Уровни поступления и пространственная структура выбросов аммиака в атмосферный воздух

Методы оценки выбросов аммиака

Оценка выбросов загрязняющих веществ является важным этапом регулирования загрязнения атмосферы. От ее полноты и точности зависит качество последующих оценок нагрузки на экосистемы и планов мероприятий по снижению воздействий. При оценке выбросов могут использоваться как простые методы, основанные на усредненных удельных показателях выбросов, так и сложные математические модели и инструментальные замеры. Выбор метода оценки выбросов зависит от поставленной цели и необходимого уровня агрегации получаемых оценок. Для выполнения более детального анализа ситуации используются инструментальные методы и моделирование.

В настоящее время в мировой практике методы, применяемые для инвентаризации выбросов аммиака, можно сгруппировать следующим образом:

с использованием удельных показателей выбросов аммиака: без учета специфики производства; с учетом специфики производства;

с использованием моделей выбросов аммиака;

инструментальные замеры.

Метод, основанный на применении удельных показателей выбросов без учета специфики производства, оценивает объем поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух с использованием среднего удельного показателя выбросов для отдельной категории источников. Данный метод требует минимального объема необходимых входных данных: например, об объемах производства продукции в целом по стране, сжигания определенного вида топлива и др. Рассмотренный метод используется для оценки выбросов на региональном, национальном и международном уровнях и характеризуется большой погрешностью результатов.

Метод, основанный на применении удельных показателей с учетом специфики производства, отличается от предыдущего тем, что удельный показатель выбросов зависит не только от категории источника, но и от типа технологического процесса, методов снижения выбросов и других факторов. Данный метод может быть использован для оценки выбросов на региональном и локальном уровнях. Он характеризуется меньшей погрешностью результатов по сравнению с предыдущим, но значительно большей трудоемкостью.

При использовании моделей выбросов объем поступления аммиака оценивается как функция многих переменных. Модели основаны на результатах экспериментальных исследований и математических расчетах. Использование моделей возможно для оценки выбросов на локальном уровне, а также для отдельного источника. Данный метод характеризуется минимальной погрешностью получаемых оценок. При этом использование моделей для оценки выбросов требует сбора большого количества информации: производственной статистики, технологических параметров, параметров окружающей среды и др.

Инструментальный метод оценки выбросов аммиака является точным и требующим больших временных и трудовых затрат. В последнее время за рубежом все больше проводится исследований по оценке выбросов аммиака от различных категорий источников с использованием измерений. Цель таких исследований - уточнение удельных показателей выбросов для снижения погрешности при оценке выбросов более простыми методами.

Статистический учет выбросов в Беларуси

В настоящее время в Беларуси методология учета и инвентаризации выбросов загрязняющих веществ, в том числе и аммиака, основана на суммировании выбросов от отдельных предприятий. Данная система инвентаризации введена в начале 1970-х гг. в СССР [16, 17, 24].

Основным источником информации о выбросах аммиака является годовой отчет, предоставляемый предприятиями по форме 1-ос (воздух) «Отчет о выбросах загрязняющих веществ и диоксида углерода в атмосферный воздух от стационарных источников выбросов». Данные из отчетов обобщаются в Национальном статистическом комитете по городам, отраслям, министерствам и по стране в целом.

Отчеты, предоставляемые предприятиями в органы статистики и охраны природы, до настоящего времени являются практически единственным источником первичной информации о выбросах. Соответственно, обобщения о выбросах, формируемые на их основе, содержат те же пробелы по учитываемым веществам и источникам, что и первичная отчетность.

Государственную статистическую отчетность по форме l-oc (воздух) представляют юридические лица (кроме субъектов малого предпринимательства), их обособленные подразделения, имеющие стационарные источники выбросов в атмосферный воздух, у которых: выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух (кроме загрязняющих веществ I класса опасности) составляют 25 и более т в год; выбросы загрязняющих веществ I класса опасности составляют 1 и более кг в год [101]. Так как аммиак относится к четвертому классу опасности, о выбросах данного загрязнителя отчитываются предприятия с валовым выбросом 25 и более тонн. Это означает, что небольшие фермы, как и хозяйства населения, не учитываются государственной статистической отчетностью.

