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畜禽舍内较高浓度的NH<,3>对人畜健康及畜禽生产性能产生不利影响,NH<,3>排放则是造成空气污染等问题的重要原因之一。本文的研究,对开展我国畜禽舍空气质量测试、制定和实施减少奶牛舍NH<,3>产生和排放的措施、发展奶牛舍工程工艺等具有重要的理论意义和实用价值。
本文测试分析了丹麦9个典型舍饲散养自然通风奶牛舍的CO<,2>、NH<,3>、CH<,4>等气体含量和环境因子及其相关关系,研究比较了SF<,6>示踪气体法和CO<,2>辅助模型质量平衡法在测试自然通风奶牛舍通风换气率方面的效果,并对舍内NH<,3>等气体排放速率进行了计算、对NH<,3>排放规律进行了分析讨论。论文利用风洞实验装置搭建的模拟试验平台,对NH<,3>挥发特性进行了模拟试验研究;通过对舍内NH<,3>的产生、挥发和排放过程的系统分析,首次建立了自然通风奶牛舍内NH<,3>挥发数值模型,并对模型进行了验证和敏感性分析。最后,采用统计模型和神经网络模型方法对牛舍内NH<,3>排放水平进行了预测。主要研究结论如下:
1.CO<,2>辅助模型质量平衡法是计算自然通风畜禽舍通风换气率的有效手段。奶牛舍内CO<,2>、NH<,3>和CH<,4>平均含量分别为1081、1.8和14.7 mg/m<3>并显著高于舍外,夜晚舍内气体的浓度平均比白天高20%左右,换气次数是舍内气体浓度的决定因素。
2.奶牛舍NH<,3>排放平均速率为19.5g/(HPU-d),NH<,3>排放随温度升高而增大,并呈现明显的昼夜变化规律。NH<,3>排放水平受舍内地面类型和清粪方式影响,减小地面粗糙度、采用刮板和设置排尿沟可以显著地降低舍内NH<,3>排放水平。
3.NH<,3>挥发特性模拟试验显示:喷洒粪、尿后,NH<,3>挥发速率增长较快,而后达到一天中排放速率的峰值,随后慢慢下降到比较低的水平并维持相对稳定;从试验的第7 d开始,NH<,3>挥发逐渐稳定;NH3挥<,3>发速率随温度的升高而增大,并且与风速成指数函数关系。
4.漏缝地板奶牛舍NH<,3>挥发数值模型可以对NH<,3>排放水平和随时间变化规律进行较好的预测和模拟,模拟的NH<,3>排放速率变化范围为19~107g/(cow·d),测量值为11~88g/(cow·d),模拟值与测量值相关性显著。模型敏感性分析表明:粪便pH值对舍内NH<,3>挥发影响的相对敏感度最高。
5.在回归分析基础上建立的统计和神经网络模型可以较准确地预测自然通风奶牛舍NH<,3>排放水平,神经网络模型的模拟值与测量值之间具有更高的相关性。