1、畜禽業(yè)生產中排放的有害氣體是農業(yè)污染氣體的主要來源。畜禽生產中產生的氣體污染不但降低了畜禽業(yè)的生產效率，還對全球空氣質量造成影響。畜禽業(yè)釋放的溫室氣體己成為全球變暖的主要因素之一。減少畜禽生產中有害氣體的排放能有效改善全球空氣質量，減緩溫室效應。因此，對畜禽生產過程中排放的有害氣體進行有效監(jiān)測具有重要意義。
　　有害氣體的產生來自畜禽生產的諸多環(huán)節(jié)，包括畜禽的飼養(yǎng)、畜禽糞便的處理、畜禽產品運輸?shù)?。抑制有害氣體產生和排放的措施對畜禽

2、生產中各個環(huán)節(jié)有害氣體的排放產生影響。評估畜禽生產造成的環(huán)境污染和所采取措施的效果，首先要對畜禽生產環(huán)境中有害氣體進行全面的監(jiān)測。由于畜禽生產中每個環(huán)節(jié)所產生有害氣體的種類和分布存在較大的差異，采用單一方法無法實現(xiàn)對有害氣體的濃度進行全面的監(jiān)測。本研究針對畜禽生產環(huán)境中有害氣體分布的主要位置，分別采用固定位置、通路和開放區(qū)域三種不同尺度的方法對有害氣體的濃度和分布進行全面的監(jiān)測。
　　通過分析總結已有的畜禽生產有害氣體監(jiān)測方法和畜

3、禽生產環(huán)境中主要有害氣體的種類和來源，確定畜禽舍內的惡臭氣體和開放區(qū)域的甲烷作為研究對象。分別采用基于電子鼻的畜禽舍惡臭等級監(jiān)測方法、基于OP/TDLAS的甲烷監(jiān)測方法和基于計算機層析技術的有害氣體濃度分布重構方法在多尺度上實現(xiàn)了對畜禽生產中有害氣體的監(jiān)測。研究的主要內容和結果包括以下四方面。
　　(1)畜禽舍內有害氣體成分復雜，由于無法監(jiān)測每一種氣體成分的濃度，以往的研究中主要采用電子鼻的方法測量畜舍中的惡臭等級。但是，電子鼻屬

4、于實驗室儀器，無法在實際生產中應用。因此，提出了通過測量畜禽舍內惡臭氣體主要成分濃度，利用與嗅覺法相結合的算法反演畜禽舍內氣體惡臭等級的監(jiān)測方法。該方法利用選擇性強的傳感器直接測量目標成分的濃度，減少了傳感器的數(shù)量，降低了電子鼻系統(tǒng)的復雜程度和成本。根據(jù)該方法，在分析了畜禽舍惡臭氣體主要成分的基礎上設計的畜舍惡臭等級電子鼻監(jiān)測系統(tǒng)，采用電化學傳感器測量氨氣和硫化氫濃度并利用惡臭等級確定算法實現(xiàn)了對畜禽舍內氣體惡臭等級的反演。通過一個與嗅

5、覺法的對比試驗證明該方法能夠較準確的監(jiān)測畜禽舍內的惡臭等級。
　　(2)畜禽舍外開放區(qū)域的有害氣體種類簡單，但是分布范圍大，流動性強，采用開放光程的光學方法能夠實現(xiàn)有效的監(jiān)測。相對以往通常采用開放光程的傅里葉紅外光譜方法(OP/FTIR)開放光程的可調諧激光光譜方法(OP/TDLAS)簡化了設備，提高了監(jiān)測的實時性，能夠在實際生產中推廣應用。為了實現(xiàn)對畜禽生產環(huán)境中甲烷通路積分濃度的監(jiān)測，針對甲烷氣體的特點，提出了基于OP/TDL

6、AS的甲烷氣體監(jiān)測方法?；谠摲椒▽崿F(xiàn)了OP/TDLAS甲烷監(jiān)測系統(tǒng)，主要介紹了甲烷吸收特征譜線的選擇、光源的調制，光信號的探測，諧波的提取，數(shù)據(jù)的采集處理，光路系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。采用氣體吸收池對OP/TDALS甲烷監(jiān)測系統(tǒng)進行了標定并分析了系統(tǒng)的主要性能參數(shù)。結果表明，該系統(tǒng)的檢出限是5ppm，檢測精度小于20％，能夠用于對畜禽生產環(huán)境中甲烷通路內積分濃度的監(jiān)測。
　　(3)畜禽生產場所中的畜禽糞便晾曬場、發(fā)酵池等地點有害氣體分布

7、面積較大，通路的監(jiān)測方法無法準確的反映這些區(qū)域的有害氣體分布情況。在實現(xiàn)對光路內甲烷積分濃度測量的基礎上，提出采用計算機層析技術(CT)監(jiān)測區(qū)域內甲烷氣體濃度分布的方法。結合畜禽生產氣體監(jiān)測需求，分析比較各方法的適用性，確定采用MLEM和SBFM算法對畜禽生產開放區(qū)域的甲烷氣體分布進行圖形重構，并分別介紹了MLEM和SBFM算法的實現(xiàn)方法。通過仿真試驗證明這兩種重構算法能夠正確的獲得區(qū)域內有害氣體的平均濃度和峰值，同時并說明兩種算法各具

8、優(yōu)缺點。
　　(4)在監(jiān)測方法研究的基礎上，通過現(xiàn)場的應用試驗驗證了各方法的應用效果。利用畜禽舍惡臭等級監(jiān)測電子鼻系統(tǒng)對雞舍內的惡臭等級的監(jiān)測試驗結果表明，畜禽舍惡臭等級監(jiān)測方法能夠穩(wěn)定準確的獲得雞舍內氣體惡臭等級，并得到其變化規(guī)律。利用OP/TDLAS甲烷濃度獲取甲烷的積分濃度，并分別采用MLEM算法和SBFM算法對畜禽生產基地中畜禽糞便發(fā)酵池周圍甲烷分布進行了圖形重構試驗。從重構的結果看，兩種方法所獲得圖形的主要參數(shù)具有很高的