Форма l-oc (воздух) состоит из 5 разделов:

  • 1. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, их очистка и использование.
  • 2. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух по ингредиентам.
  • 3. Наличие стационарных источников выбросов и газоочистных установок (на конец отчетного года).
  • 4. Выбросы диоксида углерода (С02) в атмосферный воздух от сжигания котельно-бытового топлива.
  • 5. Выполнение мероприятий по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Информация о выбросах аммиака отражается во втором разделе формы 1-ос (воздух) «Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух по ингредиентам» в тоннах, с тремя знаками после запятой.

Следует отметить, что количество предприятий, отчитывающихся по форме 1-ос (воздух), непостоянно, что вносит неопределенность в оценку поступления аммиака в атмосферу (за период с 2000 по 2014 г. данный показатель изменялся от 1,4 до 3,3 тыс. т в год) (рис. 2.1). Также следует отметить, что количество сельскохозяйственных предприятий, отчитавшихся по форме 1-ос (воздух) до 2005 г., не превышало 90.

Количество предприятий, отчитавшихся по форме 1-ос (воздух) в Беларуси за период 2000-2014 гг

Рис. 2.1. Количество предприятий, отчитавшихся по форме 1-ос (воздух) в Беларуси за период 2000-2014 гг.

В настоящее время в Беларуси для оценки выбросов аммиака на уровне предприятий используется расчетный метод. В последние годы разработан ряд методик по оценке выбросов аммиака от следующих источников, например: обработка сточных вод [10]; производство металлургической продукции [45]; транспорт [43];

животноводческие комплексы [50];

пожары [44].

Оценка выбросов аммиака с использованием удельных показателей выбросов

При оценке выбросов загрязняющих веществ с использованием удельных показателей выбросов обычно используется следующий принцип:

для ключевых категорий источников используют максимально точные методы оценки выбросов: модели выбросов, удельные показатели, зависящие от различных характеристик технологического процесса, измерение;

для категорий источников, вклад которых не превышает 5 %, используют обобщенные удельные показатели выбросов [146, 165, 222, 226].

В настоящее время удельные показатели выбросов широко применяются для оценки поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Основным источником информации об удельных выбросах аммиака является Руководство ЕМЕР/ЕЕА по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ (далее Руководство ЕМЕР/ЕЕА) [226].

Руководство ЕМЕР/ЕЕА является основным документом, который используется при оценке выбросов для предоставления отчетов в ЕЭК ООН в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении атмосферного воздуха. В разработке данного руководства принимают участие ученые и эксперты из различных стран. Рассматриваемый документ является пособием для стран при оценке выбросов, который содержит сведения о методах оценки выбросов, удельных показателях, а также различную дополнительную информацию. Руководство ЕМЕР/ЕЕА постоянно пересматривается, дополняется и уточняется. В настоящее время актуальной версией является Руководство ЕМЕР/ЕЕА, изданное в 2013 г. Для того чтобы понять, как меняются знания о выбросах аммиака, в данном разделе рассматриваются также удельные показатели выбросов, приведенные в издании 2009 г.

Руководство ЕМЕР/ЕЕА предлагает при оценке выбросов использовать трехуровневый подход в зависимости от степени методологической сложности. К первому уровню (Tier 1) относят самые простые методы оценки; ко второму (Tier 2) - средние по сложности, и к последнему (Tier 3) - наиболее сложные, требующие больших временных затрат и детальных входных данных. С возрастанием уровня сложности метода возрастает и точность полученных оценок.

При оценке выбросов аммиака от сжигания топлива основным параметром, влияющим на удельные показатели выбросов, является вид топлива. В Руководстве ЕМЕР/ЕЕА приведены удельные показатели выбросов аммиака от процессов сжигания топлива для методологий Tier 1 и Tier 2 (табл. 2.1 и 2.2).

Таблица 2.1. Удельные выбросы аммиака при стационарном сжигании топлива согласно Руководству ЕМЕР/ЕЕА (Tier 1), г/ГДж

Категория источника

Топливо

[186]

[187]

Энергетика

Производные газы

0,87

-

Топливная промышленность

Угольные виды топлива

1,3

-

Бытовой сектор

Угольные виды топлива

-

0,3

Биомасса

3,8

70

Прочие малые установки по сжиганию топлива

Биомасса

37

-

Так как энергетика и сжигание топлива в промышленности переведены в разряд незначительных источников, в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА 2013 г. нет удельных показателей для этих категорий. В то же время по сравнению с изданием 2009 г. в Руководстве 2013 г. увеличены значения удельных показателей выбросов аммиака для сжигания топлива в бытовом секторе с 3,8 до 70 г/Гдж, появились эмиссионные факторы для сжигания угольных видов топлива и биомассы в малых топливосжигающих установках.

