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化肥、粪便的挥发物氨是导致雾霾的罪魁祸首?

2018-09-30 10:42 来源:中国科学报

  雾霾的成分,以及它们在大气中的相互作用,一直是个谜。美国的一项研究发现,雾霾成分中大约3/4是硝酸铵,其中的氨通常来自使用氨基液体肥料的农场或产生大量动物粪便的农场,该文章近日发表在Science上。

  普林斯顿大学的环境工程师Mark Zondlo说:“氨是可怕的,它确实是大气中最糟糕的气体之一。”

  氨一旦进入大气层,就会与其他化合物结合,产生直径小于2.5微米的微小颗粒,高浓度的氨似乎在加剧雾霾,而这些微小颗粒滞留在人体肺部和血液中,会导致疾病或过早死亡。

  长久以来,人类对这种无色、气味刺鼻的气体在致命的空气污染中所扮演的角色知之甚少。从某种程度上说,这是因为追踪它是出了名的困难。因为氨气总是急切地与其他化合物结合,导致这种气体的寿命很短,监测仪器很难捕捉到它们。

  事情并未因此戛然而止。近年来,雾霾导致美国盐城湖地区居民肺炎和哮喘发作的问题日益严重,学校暂停户外休息,甚至健康的居民都抱怨喉咙发痒和咳嗽,有越来越大的压力迫使美国政府解决雾霾问题。

  去年,来自六所大学、几个州和联邦机构的研究人员展开了一项前所未有的努力,以更好地了解确切盐城湖雾霾的化学成分和污染源。外界评论,在研究氨排放方面,很少有行动像2017年冬天盐湖城地区那样彻底。

  针对盐城湖地区的研究发现,雾霾中的氨很高的比例来自农业和畜牧业,包括以氨为基础的肥料和动物粪便,此外,森林大火、汽车和工业也有贡献。

  中国是全球氨排放的热点地区之一,中国科学院大气物理研究所大气分中心主任王跃思接受《中国科学报》记者采访时表示,氨排放问题引起关注,主要是因为它在雾霾形成过程中扮演着非常关键的角色。在区域尺度的氨气排放清单中,农牧业的贡献较大,交通和工业过程氨气排放较小。但在城市地区,汽车排放的氨气对雾霾形成的贡献可能比我们之前想象的要大的多。尤其在秋冬季,雾霾形成多与静稳天气条件有关,局地排放的氨气在城市内累积,使得雾霾中来自非农业源的氨气比例上升。

  自1990年以来,欧洲国家采取了多种策略,包括限制化肥的使用和覆盖粪堆、控制乳制品的经营,将农业、畜牧业的总排放量减少了24%。但接下来,横亘在尚未把限制氨排放作为优先事项的国家,比如中国、美国面前的控制氨排放的难度将进一步加大。王跃思表示,控制氨排放的技术相对成熟,难点在于落地和监管。

  北京市环境保护科学研究院生态保护与环境规划研究所副所长韩玉花告诉《中国科学报》记者,近年来北京地区通过农业产业结构调整,降低化肥施用强度,关停或治理禁养区内的规模化养殖场等措施,实现了北京市农业氨排放量的削减;但整体看,目前,国内氨排放治理主要通过减少化肥施用、提高养殖场畜禽粪污的规范化处置水平等方式来实现协同减排,农业氨排放控制技术尚处于摸索示范阶段。

  有一点是确定的,如果盐湖城和其他地方的研究提供证据证明氨已成为颗粒物污染的一个重要驱动因素,那么可能会加快监管机构采取行动的步伐。王跃思表示,减少氨排放需要长期、分层次进行,但首先要行动起来,把已经确定的氨排放源控制好,比如农业施肥和畜牧养殖。还要开展详细的来源解析,为精准实施控制提供科技支撑。

  此外,已有研究也证明,氨作为PM2.5形成的重要前体物,需要与排入大气中的硫酸盐、硝酸盐等物质共同削减才能实现更加明显的减排效应。韩玉花表示,我国一些城市为控制农业氨排放已对种植业和养殖业提出要求,但从欧盟和美国的氨排放控制历程来看,农业氨排放控制将是一个长期复杂的过程。

  相关文章信息:doi:10.1126/science.aav3862

(责任编辑:王蔚)

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