本書以國家重大科學(xué)研究計劃項目“我國活性氮源及其對空氣質(zhì)量與氣候變化的影響機理研究”(2014CB953800)的研究成果為基礎(chǔ)著作而成。也包括聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)全球環(huán)境基金(GEF)資助的。由國際氮素行動計劃(INI)組織實施的全球協(xié)作項目InternationalNitrogenManagementSystem(INMS)東亞示范區(qū)的部分研究內(nèi)容。用于指導(dǎo)活性氮在陸地、海洋、大氣和人類系統(tǒng)之間的流動形態(tài)及其通量的定量分析。全書分四部分。*部分(第1~2章)介紹活性氮的相關(guān)基本概念和定義及氮素形態(tài)轉(zhuǎn)化的主要過程等基礎(chǔ)知識。第二部分(第3章)介紹活性氮流動通量評估的不確定性和質(zhì)量管理。第三部分(第4~18章)是全書的主體。介紹農(nóng)田、草地、森林、畜禽養(yǎng)殖等15個系統(tǒng)的活性氮流動通量分析方法。第四部分(第19章)提供了全國尺度活性氮流動通量的分析案例。
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目錄
前言
第1章 基本概念和定義 1
1.1 目標區(qū)域的物理邊界 1
1.2 功能群和系統(tǒng) 2
1.3 活性氮和惰性氮 3
1.4 氮循環(huán)？轉(zhuǎn)化？流動？通量 4
1.5 氮質(zhì)量平衡 6
1.6 氮轉(zhuǎn)換系數(shù) 7
1.7 活動水平數(shù)據(jù) 8
1.8 氮循環(huán)過程術(shù)語 8
參考文獻 10
第2章 陸地生態(tài)系統(tǒng)氮素流動基本過程分析 11
2.1 生物固氮 11
2.2 大氣氮沉降 12
2.3 脫氮作用 13
2.4 氨揮發(fā) 14
2.5 淋溶和徑流輸出 16
2.6 N2O 和NO 排放 17
2.7 氮積累 18
2.8 有機質(zhì)燃燒 19
參考文獻 19
第3章 不確定性和質(zhì)量管理 21
3.1 對氮流動過程認知的局限性 21
3.1.1 活性氮來源 21
3.1.2 活性氮轉(zhuǎn)化過程 23
3.1.3 活性氮流動模型 24
3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的不確定性 24
3.2.1 活動水平數(shù)據(jù) 24
3.2.2 氮含量數(shù)據(jù) 25
3.2.3 氮轉(zhuǎn)換系數(shù) 26
3.3 質(zhì)量管理 27
參考文獻 28
第4章 農(nóng)田系統(tǒng) 29
4.1 導(dǎo)言 29
4.2 系統(tǒng)描述 30
4.3 農(nóng)田系統(tǒng)氮素流動模型 30
4.4 氮素輸入 31
4.4.1 化學(xué)氮肥 31
4.4.2 大氣氮沉降 33
4.4.3 生物固氮 33
4.4.4 人畜排泄物還田 34
4.4.5 秸稈還田 36
4.4.6 灌溉水 38
4.4.7 種子 39
4.4.8 污泥 41
4.5 氮素輸出 41
4.5.1 作物收獲 42
4.5.2 淋溶和徑流 44
4.5.3 氨揮發(fā) 46
4.5.4 脫氮 47
4.5.5 N2O 排放 48
4.6 土壤儲存 49
4.7 質(zhì)量控制與保證 49
4.7.1 農(nóng)田系統(tǒng)氮輸入和輸出的不確定性 49
4.7.2 減少不確定性的途徑 52
參考文獻 52
第5章 草地系統(tǒng) 55
5.1 導(dǎo)言 55
5.2 系統(tǒng)描述 56
5.3 草地系統(tǒng)氮素流動模型 56
5.4 氮素輸入 56
5.4.1 化學(xué)氮肥 57
5.4.2 畜禽糞便 58
5.4.3 大氣氮沉降 59
5.4.4 生物固氮 60
5.4.5 灌溉水 62
5.4.6 種子 63
5.5 氮素輸出 63
5.5.1 牧草收獲 64
5.5.2 淋溶和徑流 66
5.5.3 氨揮發(fā) 67
5.5.4 脫氮 68
5.5.5 N2O 排放 69
5.6 土壤儲存 69
5.7 質(zhì)量控制與保證 69
5.7.1 草地系統(tǒng)氮素輸入和輸出的不確定性 69
5.7.2 減少不確定性的途徑 70
參考文獻 71
第6章 森林系統(tǒng) 73
6.1 導(dǎo)言 73
6.2 系統(tǒng)描述 74
6.3 森林系統(tǒng)氮素流動模型 74
