Choi, Hanmin;Hyun, Junge;Kim, You Jin;Yoo, Gayoung
Journal of Climate Change Research
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v.10
no.3
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pp.237-242
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2019
Ammonia is main precursor gas of secondary particulate matter and contributes almost 78% of total ammonia emission from the agricultural sector in Korea. The current method of estimating ammonia emission from fertilizer application, which contributes 7% of the total emission, has high uncertainty and needs to be improved to better predict PM2.5 concentration. In this study, we suggest an improvement method for ammonia emission quantification from fertilizer application. The first improvement was in the emission factor of NPK fertilizer by conducting a field study to verify the currently used factor. The improved NPK emission factor of 52.2 kg NH ton-1N was confirmed by comparing with the value from the EEA (European Environment Agency) and adjusting the value for the Korean climate and soil conditions. We also improved the amount of fertilizer usage by including the sales amount to the fertilizer supply amount of the Korean Farmers Association, increasing total fertilizer usage by 39.8%. As the statistical data on fertilizer supply and sales are compiled yearly, we estimated monthly emission of ammonia by considering cultivated areas and timing of fertilization for each crop. In summary, we suggest a novel and practical method to improve estimation methodology of ammonia emission from the field of fertilizer application: 1) emission factor of NPK fertilizer was reconfirmed; 2) total amount of fertilizer use was revised considering fertilizer sales; and 3) monthly emission of ammonia was realized by considering different crop practices. A bottom-up approach to compile activity data is needed to increase the estimation accuracy of monthly emission of ammonia, which is very helpful for predicting PM2.5 concentration.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.23
no.E2
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pp.47-56
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2007
Among all the nitrogen species present in the atmosphere, ammonia forms a considerable portion along with the nitrogen oxides. The major sources of atmospheric ammonia are animal feedlot operations including emission from excreta of domestic animals and agricultural activities, followed by emission from synthetic fertilizers, biomass burning and to some lesser extent, fossil fuel combustion. Ammonia emission factor, expressed as the weight of ammonia per unit weight, volume, or duration of the activity emitting it, is generally used in developing emission estimates for emission inventories. The factors determining ammonia loss from soil or from manures are the temperature, pH, humidity, precipitation and the velocity of wind above it.
Ammonia ($NH_3$) is an important pollutant that plays a key role in several air pollution problems. It can create odors and have negative impacts on animal and human health. The largest source contributing to Ammonia emission is the agricultural production, in particular animal operation, in Korea. The present study evaluated flux profiles of Ammonia emitted from the cattle housing using a dynamic flux chamber. We have developed the emission factor of Ammonia from the cow housing. Analysis of Ammonia flux variation was made with respect to manure surface temperature, pH, and ammonium concentration. Ammonia has been measured from calf and cattle housing between October and December in 2007. In the fall, average Ammonia flux from calf and cattle housing was estimated 1.342(${\pm}0.728$) and 1.323(${\pm}0.655$)mg/$m^2$/min, respectively. In the winter, average Ammonia flux was estimated 0.889(${\pm}0.362$)mg/$m^2$/min from the calf housing and 0.925(${\pm}0.511$)mg/$m^2$/min from the cattle housing. The correlation coefficient between Ammonia flux and ammonium concentration showed stronger relationship than the relationship between manure pH and temperature. In the fall, Ammonia emission factor from calf and cattle housing was estimated 4.46(${\pm}2.39$) and 6.03(${\pm}3.27$)kg-$NH_3$/animal/yr, respectively. In the winter, average Ammonia flux was estimated 2.88(${\pm}1.53$) from the calf housing and 4.24({$\pm}1.63$)kg-$NH_3$/animal/yr from the cattle housing.
BACKGROUND: The main source of ammonia in soils, South Korea is agricultural emissions (e.g., fertilizer application and livestock manure), with the recent emission inventories reporting them to be approximately 80% of the total emissions. Ammonia as a pollutant is originated largely from agricultural activity and is an important contributor to air quality issues in South Korea. The importance of ammonia in agricultural land is also emerging. In this study, the characteristics of ammonia emission from Chinese cabbage cultivation fields with application rates of urea sere were evaluated. METHODS AND RESULTS: The ammonia emission characteristics were investigated at the different urea application rates (0, 160, 320, and 640 kg ha-1) and the ammonia emission factor in the Chinese cabbage cultivation field was calculated. As application rate of urea application increased, ammonia emissions increased proportionally. In 2020 and 2021, cumulative ammonia emissions with urea 320 kg ha-1 treatment were 39.3 and 35.2 kg ha-1, respectively for 2020 and 2021. When urea fertilizer was applied, the ammonia emission factors were 0.1217 and 0.1358 NH4+-N kg N kg-1 in 2020 and 2021, respectively. CONCLUSION(S): Ammonia emissions increased as application rate of urea increased, and the average ammonia emission factor of the Chinese cabbage cultivation field for two years was 0.129 NH4+-N kg N kg-1.
Atmospheric ammonia is a very important constituent of the environment because it is the dominant alkaline gaseous species present in the atmosphere. Ammonia is known to affect ecosystems at relatively low concentration. In this study flux profiles of ammonia emitted from the cattle housing were evaluated using a dynamic flux chamber (DFC). We have developed the emission factor of $NH_3$ from the cattle housing. Analysis of ammonia flux variation was made with respect to such variables as manure surface temperature, pH, and ammonium concentration. Ammonia flux has been measured up to summer in 2007 at calf and cattle housing. In the fall, average ammonia flux from calf and cattle housing was estimated as 1.406 (${\pm}0.947$) and 1.534 ((${\pm}0.956$) $mg\;m^2\;min^1$, respectively. In the winter, average ammonia flux was estimated 1.060 ((${\pm}0.569$) from the calf housing and 1.216 ((${\pm}0.655$) $mg\;m^2\;min^1$ from the cattle housing. The correlation coefficient (R=0.732) between ammonia flux and manure surface ammonium concentration exhibited stronger relationship than manure surface pH and temperature. In the fall, ammonia emission factor from calf and cattle housing was estimated as 3.94 ((${\pm}2.66$) and 11.41 ((${\pm}5.86$) kg-$NH_3$ animal$^1\;yr^1$, respectively. In the winter, ammonia average flux was estimated as 2.89 ((${\pm}1.59$) from the calf housing and 6.51 ((${\pm}3.67$) kg-$NH_3$ animal$^1\;yr^1$ from the cattle housing.
BACKGROUND: Concerns have been raised about the impact of recent high concentrations of fine dust on human health. Ammonia(NH3) reacts with sulfur oxides and nitrogen compounds in the atmosphere to form ultrafine ammonium sulfate and ammonium nitrate (PM2.5). There is a growing need for accurate estimates of the amount of ammonia emitted during agricultural production. Therefore, in this study, ammonia emissions generated from the cultivation of leafy perilla in plastic houses were determined. METHODS AND RESULTS: Cow manure compost, swine manure compost, and poultry manure compost each at 34.6 ton ha-1, the amount commonly used by farmers in the field, was sprayed on the soil surface. Just after spraying cow manure compost, swine manure compost, and poultry manure compost, the ammonia was periodically measured and analyzed to be 22.5 kg ha-1, 22.8 kg ha-1, and 85.2 kg ha-1, respectively. The emission factors were estimated at 70.0 kg-NH3 ton-N, 62.8 kg-NH3 ton-N, and 234.1 kg-NH3 ton-N, respectively. Most ammonia was released in the two weeks after application of the compost and then the amount released gradually decreased. CONCLUSION: Therefore, it is necessary to improve the emission factor through a study on the estimation of ammonia emission by type of livestock manure and major farming types such as rice fields and uplands, and to update data on the production, distribution, and sales of livestock manure.
In this study, the major emission procedures and emission characteristics were identified at the site of sewage treatment plant which is one of the major sources of ammonia. At the same time the emission factors and emission rates were estimated. In order to calculate the emission flux, we used a Dynamic Flux Chamber(DFC), which is found to be a proper sampling devise for area sources such as sewage treatment plant. It was found that the most stable sampling condition was when the stirrer's speed of DFC was 120RPM, and it would be the best time to take a sample 60 minutes later after setting the chamber. The relatively higher flux was shown in Autumn compared to summer and winter. Annual ammonia emission rates procedures were calculated as $906.32{\mu}g/activity-ton$, $1,114.72{\mu}g/activity-ton$ and $437.53{\mu}g/activity-ton$ each at the primary settling basin, aeration basin and the final settling basin, respectively. The ammonia emission rate the highest at in the aeration basin according to this test. This results was due to that the surface of aeration basin or the final settling basin is relatively wider than the primary settling basin.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.62
no.6
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pp.33-42
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2020
Emission factors for ammonia and particulate matters (PMs) from livestock buildings are of increasing importance in view of the environmental protection. While the existing emission factors were determined based on the emission inventory of other countries, in situ measurement of emission factors is required to construct an accurate emission inventory for Korea. This study is to report measurements of ammonia and PMs emissions from mechanically-ventilated pig houses, which are common types of pig barns in Korea. Ventilation rates and concentrations of ammonia and PMs were measured at the ventilation outlets of a weaner unit, a growing pig unit and a fattening pig unit to calculated the emission factors. The PMs emission was characterized with different aerodynamic diameters (PM2.5, PM10, and total suspended particulates (TSP)). The measured ammonia emission factors for weaners, growing pigs and fattening pigs were 0.225, 0.869 and 1.679 kg animal-1 yr-1, respectively, showing linear increase with pigs' age. The PMs emission factors for three growing stages were 0.023, 0.237 and 0.241 kg animal-1 yr-1, respectively for TSP, 0.017, 0.072 and 0.223 kg animal-1 yr-1, respectively for PM10, and 0.011, 0.016 and 0.151 kg animal-1 yr-1, respectively for PM2.5. PMs emissions were increased with pigs' age due to increasing feed supply and animal movement. The measured emission factors were smaller than those of the existing emission inventory indicating that the existing ones overestimate the emissions from pig buildings and also suggesting that long-term in situ monitoring at various livestock buildings is required to construct the accurate emission inventory.
In Korea, more than 70% of the ammonia(NH3) released into the atmosphere is known to originate from livestock manure. The total emission (kg year-1) is calculated by multiplying the emission factor (kg head-1 yr-1) and the activity data (head). To improve the accuracy and reliability of the NH3 emission estimation process, an accurate account of livestock manure production, calculation of NH3 conversion and generation during the composting and liquefaction of manure, estimation of NH3 generation in the storage and transportation of manure and compost, and a comparative study of NH3 emission during the soil spreading process must be performed. Compared to the US and EU-28, in particular, the domestic emission factor is relatively even and the spatial/temporal scale is not broken down sufficiently to reflect the domestic situation. As a way to improve the accuracy and expertise of estimating NH3 emission factors, a 'dynamic chamber-capture system' can be utilized, which allows complex considerations of compost, liquid manure, soil, and climate characteristics. By reviewing and comparing the data related to domestic and foreign NH3 emission, we identified shortcomings in the current domestic system and the directions to be taken and suggested a chamber system that could estimate NH3 emission flux. It is also necessary to establish a methodology for mesocosm systems in the field, in addition to indoor chamber systems, to be linked with practical policies, such as the calculation of new emission factors for missing sources.
Sang-Hyun Park;Muchamad Muchlas;Tae-Hwan Kim;Bok-Rye Lee
Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science
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v.44
no.2
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pp.133-139
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2024
This study aimed to evaluate the efficiency of combining acidification with adsorbents (zeolite and biochar) to mitigate the environmental impacts of pig slurry, focusing on ammonia (NH3) emission and nitrate (NO3-) leaching. The four treatments were applied: 1) pig slurry (PS) alone as a control, 2) acidified PS (AP), 3) acidified pig slurry with zeolite (APZ), and 4) acidified pig slurry with biochar (APB). The AP mitigates NH3 emission and NO3- leaching compared to PS alone. Acidification reduced the cumulative NH3 emission and its emission factor by 35.9% and 12.5%, respectively. The APZ and APB increased NH4+-N concentration, with the highest level in APB, compared to AP. The NH4+ adsorption capacity of APB (0.90 mg g-1) was higher than that of APZ (0.63 mg g-1). The APB and APZ treatments induced less NH3 emission compared to AP. The cumulative NH3 emission was reduced by 12.2% and 27.6% in APZ and APB, respectively, compared to AP treatment. NO3- leaching began to appear on days 12 and 13, and its peak reached on days 16 and 17, which were later than AP. The cumulative NO3- leaching decreased by 17.7% and 25.0% in APZ and APB, respectively, compared to AP treatment. These results suggest that combining biochar or zeolite with acidified pig slurry is an effective method to mitigate NH3 emission and NO3- leaching, with biochar being particularly effective.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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