氣體濃度變化帶來(lái)的影響 . 1 室氣體組成以及主要來(lái)源分析 . 2 溫室氣體組成 . 2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫室氣體的排放 . 3 畜禽養(yǎng)殖中的溫室氣體排放 . 4 便甲烷排放的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 4 引言 . 4 畜禽糞便甲烷排放機(jī)理 . 5 國(guó)外有關(guān)養(yǎng)殖場(chǎng)貯糞池甲烷排放影響因素的研究 . 5 國(guó)外已有的推斷和評(píng)估排放的方法 . 10 國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀 . 13 究目的和內(nèi)容 . 13 課題研究目的 . 13 課題研究?jī)?nèi)容 . 14 體研究思路 . 15 第二章 試驗(yàn)選址、裝置與試驗(yàn)方案 16 驗(yàn)選址 . 16 驗(yàn)地點(diǎn)選擇 . 16 驗(yàn)地點(diǎn)自然概況 . 16 驗(yàn)用貯糞池簡(jiǎn)介 . 17 驗(yàn) 裝置設(shè)計(jì) . 18 甲烷排放測(cè)量裝置的設(shè)計(jì) . 18 環(huán)境因素測(cè)量裝置 . 20 其他儀器設(shè)備 . 21 驗(yàn)方案 . 21 貯糞池中靜態(tài)箱布局 . 21 甲烷排放通量監(jiān)測(cè)方案 . 22 主要環(huán)境因素監(jiān)測(cè)方案 . 23 現(xiàn)場(chǎng)其他檢測(cè)指標(biāo) . 23 試驗(yàn)方案小結(jié) . 23 驗(yàn)裝置的安裝調(diào)試 . 25 三章 貯糞池甲烷排放通量前期監(jiān)測(cè) 27 驗(yàn)運(yùn)行 . 27 養(yǎng)殖場(chǎng)糞便管理狀況 . 27 樣品的采集 . 27 樣品的檢測(cè)和分析 . 28 甲烷通量的計(jì)算 . 28 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總 . 28 同采樣點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果與分析 . 31 不同采樣點(diǎn)排放通量平均值 . 31 排放通量平均值差異顯著性分析（ t 檢驗(yàn)） . 32 結(jié) . 33 第四章 試驗(yàn)結(jié)果討論與分析 . 34 糞池甲烷排放通量季節(jié)變化 . 34 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與趨勢(shì)圖 . 34 數(shù)據(jù)分析 . 34 糞池甲烷排放通量日變化 . 35 據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 . 35 結(jié) . 38 糞池甲烷排放通量與環(huán)境因素的關(guān)系 . 39 要的環(huán)境因素 . 39 他環(huán)境因素 . 41 境因素的方差分析 . 42 結(jié) . 44 第五章 結(jié)論與進(jìn)一步工作設(shè)想 45 要結(jié)論 . 45 足和建議 . 45 驗(yàn)中存在的不足 . 45 一步的工作設(shè)想 . 45 參考文獻(xiàn) 47 致 謝 52 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 緒 論 1 第一章 緒 論 室氣體現(xiàn)狀以及影響 引言 進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，全球氣候明顯變暖 ,研究表明氣溫增高速率平均為 （ 990）。氣候變化古已有之，但是目前的變化速度卻是前所未有的，考慮到全新世中期溫暖階段以后的 5000 多年時(shí)間里地球平均溫度的變化幅度也只不過(guò) 2 3 ，本世紀(jì)的氣候變化的急劇性更為明顯。 1988 年第 43 屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)首次將氣候變化和環(huán)境破壞 列為主要議題之一。隨后的 1989 年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署在海牙召開會(huì)議，決定將 全球氣候變化成因研究 的作為其的核心任務(wù)。由此可見全球氣候的變暖已引起人類社會(huì)的特別關(guān)注。 大量科學(xué)研究表明，大氣中溫室氣體濃度的增加是導(dǎo)致全球變暖的 直接原因。