Максимальные удельные показатели выбросов характерны для сжигания биомассы в бытовом секторе, минимальные для угля (тот же сектор). Следует отметить достаточно большое значение удельного показателя выбросов для сжигания угля при производстве кокса (табл. 2.2).

Таблица 2.2. Удельные выбросы аммиака при стационарном сжигании в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА (Tier 2), г/ГДж

Категория

источника

Топливо

Технология

[186]

[187]

Топливная

промышленность

Уголь

Коксовые печи

39'

Бытовой

сектор

Биомасса

Костры, сауны и печи на открытом воздухе (барбекю)

10

-

Древесина

Обычные плиты

5

-

Обычные мощностью до 50 кВт

3,8

74

Энергоэффективные плиты, улучшенные плиты

-

37

Плиты на пеллетах

-

12

Твердые виды топлива не биомасса

Костры, сауны и печи на открытом воздухе (барбекю)

-

5

1 - г/т угля.

В Руководстве ЕМЕР/ЕЕА даны удельные показатели для следующих технологических процессов (табл. 2.3):

утечки при производстве и хранении нефтепродуктов; производство азотных удобрений и аммиака.

Таблица 2.3. Удельные показатели выбросов аммиака от производственных процессов в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА [186,187]

Категория

источника

Описание

(технология)

Примечание

Удельный

показатель

Единица

измерения

Нефтеперерабатывающая

промышленность

Установка регенерации (каталитический крекинг)

Частичное сжигание с СО

0,995

кг/м3

сырья

Каталитический крекинг-флюид

Циклон

0,16

кг/м3

сырья

Химическая

промышленность

Производство аммиака

Tier 1

0,01

кг/т

Производство аммиака: паровой реформинг, обычный и улучшенный

Tier 2

0,05

кг/т

Производство мочевины

2,5

кг/т

Производство нитрата аммония

30

кг/т

Максимальный удельный выброс аммиака характерен для процесса производства нитрата аммония - 30 кг/т, минимальный для производства аммиака - 0,01 кг/т. Для последнего в Руководстве по инвентаризации выбросов ЕМЕР/ЕЕА предложено два удельных показателя выбросов для Tier 1 и Tier 2.

В Руководстве ЕМЕП/ЕЕА даны удельные показатели выбросов для внедорожных передвижных источников, работающих на дизельном топливе, бензине и газе (табл. 2.4). Для методологии Tier 2 удельные показатели дифференцированы в зависимости от технологии двигателя (табл. 2.5).

Таблица 2.4. Удельные выбросы аммиака от внедорожных источников в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА [187], г/т

НПО

Дизель

Бензин

Газ

Методология

Внедорожный транспорт в сель- ском, лесном хозяйстве и пр.

8,00

3-4*

10,0

Tier 1

7-8”

2-4**

-

Tier 2

Ж/д транспорт

7

-

-

Tier 1

10

-

-

Tier 2

- для двухтактных ЭФ - 3 г/т, четырехтактных - 4 г/т. ’ - см. табл. 2.5.

Таблица 2.5. Удельные показатели выбросов аммиака от внедорожных источников в Руководстве ЕМЕП/ЕЕА [186, 187], Tier 2, г/т

Топливо

Технология

До 1981

1981-1990

1991 - Stage I

Stage II и выше

Дизельное топливо

7

7

8

8

Бензин

2

3

4

4

Следует отметить более высокий удельный показатель выбросов аммиака для более новых двигателей. Как было показано выше, это обусловлено внедрением технологий по снижению выбросов оксидов азота.

В Руководстве ЕМЕП/ЕЕА приведены удельные показатели выбросов аммиака для следующих процессов обращения с отходами:

компостирование;

использование осадка сточных вод в качестве удобрений;

сжигание отходов на полях (сельскохозяйственные отходы);

очистка сточных вод (септики).

Для процессов компостирования в Руководстве ЕМЕП/ ЕЕА даны удельные показатели только для методологии Tier 2. Эмиссионный фактор для производства компоста ниже в 2 раза, чем для компостирования опавшей листвы и скошенной травы (табл. 2.6). Также предлагаются удельные показатели выбросов от септиков, использования осадка сточных вод на полях и сжигания сельскохозяйственных отходов на полях.

