Методы снижения выбросов аммиака и прогноз выбросов

Методы снижения выбросов аммиака

Первоначально основное внимание при изучении воздействия аммиака было сосредоточено на его негативном влиянии на состояние животных и здоровье персонала животноводческих комплексов и ферм; выполнены многочисленные исследования, направленные на поиск методов снижения содержания аммиака в воздухе рабочей зоны [175, 206, 210, 216, 239, 279].

В последующем после выявления масштабов воздействия аммиака на окружающую среду, все больше внимания стало уделяться разработке мер по сокращению выбросов аммиака в атмосферный воздух [58, 88, 167]. Это внимание обусловлено также подписанием международных соглашений по снижению трансграничного загрязнения воздуха эвтрофирующими соединениями, среди которых аммиак занимает важное место.

Наибольшее количество работ посвящено мерам по снижению выбросов аммиака от предприятий животноводства как основных источников выбросов аммиака [156, 180, 182, 203, 219, 220, 283 и др.].

Снижение выбросов аммиака в сельском хозяйстве

В рамках Гетеборгского протокола разработан ряд справочных документов по выбору мероприятий для снижения выбросов аммиака:

Руководящий документ о предотвращении и сокращении выбросов аммиака из сельскохозяйственных источников [70];

Справочный документ о наилучших имеющихся методах для интенсивного птицеводства и свиноводства [259];

наилучшие доступные технологии переработки навоза для активных свиноводческих комплексов в странах ЕС Балтийского региона [30].

Данные документы являются основными при разработке мероприятий по снижению выбросов в европейских странах.

В последнее время для снижения выбросов аммиака получил широкое распространение подход, связанный с управлением потоками азота. Данный метод можно определить как «совокупность (логически) последовательных действий, связанных с управлением азотным циклом и потоками азота на сельскохозяйственных предприятиях и направленных на достижение агрономических и природоохранных / экологических целей» [70]. Управление потоками азота можно рассматривать как «программное и организационное обеспечение», в то время как методы можно считать «аппаратными средствами» снижения выбросов аммиака. Методы, связанные с управлением потоками азота, можно назвать превентивными, они не только помогают снизить выбросы аммиака, но также позволяют оптимизировать затраты на производство сельскохозяйственной продукции.

Осуществление эффективного управления потоками азота в масштабах хозяйства является хорошей стратегией повышения эффективности его использования и уменьшения его потерь. Такое управление подразумевает реализацию ряда следующих мероприятий, проводящихся ежегодно:

анализ потребностей растений и животных в азоте; имеющихся источников азота; условий хранения и возможных утечек; имеющихся стратегий, методов и приемов эффективного использования азота;

принятие решений по выбору наилучшего варианта для достижения агрономических и экологических целей;

планирование мероприятий и составление реального плана действий по распределению имеющихся ресурсов питательных веществ для обеспечения максимальной экономической выгоды и минимизации воздействий на окружающую среду; исполнение выбранных мероприятий; мониторинг, контроль и оценка (рис. 5.1).

Для проверки достоверности и контроля за достигнутыми результатами в сравнении с поставленными целями используют такие показатели, как избыток азота в балансе «вход -выход» и эффективность использования азота.

Этапы управления потоками азота

Рис. 5.1. Этапы управления потоками азота

Эффективность применения балансов для сокращения выбросов аммиака является максимальной в крупных хозяйствах с высокой плотностью поголовья животных.

Национальные азотные бюджеты в сельском хозяйстве позволяют понять:

стоимость азота в производстве продуктов питания; потери азота, связанные с производством продуктов питания на национальном уровне;

возможные варианты повышения эффективности использования азота на национальном уровне.

Снижение выбросов аммиака от животноводства Мероприятия по снижению выбросов аммиака от животноводства можно разделить на следующие группы:

снижение выбросов на стадии выращивания и содержания животных: изменение системы содержания животных (подстилка, аэрация и др.) [218, 253], изменение рациона кормления (снижение потребления азота, использование биодобавок) [175, 209, 280, 283], очистка выбросов от мест содержания животных (установка фильтров) [9, 158, 239, 243, 260];

снижение выбросов на стадии хранения навоза: оборудование закрытых мест хранения навоза; обработка подстилочного материала [232, 298], снижение pH навоза [162, 221], снижение активности уреазы [291, 295], изменение методов обработки сточных вод [276];

снижение выбросов на стадии внесения навоза в почву: быстрая запашка после внесения навоза, инжекторная заделка и оптимальные сроки внесения навоза [70, 257].