從 20 世紀(jì) 50年代以來(lái)，關(guān)于溫室氣體濃度變化所引起的全球氣候變化問(wèn)題開始得到了普遍關(guān)注。多數(shù)大氣環(huán)流模型（ 算表明，當(dāng)大氣中的 量增加一倍時(shí)，全球平均氣溫將升高 2 4 。而實(shí)際中大量的科學(xué)觀測(cè)事實(shí)也有力的證明了此結(jié)論，觀測(cè)數(shù)據(jù)表明：由于人類活動(dòng)的影響，大氣中許 多能導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體濃度已發(fā)生了全球尺度的變化。二氧化碳（ 甲烷（ 氧化亞氮（ 平均濃度分別從工業(yè)革命前 280 288加到現(xiàn)在 368 314 1750 年工業(yè)革命以來(lái)，大氣中的 濃度分別增加了 31%、151%和 17%(1996，詳見下表 1)。由于這些氣體吸收地表面紅外輻射能力強(qiáng)，而且他們?cè)诖髿庵辛舸鏁r(shí)間長(zhǎng)達(dá)上百年，從而改變了地球的輻射平衡。 ，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)） 2001 年最新研究報(bào)告指出，從 19 世紀(jì)末以來(lái)的 100 年間地球表面的平均溫度已經(jīng)上升了 。如果不改變主要溫室氣體（ 放趨勢(shì)，隨著大氣中主要溫室氣體濃度的增加，考慮到溫室氣體和氣溶膠的共同作用，全球平均氣溫將每十年升高 ，到 21 世紀(jì)末，地表平均溫度將比 1990 年增加 (2001)。 表 氣主要溫室氣體濃度變化 （ 1996） he of 1996） 氣體 2O 2 2 業(yè)化前濃度 28088 0 0 1996 年濃度 3681410150前年增加率 9氣壽命（年） 50 200 12 17 120 102 000 溫室氣體濃度變化帶來(lái)的影響 大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)已表明，溫室氣體濃度導(dǎo)致的全球性的氣候變暖已經(jīng)成為一個(gè)確定無(wú)疑趨中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 緒 論 2 勢(shì)。人類開始關(guān)注溫室氣體的濃度將以多快的速度增加，全球氣候?qū)⒁远嗫斓乃俣茸兣Ｈ祟愡€擔(dān)心這種全球氣候變暖是否會(huì)在一定時(shí)期使地球氣候系統(tǒng)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的，超出自然系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的能力范圍，而對(duì)人類社會(huì)生存系統(tǒng)造成破壞。這種擔(dān)心并非毫無(wú)道理，人類已經(jīng)開始感受到氣候變化所帶來(lái)的種種影響。 候變化對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的影響 氣候變化對(duì)自然生 態(tài)系 統(tǒng)的影響主要集中在大氣、森林、草原、冰川等方面（林而達(dá) ,1998）。由于全球變暖，氣溫改變了大氣原本的環(huán)流方向及大氣含水量，從而改變正常的降水規(guī)律。氣象專家們預(yù)計(jì)，全球降水總量將有所增加，但不同地區(qū)的降水變化差異很大。一般來(lái)說(shuō)，低緯和高緯度地區(qū)降水量將會(huì)增加，而中緯度地區(qū)降水量將有所減少（中國(guó)氣候變化國(guó)別研究， 2000）。溫度和降水量的變化也必將帶來(lái)植物生長(zhǎng)的水分利用效率的變化，進(jìn)而引發(fā)植物相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力的改變，對(duì)植被產(chǎn)生影響。同時(shí)，占地球總表面積的很大一部反的冰雪圈對(duì)氣候的變化也十分敏感?？茖W(xué)家預(yù)計(jì)，由于溫度的上升，到本世紀(jì)末，整個(gè)冰川的 1/32/3 有可能消失 (2001)。 而自然生態(tài)系統(tǒng)中其它部分，包括濕地、湖泊、海洋等水體系統(tǒng)，它們對(duì)溫室氣體濃度變化所引發(fā)的溫度和降水的變化也很敏感，相應(yīng)的，這些系統(tǒng)通過(guò)自身的變化也將對(duì)氣候的變化產(chǎn)生重大的反饋?zhàn)饔茫ㄖ袊?guó)氣候變化國(guó)別研究， 2000）。 