Таблица 2.6. Удельные показатели выбросов аммиака от процессов обращения с отходами в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА [186,187]

Категория источника

Удельный

показатель

Единица измерения

Компостирование, производство компоста

0,24

кг/т органических отходов

Компостирование опавшей листвы и скошенной травы

0,66

кг/т отходов

Септики

1,6

кг/чел/год

Использование осадка сточных вод

50

г/кг аммиака в осадке сточных вод

Сжигание сельскохозяйственных отходов на полях

2,4

кг/т сухого вещества

Так как животноводство является основным источником поступления аммиака в атмосферный воздух, в Руководстве ЕМЕР/ ЕЕА большое внимание уделяется оценке выбросов от данной категории источников. Для определения объема поступления аммиака в атмосферный воздух в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА предложено использовать методологии Tier 1, Tier 2 и Tier 3 в зависимости от наличия исходных данных.

Методология Tier 1 предусматривает оценку выбросов от различных категорий животных с учетом системы удаления / хранения навоза (жидкая, твердая) (табл. 2.7).

Таблица 2.7. Удельные выбросы аммиака в животноводстве (Tier 1),

кг/гол./год [1871

Категория источника

Характер содержания животных / тип навозоудаления

подстилка

выгул

ЖИДКИЙ

твердый

Молочный СКОТ

-

-

39,3

28,7

Прочий СКОТ

-

-

13,4

9,2

Свиньи на откорм

-

-

6,7

6,5

Свиноматки

-

7,3

15,8

18,2

Овцы и козы

-

-

-

1,4

Лошади

-

-

-

14,8

Куры-несушки

-

-

0,48

0,48

Бройлеры

0,22

-

-

-

Утки

0,68

-

-

-

Гуси

0,35

-

Индейки

0,95

-

-

-

Пушные звери

0,02

-

-

-

Методология Tier 2 предполагает использование подхода, основанного на концепции потока валового аммиачного азота в системе (рис. 2.2).

Данная методология оценивает минерализацию азота и фиксацию валового аммонийного азота (TAN) для оценки потерь азота в виде оксида. Это позволяет более точно оценить доступный TAN на каждой из стадий системы управления животноводческими отходами. По методологии Tier 2 оценка выбросов аммиака разделена на 14 этапов. В первую очередь выделяются подкатегории животных, которые гомогенны по виду, возрасту / весу, рациону кормления, и следовательно, по объему выделения азота. Обычно выделяемые категории животных показаны в табл. 2.8. В дальнейшем расчет ведется для каждой подкатегории животных отдельно.

Потоки азота в системе управления животноводческими отходами [187]

Рис. 2.2. Потоки азота в системе управления животноводческими отходами [187]

Важным этапом является оценка валового выделения азота отдельными подкатегориями животных за год (Nex), измеряемого в кг/гол/год. При отсутствии такой информации, используются так называемые значения «по умолчанию», приведенные в табл. 2.8.

Подход, используемый в методологии Tier 2, снижает возможность переоценки выбросов аммиака, так как учитывает потери азота, происходящие в результате осаждения на стенках здания при содержании животных в стойлах, а также при выгуле и выпасе. Данные потери оцениваются с использованием коэффициентов, учитывающих количество дней, проведенных в здании, на дворе и на выпасе. В Руководстве ЕМЕР/ЕЕА также приводятся данные «по умолчанию».

Таблица 2.8. Параметры для оценки выбросов аммиака с использованием методологии Tier 2 в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА [187]

Вид

животного

Период содержания в здании, д/год

Nx

Доля

аммонийного

азота

Тип системы навозоуда- ления

Удельный показатель выбросов, доля от аммонийного азота

содержание в здании

выгул

хранение

навоза

внесение

органики

выпас

Молочные

коровы

180

105

0,6

Пульпа

0,20

0,30

0,20

0,55

0,10

Твердое

0,19

0,30

0,27

0,79

0,10

Прочий КРС

180

41

0,6

Пульпа

0,20

0,53

0,20

0,55

0,06

Твердое

0,19

0,53

0,27

0,79

0,06

Свиньи откорм (8-110 кг)

365

12,1

0,7

Пульпа

0,28

0,53

0,14

0,40

-

Т вердое

0,27

0,53

0,45

0,81

-

Свиноматки (и поросята до 8 кг)