Ниже описаны основные методы снижения выбросов аммиака на различных стадиях управления навозом.

Содержание сельскохозяйственных животных Меры, связанные с кормлением животных, включают: фазовое кормление;

составление рационов, основанных на комбинации легко усваиваемых и доступных питательных веществ;

использование низкопротеиновых и дополненных аминокислотами рационов;

использование кормовых добавок.

Одним из наиболее рентабельных и приоритетных стратегических путей сокращения выбросов аммиака является кормление животных кормами с низким содержанием белка. На каждый процент (в абсолютном выражении) снижения содержания протеина в кормах выбросы аммиака от животноводческих помещений и навозохранилищ, а также при внесении навоза в почву снижаются на 5-15 %. К тому же кормление животных кормами с низким содержанием белка также снижает выбросы оксида азота и увеличивает эффективность использования азота в животноводстве. Кроме того, при условии, что соблюдаются все требования по аминокислотам, этот метод не влечет за собой никаких последствий для здоровья и благополучия животных. Данный подход наиболее пригоден при стойловом содержании животных и менее пригоден при пастбищном.

Что касается птицы, то потенциал снижения выделения азота с помощью принятия мер по кормлению более ограничен, чем для свиней и КРС, так как к настоящему времени уже достигнута высокая средняя эффективность конверсии, а изменчивость в пределах стада птиц больше.

При реконструкции и проектировании новых комплексов / ферм для снижения выбросов аммиака могут быть использованы мероприятия, связанные с конструкционными особенностями мест содержания животных [167, 173, 177, 207, 223, 236]. Мероприятия, относящиеся к данной группе, основаны на следующих принципах:

снижение площади испаряющей поверхности (грязного пола, поверхности жижи в каналах);

быстрое удаление мочевины, быстрое разделение твердой и жидкой фазы навоза;

использование гладких поверхностей, которые легче моются;

частое удаление навоза из зданий в хранилище, расположенное вне зданий;

изменение физико-химических свойств навоза, например, снижение pH (при хранении навоза в этом же помещении);

адсорбция подстилкой (например, соломой);

снижение скорости потоков и температуры воздуха над навозом за исключением сушки навоза;

снижение температуры навоза;

уменьшение загрязненной площади в помещениях и местах постоянного нахождения животных за счет более продолжительного выгула;

очистка воздуха, т. е. удаление из воздуха аммиака путем принудительной вентиляции в сочетании с воздушными скрубберами;

частая очистка канала для удаления жидкого навоза во внешнее хранилище с помощью вакуумных или самотечных систем или смыва, по меньшей мерс, дважды в неделю.

К этой группе мероприятий также относится использование различных биологических добавок, которыми обрабатывают подстилку или навоз [209, 280, 298]. Эффективность снижения выбросов от мест содержания животных с помощью различных мероприятий может достигать от 25 до 90 %.

Для комплексов, на которых установлена механическая вентиляция, в качестве мероприятий может быть использована очистка воздуха с помощью биофильтров, биоскрубберов или химических скрубберов [158, 239, 243, 260]. Ниже более подробно описаны мероприятия по снижению выбросов от мест содержания разных групп животных.

Содержание КРС

Надежным методом сокращения выбросов аммиака от зданий, где содержится КРС, является система «рифленого пола», в которой используются «зубчатые» скребки, движущиеся по рифленому полу. При этом углубления должны быть снабжены отверстиями для стока мочи. Это позволяет получить чистый, низкоэмиссионный пол с хорошим сцеплением для предотвращения скольжения животных. Сокращение выбросов аммиака в результате данного мероприятия колеблется в пределах от 25 до 46 % по сравнению с базовой системой [275].

В зданиях с традиционным щелевым полом оптимальной системой микроклимата и теплоизоляцией крыши и/или автоматически регулируемой системой естественной вентиляции можно добиться умеренного сокращения выбросов - до 20 % за счет снижения температуры и скорости воздухообмена. Максимальное снижение выбросов может быть достигнуто в летнее время [267].