候變化對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的影響 氣候變化對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的影響，可以歸結(jié)為兩類：直接影響和間接影響。直接影響，如對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的影響。其中有利有弊，利的方面是氣候變暖使得有效積溫 增加，生長(zhǎng)季延長(zhǎng)，將使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力增加。但是，更多的是不利的方面，如氣候變暖造成的全年溫度普遍升高，致使夏季高溫期延長(zhǎng)，不利于某些生長(zhǎng)期短的植物，從而可能適得其反導(dǎo)致產(chǎn)量下降；而隨之而來(lái)的冬季不寒則導(dǎo)致病蟲越冬存活率高，從而可能導(dǎo)致農(nóng)作物和森林病蟲害大面積流行。同時(shí)，全球變暖也易引發(fā)家禽、家畜傳染病流行，如禽流感、口蹄疫等，從而降低畜禽的產(chǎn)量等（李明峰，2003）。溫室效應(yīng)引發(fā)的海平面上升還將對(duì)人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最集中的沿海地區(qū)產(chǎn)生連鎖的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)反應(yīng)，諸如人居環(huán)境下降，投資吸引力減少，地區(qū)人口外移等，這些都可以 歸結(jié)為間接影響。 室氣體組成以及主要來(lái)源分析 溫室氣體組成 所謂溫室氣體（ 指大氣對(duì)流層中聚集的一些氣體，這些氣體所起的作用如溫室的玻璃 一樣 。這層氣體能讓太陽(yáng)射線透過(guò)，并能吸收地球表面的長(zhǎng)波輻射產(chǎn)生的熱量，從而產(chǎn)生溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)的真實(shí)性是無(wú)可置疑的，如果沒有這種作用 ，地球的溫度將比現(xiàn)在低 38 ，整個(gè)地球也將是被冰雪覆蓋（毛文永， 1992）。聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約將溫室氣體定義為 大氣中那些吸收和重新放出紅外輻射的自然和人為的氣體 ，目前人們主要研究的溫室氣體有以下幾種：二氧化碳 (甲烷 (氧化亞氮 (氨氣（ 一氧化碳（ 氟氯碳化物 (全氟碳化物 (六氟化硫 (武德俊， 2005)。 其中除了后三種外，其中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 緒 論 3 余的均是來(lái)自自然過(guò)程，或者來(lái)自于人類活動(dòng)。各種氣體對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)均不一樣，如下表 2所示： 表 要溫室氣體的累計(jì)溫室效應(yīng) of 溫室氣體 對(duì)溫室效應(yīng)的相對(duì)貢獻(xiàn) 質(zhì)量基準(zhǔn) /爾基準(zhǔn) / 1 0 20 00 300 11 4000 11000 12 8000 20000 從上節(jié)的表 以看到，所有的溫室氣體中 大氣中的濃度最大，并且每年增長(zhǎng)的絕對(duì)值也是最多的，因而是主要的溫室效應(yīng)氣體。雖然一般認(rèn)為溫室效應(yīng)的主要為 致，但是許多其他氣體有比 強(qiáng)的吸收波長(zhǎng)輻射的能力。從上表 難看出，各種氣體對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)的差別很大。以摩爾單位為基準(zhǔn)比較， 20 倍， 300 倍。此外，還有一些氣體對(duì)溫室效應(yīng)起著間接作用，如 空氣中不穩(wěn)定，極易轉(zhuǎn)化成 們對(duì)溫室效應(yīng)也有著其作用。 按照在大氣中濃度的高低 以及對(duì)溫室效應(yīng)的相對(duì)貢獻(xiàn)，目前主要研究的溫室氣體為以下三種：二氧化碳 (甲烷 (氧化亞氮 (監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，這三種氣體的濃度近年來(lái)急劇上升，而且主要是人為因素造成的。按照 供的溫室氣體清單編制方法中的總結(jié)，溫室氣體的主要來(lái)源是以下五方面：能源活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、土地利用變化和林業(yè)、廢棄物處置（ 995）。 