365

34,5

0,7

Пульпа

0,22

-

0,14

0,29

-

Твердое

0,25

-

0,45

0,81

-

На открытом воздухе

20,25

Овцы и козы

30

15,5

0,5

Т вердое

0,22

0,75

0,28

0,90

0,09

Лошади

180

47,5

0,6

Твердое

0,22

-

0,35

10,90

20,35

Куры-несушки

365

0,77

0,7

Твердое,

может

складироваться

0,41

0,14

0,69

Куры-несушки

365

0,77

0,7

Пульпа,

может

выкачиваться

0,41

0,14

0,69

Бройлеры

365

0,36

0,7

Твердое

0,28

-

0,17

0,66

-

Индейки

365

1,64

0,7

Твердое

0,35

-

0,24

0,54

-

Утки

365

1,26

0,7

Твердое

0,24

-

0,24

0,54

-

Гуси

365

10,55

0,7

Твердое

0,57

-

0,16

0,45

-

Пушные звери

365

10,08

0,6

Твердое

0,27

-

0,09

-

Для навоза, хранящегося в твердом виде, методология позволяет учитывать увеличение азота в подстилке для животных и последующую фиксацию TAN в подстилке. При отсутствии детальной информации, объем использованной соломы, а также увеличение азота в подстилке могут быть получены из табл. 2.9.

Таблица 2.9. Значения «по умолчанию» для оценки увеличения азота при хранении навоза в твердом виде [187]

Вид животного

Период содержания в стойлах, дней

Солома, кг/гол/год

Дополнительный азот в подстилке, кг/гол/год

Молочный КРС

180

1500

6,0

Прочий КРС

180

500

2,0

Свиньи на откорм

365

200

0,8

Свиноматки

365

600

2,4

Овцы и козы

30

20

0,08

Лошади

180

500

2,0

Объем соломы дан для указанного периода содержания животных в стойлах. При увеличении или уменьшении данного периода необходимо сделать поправки. Также учитывается доля TAN, которая закрепляется в органическом виде, при хранении навоза в твердом виде, так как это значительно снизит потенциальные выбросы аммиака при хранении и использовании навоза в качестве удобрений. Если данных по этой доле нет, то предлагается использовать значение 0,0067 кг/кг.

На одном из этапов оценивается количество общего азота и TAN в навозе до его использования в качестве удобрения. Для жидкого навоза оценивается объем TAN, доля которого поступает в атмосферный воздух от навозохранилищ.

На последних этапах оцениваются выбросы от использования органического удобрения на полях, при этом учитываются выбросы, которые произошли на стадии хранения навоза в жидком или твердом виде. Также отдельно оцениваются выбросы при выпасе животных.

Последний этап - суммирование выбросов от всех стадий.

В качестве приложения к Руководству ЕМЕР/ЕЕА разработана таблица в формате Excel, которая состоит из 7 листов:

«Руководство»;

«Стандарты»;

«Пример для молочного КРС»;

«Молочный скот обобщение»;

«Пример для свиноводства»;

«Свиноводство обобщение»;

«Валовой выброс».

На листе «Стандарты» приведены значения «по умолчанию» различных факторов, используемых в методологии. На листах «Пример для молочного КРС» и «Пример для свиноводства» можно оценить выбросы аммиака по методологии Tier 2 от разведения молочного КРС и свиноводства, используя свои данные. Для этого необходимо внести данные по поголовью, также можно менять такие входные параметры, как объем выделяемого азота в год, доля TAN, количество дней, проводимых на выпасе и др. Последний лист предназначен для определения валового выброса аммиака от всех стадий обращения с навозом.

В качестве методологии Tier 3 Руководство предлагает использовать модели или измерения, а также методологию Tier 2 с использованием собственных удельных показателей выбросов.

Основным источником выбросов аммиака в растениеводстве является внесение минеральных удобрений. Для оценки выбросов аммиака от этого процесса в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА предложен удельный показатель выбросов (методология Tier 1) - 0,081 кг/кг использованных азотных удобрений. Для методологии Tier 2 предложены удельные показатели выбросов для разных видов удобрений и разной кислотности почвы (табл. 2.10).