Также эффективной мерой для снижения выбросов аммиака на стадии содержания животных является увеличение продолжительности выпаса при условии обеспечения чистоты поверхностей в помещении в то время, когда животные находятся на выпасе. Общий годовой объем выбросов (из помещений для животных, при хранении и внесении навоза) в хозяйствах молочного направления может сократиться до 50 % при почти круглосуточном выпасе по сравнению с полностью привязным содержанием.

К менее изученным методам снижения выбросов можно отнести: улучшенные типы полов, использование подстилочного материала, скрубберы. В табл. 5.1 указаны методы снижения выбросов для мест содержания КРС с эффективностью относительно беспривязного содержания в боксах или привязного содержания в стойлах.

Содержание свиней

При содержании свиней выбросы аммиака можно сократить на 25 % за счет уменьшения площади, с которой происходят выбросы, путем частого и полного удаления самотеком жидкого навоза со дна канала навозоудаления [70].

Частично щелевой пол, составляющий 50 % общей площади, в целом выделяет на 15-20 % меньше аммиака. Эффективность увеличивается, если щелевой пол сделан из металла или покрыт пластиком, т. е. материалами с минимальным коэффициентом сцепления. Снижение риска выбросов со сплошной части пола может быть достигнуто за счет использования наклонной (или выпуклой) гладкой поверхности, соответствующего размещения оборудования для кормления и поения, чтобы свести к минимуму загрязнение зоны сплошного пола, а также за счет организации хорошего микроклимата [249].

Дальнейшее сокращение выбросов может достигаться за счет уменьшения площади как частично щелевого пола, так и расположенной под ним навозной ванны. При уменьшении щелевой площади риск увеличения загрязнения сплошного пола может быть снижен за счет устройства второй небольшой щелевой зоны с водосливным каналом внизу в другом торце станка, где свиньи питаются и пьют. Канал заполняется водой примерно на 2 см для разбавления попадающего туда навоза. Выбросы с этого щелевого участка будут небольшими, так как любой оставленный здесь навоз будет разбавляться. Эта комбинированная система навозного и водосливного каналов может сократить выбросы аммиака на 40-50 % в зависимости от размера водосточного канала.

Таблица 5.1. Мероприятия для снижения выбросов аммиака от мест содержания КРС

Метод снижения выбросов

Эффективность, %

Рифленый пол

25-46

Оптимальная система обеспечения микроклимата с теплоизоляцией крыши

20

Химические воздушные скрубберы (только для систем с принудительной вентиляцией)

70-90

Выпас

10-50

Сокращение выбросов на 40-65 % может быть достигнуто за счет мелких V-образных лотков (максимальная ширина 60 см, глубина 20 см). Данные лотки следует промывать два раза в день жидкой (разжиженной) фракцией навоза, а не водой, так как смыв водой разбавляет навоз и увеличивает расходы на его транспортировку [211].

Одним из мероприятий для мест содержания подсосных свиноматок является оборудование поддона под щелевым полом станка, который представляет собой второй пол с уклоном (не менее 3°) со стоком для навоза в самой нижней точке. Следует отметить, что это мероприятие лучше всего использовать при строительстве нового здания, так как реконструкция существующей системы навозоудаления может оказаться очень дорогой [70].

Сокращение выбросов аммиака возможно при подкислении жидкого навоза, при этом химический баланс сдвигается в сторону образования NH4+. Навоз (жидкая фракция) собирается в резервуар с подкисляющей жидкостью, в которой поддерживается pH ниже 6. В качестве подкислителя обычно используют серную кислоту, хотя могут использоваться и органические кислоты. В качестве подкислителя также можно применять сульфат алюминия, хлориды и сульфаты кальция и магния. Такая добавка как сульфат аммония позволяет также получить водорастворимое удобрение и снизить содержание фосфора в поверхностном стоке при использовании органических удобрений [239]. При использовании данного мероприятия в местах содержания поросят наблюдалось сокращение выбросов на 60 % [70].