6.4 氮素輸入 74
6.4.1 大氣氮沉降 75
6.4.2 生物固氮 75
6.4.3 化學(xué)氮肥輸入 77
6.5 氮素輸出 78
6.5.1 氨揮發(fā) 78
6.5.2 淋溶和徑流 79
6.5.3 脫氮 80
6.5.4 森林系統(tǒng)N2O 排放 81
6.5.5 木材輸出 82
6.6 森林系統(tǒng)儲存 83
6.7 質(zhì)量控制與保證 84
6.7.1 森林系統(tǒng)氮素輸入和輸出的不確定性 84
6.7.2 減少不確定性的途徑 85
參考文獻 85
第7章 畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng) 88
7.1 導(dǎo)言 88
7.2 系統(tǒng)描述 89
7.2.1 系統(tǒng)的定義？內(nèi)涵及其外延 89
7.2.2 畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的氮交換 90
7.3 畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng)氮素流動模型 90
7.4 氮素輸入 91
7.4.1 作物籽粒飼料 91
7.4.2 秸稈飼料及氨化 91
7.4.3 動物性飼料 92
7.4.4 食品加工副產(chǎn)物 93
7.4.5 餐廚飼料 96
7.4.6 牧草飼料 97
7.4.7 其他飼料 97
7.4.8 凈進口飼料 98
7.4.9 活體進口 99
7.4.10 畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng)氮素輸入的其他算法 99
7.5 氮素輸出 107
7.5.1 畜禽出欄 107
7.5.2 蛋奶產(chǎn)品 108
7.5.3 糞尿排泄 108
7.5.4 畜禽糞尿NH3揮發(fā) 113
7.5.5 畜禽糞尿脫氮 113
7.5.6 畜禽糞尿N2O 排放 114
7.5.7 畜禽糞尿淋洗 114
7.5.8 畜禽糞尿徑流 115
7.5.9 畜禽糞尿還田 116
7.5.10 畜禽糞便燃料 116
7.5.11 死淘畜禽 118
7.5.12 畜禽活體 119
7.6 質(zhì)量控制與保證 120
7.6.1 畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng)氮輸入和輸出的不確定性 120
7.6.2 減少不確定性的途徑 123
7.6.3 其他可提高質(zhì)量？減少不確定性的因素 124
參考文獻 124
第8章 水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng) 127
8.1 導(dǎo)言 127
8.2 系統(tǒng)描述 128
8.2.1 系統(tǒng)的定義？內(nèi)涵及其外延 128
8.2.2 水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的氮交換 128
8.3 水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)氮素流動模型 128
8.4 氮素輸入 129
8.4.1 餌料 129
8.4.2 氮肥 131
8.4.3 大氣氮沉降 131
8.4.4 野生捕撈 132
8.4.5 種苗投入 133
8.5 氮素輸出 133
8.5.1 水產(chǎn)品收獲 134
8.5.2 NH3 揮發(fā) 134
8.5.3 脫氮 135
8.5.4 N2O 排放 135
8.5.5 水平徑流 136
8.5.6 系統(tǒng)氮累積 137
8.6 質(zhì)量控制與保證 137
8.6.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)氮輸入和輸出的不確定性 137
8.6.2 減少不確定性的途徑 139
8.6.3 其他可提高質(zhì)量？減少不確定性的因素 139
參考文獻 139
第9章 城市綠地系統(tǒng) 142
9.1 導(dǎo)言 142
9.2 系統(tǒng)描述 143
9.2.1 系統(tǒng)的定義？內(nèi)涵及其外延 143
9.2.2 城市綠地系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的氮交換 143
9.3 城市綠地系統(tǒng)氮素流動模型 143
9.4 氮素輸入 144
9.4.1 綠地施肥 144
9.4.2 寵物糞便還綠地 146
9.4.3 大氣氮沉降 147
9.4.4 生物固氮 147
9.5 氮素輸出 148
9.5.1 園林綠化垃圾 148
9.5.2 城市綠地施肥和寵物糞便氮流失 149
9.6 質(zhì)量控制與保證 150
9.6.1 城市綠地系統(tǒng)氮輸入和輸出的不確定性 150
9.6.2 減少不確定性的途徑 151
參考文獻 152
第10章 人類系統(tǒng) 155
10.1 導(dǎo)言 155
10.2 系統(tǒng)描述 156
10.2.1 系統(tǒng)的定義？內(nèi)涵及其外延 156
10.2.2 人類系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的氮交換 156
10.3 人類系統(tǒng)氮素流動模型 157
10.4 氮素輸入 158
10.4.1 食物 158
10.4.2 日用品 161
10.4.3 燃料 161
10.5 氮素輸出 163
10.5.1 NH3揮發(fā) 164
10.5.2 脫氮 166
10.5.3 N2O 排放 166
10.5.4 糞尿還田 167
10.5.5 糞尿直接排放 167
10.5.6 糞尿污水處理 168
10.5.7 污水滲漏 168
10.5.8 人體代謝的其他氮損失 169
10.5.9 餐廚飼料 169
10.5.10 垃圾處理 173
10.5.11 家庭消費含氮工業(yè)品廢棄物 176
10.6 質(zhì)量控制與保證 177
10.6.1 人類系統(tǒng)氮輸入和輸出的不確定性 177
10.6.2 減少不確定性的途徑 181
參考文獻 182
第11章 寵物系統(tǒng) 186
11.1 導(dǎo)言 186
11.2 系統(tǒng)邊界 186
11.3 寵物系統(tǒng)氮素流動模型 187
11.4 氮素輸入 187
11.4.1 貓和狗飼料 187
11.4.2 貓和狗的數(shù)量 188
11.4.3 貓和狗的體重 188
11.4.4 貓和狗的單位體重需氮量 188
11.4.5 活動水平數(shù)據(jù) 188
11.5 氮素輸出 188
11.5.1 草坪糞便 189
11.5.2 糞便垃圾 189
11.6 氮素積累 190
11.7 質(zhì)量控制與保證 190
參考文獻 190
第12章 工業(yè)過程和能源系統(tǒng) 192
12.1 導(dǎo)言 192
12.2 系統(tǒng)描述 193
12.2.1 系統(tǒng)的定義？內(nèi)涵及其外延 193
12.2.2 工業(yè)過程和能源系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的氮交換 193
12.3 工業(yè)過程和能源系統(tǒng)氮素流動模型 194
12.4 氮素輸入 194
12.4.1 合成NH3 195
12.4.2 農(nóng)產(chǎn)品原料 195
12.4.3 畜禽產(chǎn)品原料 196
12.4.4 林產(chǎn)品 197
12.4.5 化石燃料 197
12.5 氮素輸出 198
12.5.1 食品 198
12.5.2 飼料 199
12.5.3 化學(xué)氮肥 200
12.5.4 日用品 200
12.5.5 廢水 202
12.5.6 廢氣N2排放 205
12.5.7 廢氣NOx排放 207
12.5.8 NH3排放 208
12.5.9 N2O 排放 210
12.5.10 固體廢棄物 215
12.6 質(zhì)量控制與保證 216
12.6.1 工業(yè)過程和能源系統(tǒng)氮輸入和輸出的不確定性 216
12.6.2 減少不確定性的途徑 221
參考文獻 221
第13章 固體廢棄物系統(tǒng) 224
13.1 導(dǎo)言 224
13.2 系統(tǒng)描述 225
13.2.1 系統(tǒng)的定義？內(nèi)涵及其外延 225
13.2.2 固體廢棄物系統(tǒng)與其他系統(tǒng)間的氮交換 226
13.3 固體廢棄物系統(tǒng)氮素流動模型 226
13.4 氮素輸入 227
13.4.1 畜禽產(chǎn)品 227
13.4.2 生活垃圾 228
13.4.3 工業(yè)品廢棄物 228
13.4.4 寵物糞便垃圾 228
13.4.5 園林綠化垃圾 228
13.4.6 污泥 228
13.5 氮素輸出 228
13.5.1 垃圾堆棄 229
13.5.2 垃圾填埋 229
13.5.3 填埋滲濾液 231
13.5.4 固體廢棄物處理N2O 排放 232
13.5.5 固體廢棄物系統(tǒng)NH3排放 234
13.5.6 垃圾NOx排放 235
13.5.7 固體廢棄物處理脫氮 237
13.5.8 垃圾堆肥 238
13.6 質(zhì)量控制與保證 240
13.6.1 固體廢棄物系統(tǒng)氮素輸入和輸出的不確定性 240
13.6.2 減少不確定性的途徑 242
參考文獻 243
第14章 污水處理系統(tǒng) 246
14.1 導(dǎo)言 246
14.2 系統(tǒng)邊界 246
14.3 污水處理系統(tǒng)氮素流動模型 247
14.4 氮素輸入 247
14.4.1 生活污水 247
14.4.2 城市雨水 247
14.4.3 垃圾填埋滲濾液 248
14.5 氮素輸出 248
14.5.1 污水滲漏到地下 248
14.5.2 N2O 排放 248
14.5.3 NH3排放 248
14.5.4 污泥處理 249
14.5.5 污水處理排放 249
14.5.6 N2排放 249
14.6 質(zhì)量控制與保證 250
參考文獻 250
第15章 地表水系統(tǒng) 252
15.1 導(dǎo)言 252
15.2 系統(tǒng)邊界 253
15.3 地表水系統(tǒng)氮素流動模型 253
15.4 氮素輸入 253
15.5 氮素輸出 254
15.5.1 農(nóng)田灌溉 254
15.5.2 N2O 排放 254
15.5.3 排海輸出 254
15.5.4 N2排放 255
15.6 氮素積累 256
15.7 質(zhì)量控制與保證 256
參考文獻 257
第16章 地下水系統(tǒng) 258
16.1 導(dǎo)言 258
16.2 系統(tǒng)邊界 259
16.3 地下水系統(tǒng)氮素流動模型 259
16.4 氮素輸入 259
16.5 氮素輸出 259
16.6 氮素積累 260
16.7 質(zhì)量控制與保證 260
參考文獻 261
第17章 近海海域系統(tǒng) 262
17.1 導(dǎo)言 262
17.2 系統(tǒng)描述 264
17.2.1 系統(tǒng)的定義？內(nèi)涵及其外延 264
17.2.2 近海海域系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的氮交換 264
17.3 近海海域系統(tǒng)氮素流動模型 265
17.4 氮素輸入 266
17.4.1 大氣氮沉降 266
17.4.2 河流輸入 267
17.4.3 污水排海 267
17.4.4 海水養(yǎng)殖氮輸入 268
17.4.5 生物固氮 268
17.5 氮素輸出 270
17.5.1 脫氮 270
17.5.2 N2O 排放 271
17.5.3 顆粒態(tài)氮沉積 273
17.5.4 海水養(yǎng)殖和海洋捕撈 274
17.5.5 系統(tǒng)積累和遠洋輸出 274
17.6 質(zhì)量控制與保證 274
17.6.1 近海海域系統(tǒng)氮輸入和輸出的不確定性 274
17.6.2 減少不確定性的途徑 277
參考文獻 277
第18章 大氣系統(tǒng) 282
18.1 導(dǎo)言 282
18.2 系統(tǒng)邊界 283
18.3 大氣系統(tǒng)氮素流動模型 283
18.4 氮素輸入 284
18.5 氮素輸出 284
18.5.1 大氣氮沉降 284
18.5.2 輸出到區(qū)域外 285
18.6 氮素積累 285
18.6.1 計算過程 285
18.6.2 大氣活性氮濃度 286
18.7 質(zhì)量控制與保證 286
參考文獻 286
第19章 中國氮素流動分析案例 288
19.1 案例背景 288
19.2 我國主要活性氮輸入 289
19.3 系統(tǒng)尺度氮循環(huán)過程 290
19.3.1 工業(yè)過程和能源系統(tǒng) 291
19.3.2 農(nóng)田系統(tǒng) 291
19.3.3 畜禽養(yǎng)殖系統(tǒng) 292
19.3.4 人類系統(tǒng) 292
19.3.5 大氣和水體系統(tǒng) 293
19.3.6 其他系統(tǒng) 294
19.4 活性氮的系統(tǒng)損失和積累 294
19.5 不確定性 294
19.6 與美國和歐盟的氮通量及其健康成本比較 295
19.7 中國活性氮管理: 挑戰(zhàn)和機遇 296
參考文獻 297
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