Таблица 2.10. Удельные показатели выбросов аммиака от процесса внесения различных видов азотных удобрений в Руководстве ЕМЕР/

ЕЕА, кг/кг [187]

Тип удобрений

pH < 7

pH >7

Фосфат аммония

0,113

0,293

Сульфат аммония

0,013

0,270

Нитрат аммония

0,037

Безводный аммиак

0,011

Кальций нитрат аммония

0,022

Карбонат аммония

0,009

Аммонийные растворы

0,037

Мочевина (раствор)

0,125

Сульфат мочевины

0,195

Мочевина

0,243

Прочие азотные удобрения

0,037

Методология оценки выбросов аммиака в модели GAINS

В настоящее время достаточно широко для оценки выбросов загрязняющих веществ используется моделирование. Модели позволяют более точно оценить объем поступления загрязнителей в окружающую среду с учетом различных факторов. Наиболее апробированным инструментом для оценки воздействия на окружающую среду и человека таких соединений, как диоксид серы, оксиды азота, аммиак, твердые взвешенные вещества, неметановые летучие органические соединения, поступающих от основных категорий источников, является модель Международного института прикладного системного анализа (IIASA) RAINS и ее последняя версия - GAINS (которая позволяет также проектировать выбросы парниковых газов).

Модель RAINS (The 'Regional Air Pollution INformation and Simulation’ - Симуляция и информация о региональном загрязнении атмосферного воздуха) была разработана в IIASA в 1984 г. как инструмент интегральной оценки альтернативных стратегий сокращения кислотных выпадений (S02) в Европе и Азии. Начиная с 1991 г. модель GAINS также учитывает выбросы аммиака.

Модель оценивает следующие экологические воздействия аммиака: превышение критических нагрузок по закислению и питательному азоту, воздействие на здоровье населения вторичных тонкодисперсных взвешенных частиц, образующихся при взаимодействии аммиака в атмосферном воздухе с кислотами [223].

Модель GAINS использует ряд собственных классификаторов: видов экономической деятельности (категорий источников выбросов), технологий производства / сжигания, видов топлива, технологий снижения выбросов.

Эти классификаторы отличаются от принятых в Республике Беларусь классификаторов видов экономической деятельности (ОКЭД), что затрудняет сбор и внесение входной информации. Классификаторы видов деятельности и секторов источников, используемые в модели GAINS, для оценки выбросов аммиака приведены в табл. 2.11.

Так же как и в Руководстве ЕМЕР/ЕЕА, основное внимание в модели GAINS уделяется инвентаризации выбросов от животноводства. Для чего используется тот же подход, что и предложенный для Tier 2 Руководства ЕМЕР/ЕЕА.

Таблица 2.11. Основные группы видов деятельности, выделяемые в GAINS при оценке выбросов аммиака

GAINS-сектор

GAINS-код

Комментарий

Животноводство

Молочные коровы

AGR COWS (DL, DS)

Разделение между жидкостной системой навозоудаления и хранением навоза в твердом виде

Другой КРС

AGRBEEF (OL, OS)

Прочий КРС, включая быков, телят, и др.

Разделение между жидкостной системой навозоудаления и хранением навоза в твердом виде

Свиньи

AGR PIG (PL, PS)

Включая нагульных свиней и свиноматок

Разделение между жидкостной системой навозоудаления и хранением навоза в твердом виде

Куры-несушки

AGRPOULT (LH)

Другая птица

AGR POULT (OP)

Вся птица, исключая кур-несушек, включая бройлеров, индеек, уток, гусей

Овцы и козы

AGR OTANI (SH)

-

Пушные звери

AGR_OTANI (FUR)

В некоторых странах в эту категорию могут быть включены другие животные, например кролики

Лошади

AGR OTANI (HO)

Включая мулов и ослов

Использование азотных удобрений

Мочевина

FCON UREA (FR)

-

Другие азотные удобрения

FCON OTHN (FN)

Минеральные азотные удобрения, кроме мочевины

Промы шленност ь

Производство

удобрений

FERTPRO (IN, IND)

Производство азотных удобрений

Сжигание топлива

PP NN_.„, CON_ COMB (PP_IND_ COMB)

Электростанции, переработка топлива, сжигание топлива в промышленности

GAINS-сектор

GAINS-код

Комментарий

Промышленные

процессы

IONH3EMISS, (10, IND), IND PROC

Производственные процессы, не учитываемые в остальных категориях

Сжигание топлива в быту

DOM (DOM)

Выбросы от сжигания твердого топлива в бытовом, коммунальном и коммерческом секторах

Транспорт

TRA...

