反刍动物甲烷无干扰测定技术及预测模型的研究

【摘要】： 本课题首先对影响SF6示踪技术测量反刍动物甲烷排放准确性的几个关键因素进行研究,利用十通阀的切割反吹原理对GC-122气相色谱的进样系统进行改造,对渗透膜及支持垫的材料进行选择,利用气液分离体外培养装置,在体外条件下建立了反刍动物甲烷排放的预测模型,并在体内条件下对模型进行了验证。 第一部分关于反刍动物甲烷排放量无干扰测定技术的研究(六氟化硫示踪技术) (1)渗透膜,密封垫材料的选择:自行设计制造了SF6低速渗透管、负压气体采样装置、渗透速率测定等SF6示踪测定反刍动物甲烷产量的成套装置(见附录一)。测定了6种渗透膜材料的渗透速率和稳定性,确定McMaster公司生产的渗透膜为适宜的渗透膜材料。对渗透管支持垫圈材料进行了筛选,发现硅胶、硬橡胶垫圈液氮冷冻后复性较慢,密封效果不佳,软橡胶材料垫圈液氮冷冻后复性较快,可满足渗透管密封的需要。 (2)气相色谱进样管路的改造:利用十通阀的切割反吹原理将GC-122型气相色谱进行改造(见附录2),试验结果表明,改造后的气相色谱的进样量为20ml,可以较好的分离气样中的O2与SF6气体,降低了色谱图中O2峰对SF6的干扰,达到了一次进样进入两个检测器(ECD,FID)的作用,提高了工作效率。 试验一关于反刍动物甲烷产量的预测模型的研究 选用四只体况良好,体重相近(30±3Kg)安装瘤胃瘘管的莎能奶山羊供采集瘤胃液用。采用体外批次培养法,研究了地瓜秧,玉米秸,苜蓿,豆粕,豆饼,DDGS,花生秧,杂草的营养成份降解量与甲烷产量的关系。利用NDF,ADF,CP,DM的营养成份降解量作为变量建立了预测反刍动物甲烷排放的模型,试验二对此模型进行了进一步的验证。 试验二反刍动物甲烷预测模型的验证 本试验选用3只体况良好,体重相近(30±3Kg)的莎能奶山羊,分别饲喂精粗比为5:5,3:7,1:9的配合饲料,记录每日采食量,利用尼龙袋法测量DNF,ADF,DM,CP四种营养元素在瘤胃中的动态降解率,利用铬标记饲料法测量上述四种营养养分在瘤胃中的外流速度,利用SF6示踪技术测量测量莎能奶山羊正常生理状态下的甲烷排放量,最后对实验一建立的模型进行进一步的验证,结果表明试验一建立的预测模型预测值与实测值差异不显著(p0.005),模型可靠,值得进一步研究。 【关键词】：SF_6示踪技术 GC-122气相色谱改造 渗透膜 支持垫 十通阀 甲烷 甲烷预测模型 莎能奶山羊
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S816
【目录】：

• 中文摘要9-11
• 英文摘要11-14
• 第一部分 文献综述14-34
• 1 温室气体与温室效应14-15
• 2 反刍动物的甲烷排放量15-16
• 3 瘤胃甲烷产生及调控途径16-22
• 3.1 产生途径16
• 3.1.1 瘤胃中甲烷的代谢途径16
• 3.2 影响甲烷产量因素及调控途径16-19
• 3.3 降低反刍动物甲烷排放量的方法19-22
• 4 关于预测反刍动物甲烷排放的模型的研究22-29
• 4.1 预测反刍动物甲烷产量的机理模型的建立，评价，应用22-26
• 4.2 关于预测反刍动物甲烷排放经验模型的研究26-28
• 4.3 关于机理模型与经验模型甲烷产气量预测准确性的对比28-29
• 5 关于反刍动物甲烷产量的测定方法29-33
• 5.1 呼吸测热室法30
• 5.2 呼吸面罩法30
• 5.3 示踪物测定法30-31
• 5.4 间接测定法31
• 5.5 微气候学测定法31
• 5.6 质量平衡法31
• 5.7 无干扰测定技术31-33
• 6 问题与展望33-34
• 6.1 关于甲烷预测模型的研究33
• 6.2 关于反刍动物甲烷测定－SF_6示踪技术的研究33-34
• 第二部分 研究的技术路线与方法（关于 SF_6示踪技术的研究）34-49
• 1 试验目的34
• 2 试验材料和方法34-45
• 2.1 渗透管的制备34
• 2.2 试验设计与处理34-36
• 2.2.1 渗透膜的选择34
• 2.2.2 支持垫的选择34-35
• 2.2.3 利用二维色谱检测器联用技术分析气样中CH_4 SF_6含量35-36
• 2.2.3.1 工作原理35
• 2.2.3.2 工作流程图35-36
• 2.3 测定指标及方法36-45
• 2.3.1 渗透管的制备36-37
• 2.3.2 渗透率的确定37-39
• 2.3.3 采样装置的制作39-41
• 2.3.4 气样中CH_4 SF_6的测定41-45
• 2.3.4.1 气相色谱仪的管路改造－二维气相联用色谱技术41
• 2.3.4.2 切割反吹时间的确定41-43
• 2.3.4.3 莎能奶山羊的甲烷排放量43-45
• 3 结果分析45
• 4 讨论45-47
• 4.1 SF_6气体的装管方式对装管成功率的影响45-46
• 4.2 渗透膜材料，密封垫材料对 SF_6渗透率的影响46
• 4.3 二维气相色谱联用技术-切割反吹时间的选择46-47
• 4.4 具体操作过程中所遇问题的解决47
• 5 小结47-49
• 第三部分 试验研究49-64
• 试验一 关于反刍动物甲烷排放预测模型的研究49-54
• 1 试验目的49
• 2 材料与方法49-52
• 2.1 饲料原料49
• 2.2 指标测定49-52
• 3 试验结果52-53
• 3.1 饲料养分含量及甲烷产量52-53
• 3.2 建立反刍动物甲烷产量预测模型53
• 4 小结53-54
• 试验二 反刍动物甲烷预测模型的验证54-64
• 1 试验目的54
• 2 材料与方法54-59
• 2.1 试验动物与饲养管理54
• 2.2 试验日粮及试验处理54-56
• 2.3 试验设计56
• 2.4 测定指标和方法56-59
• 2.4.1 气体采集及气样成份分析56-57
• 2.4.2 瘤胃动态降解率的测定57-58
• 2.4.3 瘤胃外流速度的测定58-59
• 2.5 数据统计分析59
• 3 结果分析59-62
• 3.1 营养成份的有效降解率59-60
• 3.2 配合饲料营养成份瘤胃外流速度K值及有效降解率p的计算60
• 3.3 营养成份降解量与甲烷产量60-61
• 3.4 甲烷预测模型的验证61-62
• 3.5 现用模型预测值与实测值对比分析62
• 4 讨论62-63
• 5 小节63-64
• 第四部分 本研究的结论和有待进一步解决的问题64-65
• 1 本研究的主要结论64
• 1.1 本次试验所研究开发的永久性气体专用分析系统-二维气相色谱联用技术64
• 1.2 本次试验建立的预测反刍动物甲烷排放的模型的意义64
• 2 有待于进一步解决的问题64-65
• 参考文献65-82
• 附录 1 试验用渗透管的制作82-84
• 附录 2 关于GC－122 型气相色谱的改造84-87
• 附录 3 气体采样装置87-88
• 攻读学位期间发表论文情况88-89
• 致谢89

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