農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)中的 溫室氣體的 排放 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是人類最重要的生產(chǎn)活動(dòng)之一，它的迅速發(fā)展改變了人們的生活質(zhì)量，但同時(shí)也帶來(lái)一系列環(huán)境問(wèn)題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng) 通過(guò)稻田生態(tài)系統(tǒng)、旱田生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物以及飼養(yǎng)業(yè)，對(duì)溫室氣體 產(chǎn)生及傳輸影響因子的有著綜合的影響（王敬國(guó)， 1993）。 據(jù)目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，大氣中濃度變化最大的是 十年來(lái)空氣中的 度增加了近30%。全球每年約有 60 億噸碳是以 形式排放到大氣中的，煤、油等化石燃料的燃燒是 農(nóng)業(yè)上秸稈的燃燒以及植物的光合作用等活動(dòng)也是 度增加主要的原因之一。其次是 甲烷 ，全年的人為排放量約為 噸，其主要是從稻田、飼養(yǎng)牲畜的糞便發(fā)酵，污水溝泄漏和飼養(yǎng)反芻動(dòng)物等活動(dòng)產(chǎn)生的。水稻田是陸地生態(tài)系統(tǒng)中大氣 一個(gè)重要源，據(jù)估計(jì)，全球水稻 排放量約 60占大氣 的 10 % 30 %。旱田生態(tài)系統(tǒng)中，厭氧呼吸過(guò)程相對(duì)較弱，甲烷菌不活躍，且旱田土壤對(duì)甲烷具有吸收作用，所以旱田生態(tài)系統(tǒng)的甲烷排放很少。隨著飼養(yǎng)牲畜數(shù)量增加有持續(xù)上升的趨勢(shì)，源自畜禽養(yǎng)殖的甲烷也逐年增多。 農(nóng)業(yè)還是氧化亞氮的主要排放源 ，特別是農(nóng)業(yè)上的土壤耕作。因?yàn)橥寥乐械南趸饔煤头聪趸饔枚紩?huì)產(chǎn)生 估計(jì)，大氣中 90 %的 自土壤。其次是畜牧飼養(yǎng)帶來(lái)的 放中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 緒 論 4 量，后者占年 排放量的 2001）。 由上述數(shù)據(jù)可見農(nóng)業(yè)對(duì)溫室氣體排放的巨大貢獻(xiàn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，整個(gè)溫室氣體排放中有 10是源于農(nóng)業(yè)（ 1991）。近十年來(lái)，人們開始注意到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)溫室氣體排放的貢獻(xiàn)，農(nóng)業(yè)活動(dòng)是導(dǎo)致正加速的全球變暖問(wèn)題中所不容忽視的人類活動(dòng)之一。 畜禽養(yǎng)殖 中的 溫室氣體 排放 畜 禽養(yǎng)殖業(yè)也是溫室氣體的重要排放源，據(jù)估計(jì)，現(xiàn)在全球農(nóng)業(yè)排放的 1/3 是由動(dòng)物產(chǎn)生的。反芻動(dòng)物自身也會(huì)排放 究顯示反芻動(dòng)物的 放量占家畜甲烷釋放總量的84 % （韓定正 ,1999）。 畜禽糞便是溫室氣體排放的另一重要來(lái)源，全球畜禽糞便甲烷排放總量大約為 2000 3000萬(wàn)噸 /年，占已知人為甲烷排放總量的 動(dòng)物糞便在處理和存放過(guò)程中還排放大量的氧化亞氮，全球動(dòng)物糞便氧化亞氮排放量大約為 200 萬(wàn)噸，占已知認(rèn)為排放總量的 14%（ 1995）。 中國(guó)是動(dòng)物飼養(yǎng)量最大的國(guó)家之一， 據(jù)資料顯示，在養(yǎng)殖方面， 1990 年中國(guó)反芻動(dòng)物甲烷排放量就已占到全球動(dòng)物甲烷總排放量的 而在畜禽糞便方面， 1990 年中國(guó)畜禽糞便的甲烷排放量約為 72 萬(wàn)噸，動(dòng)物糞便氧化亞氮排放量約為 噸。而糞便甲烷的排放中，豬糞的甲烷排放量最為顯著。據(jù)相關(guān)資料顯示，以 1994 年為例，當(dāng)年中國(guó)動(dòng)物糞便年甲烷排放總量約為87 萬(wàn)噸，豬糞便管理系統(tǒng)甲烷排放約為 噸，占糞便甲烷排放總量的 60，黃牛次之，占18，雞占 6，水牛和奶牛各占 7。 隨著人類生活水平的提高和膳食結(jié)構(gòu)的改變的全球?qū)π螽a(chǎn)品的需求進(jìn)一步 加大，集約化飼養(yǎng)的動(dòng)物數(shù)量及糞便排泄量會(huì)繼續(xù)增加，隨之而來(lái)的 放量也將進(jìn)一步增加，給溫室效應(yīng)造成更大壓力。所以了解畜養(yǎng)殖生產(chǎn)中，尤其是畜禽糞便與全球溫室氣體濃度增加之間的關(guān)系，對(duì)認(rèn)識(shí)當(dāng)前的溫室氣體（主要是甲烷）排放的形勢(shì)，采取相關(guān)措施來(lái)減少溫室氣體的排放有著重要意義。 便甲烷排放的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 引言 引起全球變暖的溫室氣體排放源有很多，其中畜禽糞便甲烷氣體排放是一個(gè)非常重要的組成部分，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在農(nóng)業(yè)排放的甲烷氣體中有 12是來(lái)源于畜禽糞便管理系統(tǒng)。這些糞便主要的來(lái)源 是以大中型養(yǎng)豬場(chǎng)為主要代表的養(yǎng)殖場(chǎng)，故通過(guò)管理方法的改進(jìn)和處理技術(shù)的革新可以減少放，如建立厭氧發(fā)酵池使糞便轉(zhuǎn)化成 過(guò)集中使用，減少 排放。為此，多年以來(lái)國(guó)內(nèi)外在畜禽糞便管理機(jī)制、甲烷排放機(jī)理、監(jiān)控、測(cè)量等方面做了很多研究。 自 20 世紀(jì) 50 年代起，發(fā)達(dá)國(guó)家就開始大規(guī)模集約化養(yǎng)殖場(chǎng)建設(shè)，在城鎮(zhèn)郊區(qū)建立集約化畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)。由于每天有大量糞便及污水產(chǎn)生，難以處理利用，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。更為嚴(yán)重的是畜禽糞便還是溫室氣體排放的重要來(lái)源，動(dòng)物糞便在處理和存放過(guò)程中還排放大量的氧化亞氮，隨著時(shí)間的推 移，聚集在大氣層中的甲烷和氧化亞氮等溫室氣體能導(dǎo)致溫室效應(yīng)的進(jìn)一步加劇，帶來(lái)了全球性的升溫。許多發(fā)達(dá)國(guó)家迅速采取措施對(duì)這種污染加以干預(yù)和治理，并通過(guò)立法中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩 士學(xué)位論文 第一章 緒 論 5 進(jìn)行規(guī)范化管理。對(duì)于糞便和污水的管理有一些嚴(yán)格的規(guī)定，如：建養(yǎng)殖場(chǎng)時(shí)必須有配套的糞便和污水的儲(chǔ)存、處理 和利用設(shè)施；未經(jīng)許可，不得將污水排入河流和自己挖的糞池。同時(shí)， 在 限制甲烷排放方面，發(fā)達(dá)國(guó)家也制定了相應(yīng)的管理?xiàng)l例，如美國(guó)實(shí)施的修建覆蓋式貯糞池等，盡量減少由畜禽糞便產(chǎn)生的溫室氣體的排放。 畜禽糞便甲烷排放機(jī)理 全球畜禽糞便甲烷排放總量大 約為 20已知人為甲烷排放總量的 995）。據(jù)研究分析，糞便中甲烷是有機(jī)質(zhì)在嚴(yán)格厭氧環(huán)境下由微生物活動(dòng)而產(chǎn)生的 ,即在酶的作用下分解碳水化合物成單糖 ,單糖再分解成酸 ,進(jìn)而生成 軍飛等， 2003）。動(dòng)物糞便中有機(jī)物厭氧發(fā)酵產(chǎn)生 是分三個(gè)階段完成的（林而達(dá)等， 1998）。 第一階段 水解過(guò)程： 在第一階段，糞便中復(fù)雜的有機(jī)物在酶的作用下分解。纖維素酶分解碳水化合物 (纖維和淀粉 )成單糖 (葡萄糖和麥芽糖 )；脂肪酸分解脂肪形成單鏈脂肪酸；蛋白酶分解蛋白質(zhì)形成氨基 酸。分解量和分解速度取決于酶的活性、糞便的特性和環(huán)境因素。 第二階段 產(chǎn)酸過(guò)程： 第一階段產(chǎn)生的單糖被厭氧和兼性細(xì)菌發(fā)酵后形成簡(jiǎn)單有機(jī)物。碳水化合物分解的主要產(chǎn)物是乙酸，另外，也產(chǎn)生其它有機(jī)酸 (如丙炔酸和丁酸 )、水和二氧化碳。產(chǎn)酸菌生長(zhǎng)速度快且可在較大的溫度和 范圍存活。在第二階段單糖 (葡萄糖 )分解成乙酸的過(guò)程如下： 2 224第三階段 生過(guò)程： 產(chǎn) 菌發(fā)酵單鏈有機(jī)酸產(chǎn)生 及利用氫氣還原二氧化碳成 菌是嚴(yán)格的厭氧細(xì)菌，