(TRANSPORT)

Дорожные и внедорожные передвижные источники

Переработка

отходов

WT_NH3_EMISS

(WT)

Переработка и захоронение отходов

Прочие

ОТН NH3 EMISS (ОТ)

Различная деятельность, включая население, домашних животных, курение сигарет, трансграничный перенос и пр.

В настоящее время в модели GAINS выбросы аммиака оцениваются по следующим стадиям: содержание животных в помещении, хранение навоза, применение навоза в качестве удобрений и выпас животных с использованием следующего уравнения:

где Е - выбросы аммиака от животноводства, тыс. т/год; s - стадия выбросов; L - поголовье животных, типа j, тыс. голов; ef. - удельный показатель выбросов для животных типа j стадии .9, кг аммиака/гол.; rjks - эффективность мероприятия по снижению выбросов к на стадии s для животных типа j; X к — степень внедрения мероприятия по снижению выбросов к для животных типа j.

Для точной оценки выбросов аммиака от животноводства необходима количественная информация по следующим параметрам, влияющим на потери азота: содержанию азота в корме;

типу животных (крупный рогатый скот (КРС), свиньи, птица и др.), группе животных (молочный КРС, свиноматки, бройлеры и т. д.), возрасту и производительности животного (удой, вес);

доле азота, переходящей из корма в продукцию (молоко, мясо, яйца и др.);

системе содержания животных, включая методы хранения навоза внутри сооружений и подстилочный материал;

метеорологическим условиям и микроклиматическим параметрам мест содержания животных, в частности, температура и влажность воздуха;

времени, проводимом животными внутри и вне сооружений (выпас);

системе уборки / хранения навоза вне сооружений; методам внесения навоза, физико-химическим характеристикам почв (влажность, pH и др.);

свойствам животноводческих отходов, включая вязкость, содержание аммонийного азота и pH;

метеорологическим условиям, включая количество осадков, температуру атмосферного воздуха, относительную влажность, скорость и направление ветра;

высоте и густоте растительности при внесении удобрений на пастбища и сенокосные угодья.

В настоящее время при оценке выбросов в модели учитываются следующие факторы: система содержания животных и хранения и удаления навоза, метод применения навоза, время выпаса, коэффициенты выделения азота на различных стадиях. Для оценки этих параметров используются усредненные данные, полученные от национальных экспертов.

Для получения удельных показателей выбросов для каждой стадии в модели используются следующие уравнения:

где efx 2 з 4 - удельный показатель выбросов аммиака на четырех различных стадиях, т. е. содержание животных в помещении (1), хранение навоза (2), использование навоза в качестве удобрений (3), выпас животных (4); Nxx - выделение азота во время содержания животных в помещении; Nx4 - выделение азота во время выпаса животных; v, 4 - коэффициенты выделения азота на различных стадиях (табл. 2.12).

Таблица 2.12. Значение коэффициентов выделения азота но умолчанию,

% NH3-N [2231

Категория животных

Стадия выбросов

содержание животных в помещении

хранение

навоза

использование навоза в качестве удобрений

выпас

животных

Молочный КРС

12

6

20

8

Прочий КРС

12

о

20

8

Свиньи

17

6

20

3

Куры-несушки

20

4

20

-

Прочая птица

20

3

20

-

Овцы и козы

10

0

10

4

Лошади

12

0

12

8

Пушные звери

12

0

25

-

При оценке выбросов аммиака от молочного КРС для определения удельного выделения азота (.Nx) используется следующее уравнение:

где М - средний удой молока, кг/гол./год.

Входные параметры, заложенные в модель для Беларуси для оценки выбросов от КРС, приведены в табл. 2.13.

Следует отметить, что предлагаемые в модели GAINS параметры для Республики Беларусь, вызывают некоторое сомнение. Так, удельное выделение азота для молочного КРС, используемое в модели, определено исходя из предположения, что средний удой в стране не превышает 3500 кг/гол./год, в то время как по данным [78] этот параметр в 2012 г. составил 4711 кг/гол/год. Используя уравнение (2.6), получим удельное выделение азота 84,2 кг/гол/год, что дает нам удельный показатель выбросов 19,8 кг/год, что на 33 % больше используемого в модели. Полученный удельный показатель ближе к используемому в инвентаризации выбросов для подготовки национальных данных о выбросах для предоставления в ЕЭК ООН (24,6 кг/гол/год).