Снижение температуры воздуха приводит к снижению выбросов аммиака с эффективностью сокращения выбросов 45- 75 % (табл. 5.2). Охлаждение осуществляется теплоотводящими радиаторами замкнутой теплообменной системы. Этот метод является самым экономичным, если отобранное тепло использовать для обогрева других объектов, например, станков для отъ- емышей [183]. В системах содержания с образованием жидкого навоза этот метод может использоваться в уже построенных помещениях. При подстилочном содержании животных данная система применяться не может, так как на поверхности жидкого навоза может образоваться слой плавающих отходов.

Также как и для мест содержания КРС, на больших фермах целесообразно устанавливать скрубберы или биофильтры для очистки отходящего воздуха [231].

Для снижения площади поверхности навоза можно использовать плавающие шарики в навозных каналах. Данное мероприятие может сократить выбросы на 25 % и может быть использовано в существующих помещениях. Навоз, падая на шарики, заставляет их поворачиваться, и за счет своей слабой адгезии они поворачиваются чистой стороной вверх.

Таблица 5.2. Методы снижения выбросов аммиака от мест содержания

свиней [70]

Метод снижения выбросов

Эффективность, %

Супоросные

свиноматки

Подсосные свиноматки

Поро-

сята-

отъе-

мыши

Свиньи на доращивании и откорме

Частое удаление навоза с помощью самос- плавной системы

25

25

25

Смывные желоба

40

-

65

40

Охлаждение поверхности навоза

45

45

75

45

Групповое содержание с кормовыми станциями и навозным каналом с наклонными стенками

45

Плавающие шарики на поверхности навоза

25

25

25

25

Очистка отходящего воздуха скрубберами

70-90

70-90

70-90

70-90

Водосливный и навозный канал

-

50

-

40

Навозосборный поддон под полом

-

65

-

-

Частично-щелевые полы с уменьшенной навозосборной ванной

-

-

25-35

15-20

Частично-щелевые полы и сбор в подкисленную жидкость

-

-

60

-

Частично-щелевые полы и навозный канал с наклонными стенками

65

60-65

Частично-щелевые полы и раздельное удаление жидкой и твердой фракций навоза с помощью V-образного ленточного транспортера

70

Для частого удаления навоза из помещений может использоваться V-образный ленточный транспортер, установленный под щелевым полом. Форма ленты обеспечивает непрерывный сток мочи, способствуя ее отделению от фермента уреазы, содержащегося в фекалиях, и минимизируя таким образом преобразование (гидролиз) мочевины в аммиак. Благодаря быстрому удалению и уменьшению образования аммиака, его выбросы снижаются примерно на 70 % [110]. Кроме того, при разделении навоза может быть обеспечено эффективное внесение фосфора и азота в почву.

Содержание птицы (куры-несушки!

При использовании глубокого пометосборника под клетками выбросы аммиака возможно уменьшить за счет снижения влажности помета путем вентилирования отстойника для помета.

Сбор помета ленточными транспортерами с последующим его удалением во внешнее крытое хранилище также может сократить выбросы аммиака [164].

Выбросы из помещений для содержания кур-несушек, оснащенных ленточными транспортерами для удаления помета, зависят от:

времени, в течение которого помет находится на лентах;

систем сушки;

породы птицы;

интенсивности воздухообмена на ленте;

состава корма.

Для максимального уменьшения образования аммиака в зданиях, где содержится птица, помет необходимо высушивать до 60-70 % содержания сухого вещества. Для этого можно использовать активно вентилируемые туннельные сушилки, расположенные внутри или снаружи здания (время сушки не превышает 48 ч). Снижению выбросов аммиака также способствует увеличение частоты удаления помета. Так, еженедельное удаление помета в крытое хранилище сокращает выбросы на 50 % по сравнению с удалением один раз в две недели (табл. 5.3). Системы напольного содержания, оснащенные ленточными транспортерами для частого сбора и удаления помета, в крытом хранилище сокращают выбросы более чем на 70 % по сравнению с системами содержания на глубокой подстилке.

Система содержания

Метод снижения выбросов

Эффективность, %

Обычные клетки

Вентилируемое открытое пометохранилище под клетками для сушки помета

30

Быстрое удаление помета ленточными транспортерами в крытое пометохранилище

50-80

Улучшенные

клетки

Вентилируемые ленточные транспортеры, удаление дважды в неделю

30-40

Вентилируемые ленточные транспортеры, удаление чаще, чем дважды в неделю

35-45

Бесклеточное

содержание

Вольеры, насесты, невентилируемые ленточные транспортеры для удаления помета

70-85

Вольеры, вентилируемые ленточные транспортеры для удаления помета

80-95

Подстилка, частично планчатый пол, ленточные транспортеры для удаления помета

75

Подстилка с принудительной сушкой помета

40-60

Регулярное добавление к подстилке сульфата алюминия

70

Все системы

Очистка отводимого воздуха

70-90

Так же как и при содержании КРС и свиней, на птицефабриках возможно использование скрубберов для очистки отходящих газов.

Регулярное добавление к подстилке сульфата алюминия (квасцов) при бесклеточном содержании птицы уменьшает выбросы аммиака из зданий на 70 %, а также понижает концентрацию аммиака и дисперсных частиц (РМ 2,5) в помещениях, повышая, таким образом, продуктивность. Квасцы также сокращают потери от вымывания фосфора из внесенного в почву помета [113].

Содержание птицы (бройлеры)

Важным фактором для снижения выбросов аммиака при выращивании бройлеров является содержание подстилки в сухом виде. Этого можно достичь с помощью уменьшения расплескивания воды из системы поения (замена чашечных поилок на ниппельные); увеличения интенсивности воздухообмена; улучшения теплоизоляции пола.

Для очистки отходящего воздуха возможно использование скрубберов, но существуют вопросы, связанные с продолжительностью бесперебойной работы в условиях высокой пылевой нагрузки. В связи с этим были разработаны скрубберы, обеспечивающие очистку удаляемого воздуха от многих загрязняющих веществ одновременно с удалением запаха и дисперсных частиц (ВЧ10 и ВЧ2,5) [179].

Также для снижения выбросов аммиака от зданий, где содержатся бройлеры, могут быть использованы:

принудительная сушка;

система Кобидек (теплообменники, установленные в бетонном полу);

добавки (сульфат аммония или микроорганизмы) к навозу (табл. 5.4).

Таблица 5.4. Методы снижения выбросов аммиака от мест содержания

бройлеров [70]

Метод снижения выбросов

Эффективность, %

Помещение с естественной вентиляцией или утепленное помещение с принудительной вентиляцией и с полностью покрытым подстилкой полом, оснащенное герметичной системой поения

20-30

Подстилка с принудительной сушкой помета с использованием воздуха из птичника

40-60

Очистка отводимого воздуха скрубберами

70-90

Многоярусные клеточные батареи и принудительная воздушная сушка

90

Съемные многоярусные стенки; принудительная воздушная сушка

90

Система «Комбидек»

40

Согласно [156] 25-30 % выбросов аммиака происходит на стадии хранения животноводческих отходов. Максимальная эффективность мероприятий на этой стадии может достигать 90 % (табл. 5.5).

Метод снижения

Применимость

Эффективность, %‘

Герметичная крышка, кровля или тент

Бетонные или стальные резервуары и башенные хранилища. Могут не подходить для существующих хранилищ

80

Пластиковая пленка (плавающее покрытие)

Небольшие лагуны с обваловкой

60

Создание условий для образования естественной корки путем сокращения перемешивания и добавления нового навоза ниже уровня поверхности

Только для жидкого навоза с повышенным содержанием волокнистых фракций. Неприменимо в хозяйствах, где требуется частое перемешивание и повреждение корки для частого внесения жидкого навоза. Корка не может образовываться на свином навозе в холодном климате

40

Закрытые емкости или высокие открытые резервуары (глубина > 3 м)

Только новое строительство с учетом всех планировочных ограничений, касающихся объектов большой высоты

30-69

Навозные мешки

Размер мешков может ограничить их применение в крупных животноводческих хозяйствах

100

Плавающие керамзитовые шарики, плавающая шестигональная плитка

Непригодны для навоза, образующего корку

60

Пластиковая пленка (плавающее покрытие)

Большие лагуны с обваловкой и бетонные или стальные емкости. Обслуживание и другие факторы могут затруднить применение этого метода

60

«Низкотехнологичные» плавающие покрытия (например, резаная солома, торф, кора и т. д.)

Бетонные или стальные резервуары и башенные хранилища. Вероятно, непригодны для больших лагун с обваловкой. Неприменимы, если используемые материалы могут затруднить утилизацию с навозом

40

Примечание. 1 - эффективность приведена по отношению к хранению необработанного навоза без укрытия.

Самый оптимальный и широко применяемый метод снижения выбросов от мест хранения навоза - использование жестокой крышки, кровли или навеса. В то же время применимость данного метода на действующих навозохранилищах ограничена имеющимися возможностями для реконструкции. В небольших открытых отстойниках с земляными стенками может использоваться плавающее покрытие из различных материалов (пластик, брезент, геотекстиль или другой подходящий материал). Следует отметить, что такие покрытия трудно применить в емкостях, особенно имеющих высокие стенки, из-за значительных перемещений по вертикали, которые необходимы для заполнения и опорожнения резервуара.

На небольших фермах (менее 150 свиней на откорме) для снижения выбросов аммиака от стадии хранения навоза возможно использовать мешки для хранения жидкого навоза, вместимость которых достигает 350 м3 животноводческих отходов [271].

Одно из малозатратных мероприятий по снижению выбросов - образование естественной корки. Это обеспечивается минимизацией перемешивания хранящегося жидкого навоза КРС и некоторых видов свиного навоза (в зависимости от рациона свиней и содержания сухого вещества в жидком навозе) и добавлением новой партии навоза ниже уровня поверхности. Если корка достаточно толстая и полностью покрывает поверхность навоза, она может значительно сократить выбросы аммиака. Эффективность сокращения выбросов зависит от свойств и периода существования корки. Данный метод пригоден только в хозяйствах, которым не требуется частое перемешивание навоза для внесения его в качестве удобрения.

В противоположность предыдущему методу замена лагун емкостями / башенными хранилищами является достаточно дорогостоящим мероприятием. В этом случае выбросы уменьшаются за счет уменьшения площади поверхности на единицу объема. Эта мера может стать эффективной, особенно если резервуары покрыты крышкой, кровлей или тентом.

Для снижения выбросов аммиака на стадии хранения навоза на свинокомплексах в некоторых случаях используют современные методы обработки сточных вод: разделение твердой и жидкой фаз с удалением азота и фосфора из жидкой фазы; разделение твердой и жидкой фаз перед хранением в анаэробном отстойнике [276].

Так же, как и на стадии содержания животных, на стадии хранения навоза для снижения выбросов могут быть использованы различные биологические добавки, которые стимулируют микробиологические процессы [114, 298].

Внесение навоза

Внесение навоза является основным процессом-источником выбросов аммиака, вклад которого составляет 45-50 % [156]. Снижение выбросов аммиака на рассматриваемой стадии приведет к увеличению доли доступного азота, что, в свою очередь, снизит объем необходимых минеральных азотных удобрений.

К основным мероприятиям по снижению выбросов аммиака от внесения навоза в качестве удобрений относятся:

изменение метода внесения навоза;

заделывание навоза (твердого или жидкого) с минимальной задержкой после внесения;

выбор времени внесения (табл. 5.6).

При выборе метода внесения навоза необходимо учитывать ряд факторов, определяющих его применимость, которые включают: тип почвы (мощность плодородного слоя, содержание камней, влажность), топографию (уклон и размер поля, выровненность поверхности), тип навоза и его состав (твердый или жидкий).

К эффективным методам внесения навоза относят:

ленточное разбрасывание жидкого навоза по поверхности почвы с использованием гибких шланговых систем или прицепных сошников;

инжекторное внесение жидкого навоза в открытые борозды;

инжекторное внесение жидкого навоза в закрытые борозды.

Заделка навоза, разбросанного по поверхности почвы, путем запашки является эффективным средством для сокращения выбросов аммиака (эффективность до 90 %). При разбрасывании навоза по поверхности почвы аммиак быстро улетучивается.

Метод снижения выбросов

Вид землепользования

Эффективность, %

Факторы, влияющие

на сокращение выбросов

Применимость

Ленточное внесение жидкого навоза с помощью гибких шланговых систем

Пахотные земли / пастбища

30-35

Густой растительный покров снижает уровень выбросов

Малоприменимо при уклоне более 15%

Ленточное разбрасывание с помощью прицепных сошников

Пахотные земли / пастбища (предпосевное внесение) и пропашные культуры

30-60

Густой растительный покров снижает уровень выбросов

Неприменимо при сплошном узкорядном посеве в период роста

Инжекторное внесение жидкого навоза (открытые борозды)

Пастбища

70

Глубина внесения менее 5 см

Неприменимо при уклоне >15 %, на засоренных кам- нями почвах, маломощных почвах, глинистых и торфяных почвах, при очень сухой погоде, на дренированных почвах, подверженных вымыванию

Инжекторное внесение жидкого навоза (закрытые борозды)

Пахотные земли / пастбища

80-90

Эффективное

закрытие

борозд

Немедленная заделка поверхностно внесенного навоза

Пахотные

земли

90

Немедленная заделка поверхностно внесенного навоза без переворота верхнего пласта

70

Заделка навоза через 4 ч

45-65

Метод внесения и погодные условия в период между внесением и заделкой

Окончание табл. 5.6

Метод снижения выбросов

Вид землепользования

Эффективность, %

Факторы, влияющие

на сокращение выбросов

Применимость

Заделка навоза в течение 24 ч

30

То же

Интенсивное разбавление жидкого навоза от > 4 % сухого вещества до < 2 % с использованием оросительных систем

Пахотные земли / пастбища

30

Применение ограничено поливными системами низкого давления

Эффективность рассматриваемого мероприятия зависит, в первую очередь, от времени между внесением и запашкой органических удобрений.

Так как выбросы аммиака при внесении удобрений максимальны в сухую, теплую и ветреную погоду, существует возможность снижения выбросов при выборе оптимальных условий внесения удобрений, т. е. использование так называемой системы управления временем внесения [257].

При внесении твердого навоза факторами, влияющими на сокращение выбросов, являются степень заглубления навоза, время суток внесения, погодные внесения в период между внесением и заделкой (табл. 5.7).

Таблица 5.7. Методы снижения выбросов аммиака на стадии внесения навоза (твердый навоз)

Мероприятия

Эффективность,

%

Немедленная запашка

90

Немедленная заделка в почву без переворота пласта

60

Заделка через 4 ч

45-65

Заделка в течение 12 ч

50

Заделка в течение 24 ч

30

Кроме снижения выбросов аммиака, использование ленточного и инжекторного методов внесения жидкого навоза, а также быстрая заделка твердого навоза значительно уменьшают неприятный запах, сопутствующий внесению навоза. Данные методы внесения позволяют соблюдать более точные нормы внесения жидкого навоза и охватывать только необходимую площадь, что сокращает опасность загрязнения нитратами, фосфором и микробами прилегающих площадей, например, близлежащих водных источников. Данные методы также можно использовать при высоком травостое под растущие полевые культуры. Таким образом, использование методов с низким уровнем выбросов может содействовать повышению гибкости управления внесением жидкого навоза, позволяя проводить работы на больших площадях в те дни, когда погодные условия благоприятствуют пониженному испарению аммиака.

Мероприятия по снижению выбросов аммиака в растениеводстве (внесение минеральных удобрений)

Выбросы аммиака в атмосферу при внесении минеральных удобрений зависят от вида удобрения, погоды и свойств почвы. В первую очередь снижение выбросов аммиака при внесении удобрений может быть достигнуто путем внесения необходимого количества удобрений в определенные сроки с учетом потребностей растений и общего баланса азота (запас в почве, переход от остатков растений и др.) [186]. Методы сокращения выбросов аммиака при внесении минеральных удобрений основываются либо на замедлении гидролиза мочевины с образованием карбоната аммония, либо на содействии быстрому переводу удобрения в почву [270].

Как было показано в гл. 2, максимальные выбросы аммиака характерны при использовании мочевины. По этой причине Гетеборгским протоколом данное удобрение подлежит исключению из применения и замене его на сульфат аммония [70]. Эффективность такого мероприятия может достигать 90 % в зависимости от удобрения, выбранного в качестве замены, а также климатических условий и свойств почвы [223].

При невозможности замены мочевины на другой вид удобрений, так же как и при использовании органических удобрений, выбросы аммиака от внесения мочевины можно снизить быстрой запашкой после ее внесения.

Еще одним методом снижения выбросов при внесении минеральных удобрений служит улучшение действия мочевины с помощью ингибитора уреазы. Отсроченный гидролиз значительно снижает увеличение показателя pH почвы вокруг гранул мочевины и, следовательно, значительно сокращает выбросы аммиака. При этом потребление азота растениями будет почти таким же, как при использовании комплексных азотных удобрений.

При посеве семян весной внесение гранулированных удобрений на глубину посева семян снижает выбросы аммиака при условии точного расчета необходимого азота. При определенных условиях полив после внесения азотных удобрений может сократить выбросы аммиака до 70 % (табл. 5.8) [70].

Мероприятия по снижению выбросов аммиака от несельскохозяйственных источников

Основным источником выбросов аммиака в промышленности является производство собственно аммиака и различных азотных удобрений. В промышленности к наиболее распространенным методам снижения выбросов аммиака относятся скрубберы (в которых происходит растворение аммиака в воде), однако данные методы довольно дорогостоящи [137].

Как указано в гл. 2, выбросы аммиака от производства удобрений зависят от типа производимых удобрений и в основном имеют место при производстве смешанных и азотных удобрений, в частности, производстве аммиака и мочевины. Аммиак от промышленных источников выбрасывается в атмосферу в виде газообразного аммиака, в составе твердых частиц, а также в виде мочевины, образующейся на различных стадиях производства удобрений. Эти выбросы могут быть уменьшены на 95 % с использованием абсорбционных методов, циклонов или тканевых фильтров [223].

Метод сокращения выбросов

Вид удобрения

Эффективность,

%

Факторы, влияющие на сокращение выбросов

Применимость

Игибиторы

уреазы

На основе мочевины

40-70

Без ограничений

Удобрения

длительного

действия

То же

30

Вид и целостность полимерной оболочки; способ внесения удобрений (поверхностное или инжекторное внесение)

То же

Инжекторное внесение в закрытые борозды

На основе мочевины и твердые аммонийные удобрения

80-90

Глубина заделки, гранулометрический состав почвы, закрытие борозд

Вспашка или минимально обработанная почва до или во время посева или во время механической прополки после прорастания

Заделка

На основе мочевины

50-80

Заделка после внесения удобрений; глубина смешивания; гранулометрический состав почвы

Вспашка почвы до посева культур

Полив

Все

40-70

Выбор времени и объема полива; влажность почвы; гранулометрический состав почвы

Там, где широко применяется полив культур

Замена нитратом аммония

На основе мочевины и твердые аммонийные удобрения

до 90

В условиях, при которых удобрения на основе мочевины образовывали бы выбросы по меньшей мере 40 %

Везде, особенно там, где возможно только поверхностное применение и невозможен полив

При производстве аммиака на различных стадиях технологического процесса можно использовать следующие методы:

для снижения выбросов аммиака от реактора нейтрализации токсичных газов используется десорбер, который удаляет аммиак и метанол из конденсата, образующегося при охлаждении синтез-газа [102];

снижение выбросов при загрузке аммиака в бункер для хранения обеспечивается использованием мокрых скрубберов [250].

Снижение выбросов аммиака при производстве мочевины может быть достигнуто с помощью конденсаторов, мокрых скрубберов и туманоуловителей.

Как показано в гл. 2., выбросы аммиака от автотранспорта в последние годы значительно возросли в результате внедрения каталитических систем очистки выхлопных газов. Эта проблема решается, в основном, за счет внедрения усовершенствованных топливных систем, перехода от карбюраторной технологии к электронным системам зажигания, которые обеспечивают более строгий контроль состава воздушно-топливной смеси [70].

Как показано выше, при захоронении отходов на свалках также образуются значительные объемы аммиака. Такие методы борьбы с выбросами метана на свалках, как герметизация участков захоронения отходов, сжигание газа со свалок в факеле или его утилизация являются эффективными средствами борьбы с выбросами аммиака.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >