“Agricomb”测量......奶牛的气体排放量

在堪萨斯饲料的NIST Argricomb

研究人员使用NIST的Agricomb同时测量来自堪萨斯州牛肉饲料饲料周围的大气中的甲烷,氨,二氧化碳和水蒸气的排放。信誉:Hanacek / NIST

光学频率梳作为一种新技术首次亮相尺寸的尺子之后,该公司也进行了分拆,其中包括星星来测量星光和一个类似雷达的梳状系统检测天然气泄漏.现在,研究人员已经推出了“agricomb”来衡量,艾姆,牛爆发。

这种农业棉可以帮助优化农业生产过程,减少温室气体的产生。

来自国家标准与技术研究所(NIST)和堪萨斯州立大学(KSU)的研究人员使用NIST的农用仪器同时测量了堪萨斯州肉牛饲养场周围大气中甲烷、氨、二氧化碳和水蒸气的排放。NIST的仪器是一个双梳状系统,当梳状光在户外路径上来回传送时,它根据大气吸收的红外光的精确阴影和数量来识别痕量气体。

在期刊中描述科学推进示范是在农业环境中首次使用频率梳子。便携式系统设置在送料盒旁边的拖车内。激光特别放大并过滤以靶向特定气体。

研究人员沿着两个100米的路径测量气体,从含有约300奶牛的钢笔上升起和向后。该实验重点是甲烷和氨,因为牲畜的排放,主要是牛,是人诱导的甲烷,主要的温室气体和氨是一个重要的大气污染物。

测量结果捕获了牛的消化过程和地面粪肥的排放。该农业差差测量甲烷和氨浓度为每百万水平,精度为每十亿分25份。甲烷的农业差差结果与来自商业传感器的商业传感器的结果相当,其在沿饲料的边缘在多个入口处采样空气。梳理系统对氨特别有用,因为这种气体是粘性的并且难以使用吸入空气的系统来测量。此外,Agricomb可以同时测量许多气体,这对传统系统具有具有挑战性。

最后,根据这篇论文,虽然商用传感器能更快地测量出精确的背景水平,但农业探测器能更准确地捕捉到顺风羽流,从而更好地描述气体来源。对于未来计划测量牧场上分布稀疏的奶牛所产生的甲烷来说,精度的提高至关重要,这是一个更具挑战性的问题。

这篇论文指出,新旧技术的一致激发了人们的信心,认为农用基因组可以在农业环境中准确地量化气体。农用鸡房的优点包括对广泛的红外光敏感,高精度,一次检测多种气体无需校准,以及测量设置的灵活性。将两个“牙齿”间隔不同的梳子配对,以识别光线的确切颜色,使分析更加精确。

由于商业农场的管理实践和牛特征的变化,估算牲畜的甲烷排放是具有挑战性的。此外,牛吃什么影响排放物,但在国家库存中未占,导致温室气体排放模型的巨大不确定性。堪萨斯饲料饲料的牛吃了一个干草和玉米青贮饲料。

NIST物理学家Brian Washburn说:“未来我们的计划是与KSU合作进行牧场测量,在那里牛吃本地的草。”“不同的饲料,加上草地土壤中消耗甲烷的微生物活动,可能意味着牧场大气中的甲烷产量低于饲养场。”牛一生中大约有75%的时间是在牧场度过的,所以这种测量方法更能代表净甲烷产量。这也将是一个更困难的测量,因为它将发生在一个更大的区域,大约500米× 500米,动物更少,大约40头。”

研究人员建议Agricomb可以支持精密农业 - 使用新技术来提高产量 - 通过在大型空间秤上同时测量许多气体,使得可以设计更清洁和更生产的农场。

参考:Daniel I. Herman, Chinthaka Weerasekara, Lindsay C. Hutcherson, Fabrizio R. Giorgetta, Kevin C. Cossel, Eleanor M. Waxman, Gabriel M. Colacion, Nathan R. Newbury, Stephen M. Welch, Brett D. DePaola, Ian Coddington,Eduardo A. Santos和Brian R. Washburn, 2021年3月31日,科学推进
DOI:10.1126 / sciadv.abe9765

这项工作部分由国家科学基金会,ARPA-E监督计划,威廉和琼搬运工禀赋以及Habimer遗产基金资助。

1评论关于“Agricomb”测量奶牛的气体排放

  1. ......为什么要测量,当人们可以利用来自美丽的奶牛的腰部......

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