Входная информация для оценки выбросов и удельные показатели выбросов для свиноводства приведены в табл. 2.14.

Таблица 2.13. Удельное выделение азота и удельный показатель выбросов аммиака для содержания КРС |223]

Категория

животных

Удельное

выделение

азота,

кг/гол./год

Продолжительность содержания в помещении, дней/год

Удельное выделение азота, кг/гол/год

Удельный

показатель

выбросов

аммиака

кг/год

содержание животных в помещении

выпас

животных

Молочный КРС

50

183

30,1

19,9

14,28

Молочный КРС1

84,2

183

50,5

33,5

19,8

Прочий КРС

45

225

27,7

17,3

13,07

1 - значения, предлагаемые для условий Беларуси.

Таблица 2.14. Удельное выделение азота и удельный показатель выбросов аммиака для содержания свиней [223|

Категория

ЖИВОТНЫХ

Удельное выделение азота, кг/гол/год

Удельный показатель выбросов аммиака, кг/год

среднее

свиньи на откорм

свиноматки

Свиньи

12,4

15,0

30,0

5,65

В настоящий момент достаточно затруднительно выполнить корректировку удельных показателей выбросов для немолочного КРС, свиней и птицы за неимением экспериментальных данных. В то же время следует отметить, что предлагаемые удельные показатели выбросов близки к используемым в настоящее время при инвентаризации выбросов аммиака для предоставления данных о выбросах.

Для других категорий животноводства (птица, овцы, лошади, пушные звери) для оценки удельного показателя выбросов использовался тот же подход, основанный на уравнениях 2.2- 2.4 и коэффициентах выделения азота, указанных в табл. 2.15.

Таблица 2.15. Удельное выделение азота и удельный показатель выбросов аммиака для содержания прочих категорий животных [223]

Категория

ЖИВОТНЫХ

Удельное выделение азота, кг/гол/год

Удельный показатель выбросов аммиака кг/гол/год

среднее

диапазон

Куры-несушки

0,8

0,65-1,5

0,37-0,7

Прочая птица

0,7

0,45-1,5

0,32-0,7

Овцы и козы

20

14-23

1,33-2,6

Лошади

50

-

8,1

Пушные звери

4

1,7

Как показано выше, второй значительной категорией выбросов аммиака является внесение минеральных азотных удобрений. Для оценки выбросов аммиака от данной категории в модели используется следующая классификация европейских климатических регионов:

регион I - теплые страны с большой долей известковых почв (Греция, Испания);

регион II - средние и умеренно-теплые страны с небольшой долей известковых почв (или с почвами с pH выше 7), но с большими площадями кислых почв (Италия, Франция, Великобритания, Португалия, Бельгия, Нидерланды, Люксембург);

регион III - средние и умеренно-холодные страны в основном с кислыми почвами (Германия, Швейцария, Австрия).

Так как одним из важных факторов, влияющих на выбросы аммиака от внесения минеральных удобрений, является реакция среды почвы, при оценке в модели вводится поправка в удельный показатель выбросов с помощью коэффициента для известковых почв (табл. 2.16).

В настоящий момент при оценке выбросов аммиака от внесения минеральных удобрений в модели используется следующая формула:

где Е - выбросы аммиака от внесения минеральных азотных удобрений, тыс. т/год; nf. - потери азота при использовании удобрения типа у, доля азота в удобрении типа у; FC - объем исТаблица 2.16. Удельные показатели выбросов аммиака для внесения минеральных азотных удобрений |223]

Тип удобрений

Удельный показатель выбросов аммиака, %

Коэффициент для известковых почв

регион I

регион II

регион III

Аммиачная селитра

2

1,5

1

1

Кальциевая селитра

2

1,5

1

1

Мочевина

20

17

15

1

Насыщенные растворы мочевины и селитры

11

9

7

1

Безводный аммиак

4

3

2

4

Сульфат аммония

2,5

2

1,5

10

Фосфат аммония

2,5

5

1,5

10

Прочие сложные азотные удобрения

2

1,5

1

1

пользования удобрений типа j, тыс. т азота/год; Ап., Ас - доля удобрений типа j примененная на известковых (Ап) и кислых почвах (Ac); Cm - коэффициент для известковых почв (табл. 2.16)

Выбросы от прочих категорий источников (производство удобрений, стационарное сжигание топлива, захоронение отходов и др.) оцениваются с использованием простой методологии, основанной на удельных показателях выбросов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >