摘要
氨气(NH3)是大气中最重要的碱性气体和活性氮化合物，在新粒子形成与雾霾污染中起关键作用。大气NH3沉降会导致水体和土壤酸化、生态系统富营养化和生物多样性减少等问题。畜牧养殖业被是最重要的NH3排放源，生猪养殖业约占全球畜牧业排放量的15％。我国生猪养殖规模大，生猪养殖的NH3排放占畜牧业排放总量的44％。因此，控制生猪养殖的NH3排放对我国人为源NH3减排尤为重要。使用硫酸(H2SO4)酸化猪粪是减少NH3排放的有效方法。然而，使用这种强酸存在缺陷。另一方面，我国每年产生酸性废渣约4000万吨。酸渣种类多、数量大、利用率低，处置不当还会造成环境污染。本研究针对生猪养殖NH3排放量巨大和酸性废渣资源化利用难两个问题，开展了使用酸渣替代H2SO4减少生猪养殖NH3的研究。在本研究中，对猪粪进行酸化，分析比较酸化处理对猪粪储存过程中NH3的减排效果及理化性质的影响;在酸化处理减少NH3排放的基础上，选择合适的酒糟和醋渣添加比例酸化猪粪，在储存结束后进行好氧堆肥处理，进一步分析了酸渣酸化猪粪的NH3排放和理化性质变化;将得到的三种有机肥和尿素施用于土壤，探究了土壤施肥后的NH3排放和理化性质变化，并对酸渣减少我国畜禽粪便NH3排放进行预估。主要研究结果如下: (1)在25℃30天的生猪粪便储存实验中，不同的酸化处理显著降低生猪粪便的NH3排放。H2SO4的NH3减排效果优于有机酸，酸渣的NH3减排效果取决于添加比例，酒糟优于醋渣;酸化会显著降低生猪粪便pH，酸渣对于生猪粪便pH的影响不同于H2SO4、乳酸和乙酸，酸渣处理组的最低pH出现在储存期间;酸渣的添加使得生猪粪便中存在大量有机酸，多数有机酸含量出现前期生成后期降解的现象;酸渣添加有助于在生猪粪便中保存更多的总碳(Total carbon，TC)和总氮（Total nitrogen，TN），酸化会增加生猪粪便中可溶性磷(Soluble phosphorus，SP)的含量，有机酸和酒糟的添加会增加生猪粪便中总可溶性有机碳（Total soluble organic carbon，TSOC）的含量:酒糟的添加可以减缓生猪粪便中干物质(Dry matter，DM)和有机质（Organic matter，OM）的减少，使二者更加稳定。 (2)根据NH3减排效果，选用1∶3酒糟添加比例和2∶3醋渣添加比例的生猪粪便进行好氧堆肥。酸化生猪粪便作为堆肥原料时，可进一步减少NH3的排放，分别减少了13.3％、27.2％。酒糟和醋渣添加会降低堆体的pH和电导率（Electrical conductivity，EC），提高堆肥过程中的最高温度，延长堆肥高温期的持续时间，但出现延长了堆体进入高温期时间的现象;酒糟和醋渣添加均增加了堆体中氮(N)、有机质(OM)和可溶性磷(SP)的最终含量，而不对堆肥结束产品中总可溶性有机碳(TSOC)产生影响;将结果与农业行业标准《有机肥肥料》(NY-2022503)比较后发现，酸性废渣的添加不会导致重金属浸出，不会对堆肥产品的种子发芽指数造成影响，总体提高了有机肥品质。 (3)将好氧堆肥得到的有机肥和尿素施用于土壤，有机肥施用可以减少土壤NH3的排放，但添加酸渣的有机肥效果不如单一的生猪粪便有机肥;有机肥会降低土壤的pH而增加电导率(EC)，尿素对pH和电导率(EC)无影响;其次，三种有机肥会增加土壤中脲酶、碱性磷酸酶、碱性蛋白酶和蔗糖酶的活性，也增加了土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的丰度。 (4)2016年，我国畜禽粪便总量预估为23.80×1011kg，在本研究粪便管理情境下，预估产生2.51Tg（2.51×1011kg）NH3。如果在畜禽粪便储存前酸化，酒糟、醋渣分别可减少0.70、0.98Tg的NH3排放，分别相当于2016年我国汽车尾气NH3排放的7.0倍和9.8倍，家庭燃煤的2.7倍和3.8倍，室内生物质燃烧的2.3倍和3.3倍。
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