當(dāng)前位置：來源：廣州日報 記者：胡亞平 時間：2014-10-22
去年9月10 日，國務(wù)院頒布《大氣污染防治行動計劃》（簡稱“大氣國十條”）時，根據(jù)這一計劃，我國將投入1.75萬億元用于空氣治理，其中僅北京投入就達(dá)7600億元，這讓很多人對治霾重拾信心。
但近期北京霧霾再度嚴(yán)重。面對目前“散霾只能等風(fēng)來”的現(xiàn)實，學(xué)者認(rèn)為，是時候解決另一個隱藏的霧霾元兇“氨氣”了，這個在科學(xué)界早已形成共識的致霾主因至今仍未納入減排監(jiān)控，在初步控制硫化物、氮氧化物排放后，如果不能控制氨氣排放，治霾的成效會打折。
隨著人們對大氣污染認(rèn)識日益深入，除了二氧化硫、二氧化碳等，一個新的污染源引起了科學(xué)家的關(guān)注，這個隱藏著的霧霾元兇就是氨氣。
被忽視的霧霾元兇
今年9月底，中國清潔空氣聯(lián)盟與清華大學(xué)聯(lián)合發(fā)布《基于“大氣國十條”的京津冀地區(qū)細(xì)顆粒物污染防治政策效果評估》報告。這個《報告》構(gòu)建了2012年以及2017年京津冀地區(qū)大氣污染排放清單，并運(yùn)用CMAQ空氣質(zhì)量模型，定量評估了現(xiàn)有的大氣污染防治措施實施對京津冀地區(qū)PM2.5濃度的削減效果，根據(jù)這一報告估算，在全面落實現(xiàn)有的減排措施的情況下，到2017年，天津、北京的PM2.5濃度下降幅度和北京的年均PM2.5濃度未必能達(dá)到“國十條”的目標(biāo)要求。
在這項《報告》提出的十項強(qiáng)化減排措施中，提到了要將“天津、河北將畜牧養(yǎng)殖業(yè)集約化比例提高到30%，并推廣施用緩釋肥料”，中科院院士魏復(fù)盛教授表示，這兩條建議所針對的治霾原因就是氨氣排放。
多年來始終在關(guān)注氨氣排放和氮素沉降問題的專家、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授劉學(xué)軍曾在《自然》雜志上發(fā)表論文分析中國氮素沉降對大氣污染影響，而氮素污染主要來源就是氨氣。“重污染天氣中，因氨氣與空氣中氧化物結(jié)合形成的銨鹽的質(zhì)量總和約占PM2.5中二次顆粒的50%甚至更高，越嚴(yán)重的污染天氣，比例越高?！眲W(xué)軍說，氨氣可以說是促成PM2.5形成的“催化劑”。
氨氣是灰霾催化劑
空氣中氨氣的來源主要為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和小部分的工業(yè)來源及汽車尾氣，氨氣為何會成為霧霾顆粒物的元兇？
中國工程院院士魏復(fù)盛向記者解析了PM2.5復(fù)雜的成因：“這些讓天空變色的PM2.5細(xì)顆粒物既包括燃燒煙塵等直接排放的一次顆粒物，也包括污染物在大氣中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后生成的二次顆粒物。而二次顆粒物正是靜穩(wěn)天氣時形成灰霾的主要貢獻(xiàn)者之一，是空氣治理的最大難點(diǎn)?！?/P>
作為大氣中唯一的堿性氣體，氨氣在于與二氧化硫、氮氧化物等酸性物質(zhì)反應(yīng)生成的銨鹽，就形成了霧霾中最主要的兩種銨鹽——硫酸銨、硝酸銨，劉學(xué)軍表示，在平時天氣中，兩者的質(zhì)量濃度總和大約占PM2.5的10%~20%以下，但在重污染天里，則劇升至40%~50%以上。
魏復(fù)盛說，氨氣確實在霧霾天氣中扮演非常重要的角色。在PM2.5二次生成顆粒物中，銨鹽和有機(jī)污染物約占70%~75%，其中銨鹽的比例高達(dá)30%~40%。數(shù)據(jù)顯示，在重污染天氣中，硫酸銨、硝酸銨的質(zhì)量總和約占PM2.5的40%~60%，越嚴(yán)重的污染天氣，則比例越高。
此外，季節(jié)對二次顆粒中銨鹽的濃度也有影響，一般來說，冬季約占30%~40%，夏季約60%~70%，這說明夏季霧霾受氨氣影響更明顯，另一個數(shù)據(jù)也從側(cè)面反映這一情況，根據(jù)中國環(huán)境監(jiān)測總監(jiān)監(jiān)控的數(shù)據(jù)，今年1~8月，北京地區(qū)重污染總天氣較去年同期減少了11天，但是7月份較去年同期卻增加了5天，在銨鹽含量更高的夏季重污染天數(shù)經(jīng)治理后不減反增，除考慮氣象因素外，氨排放未受控制可能也是原因之一。
賀克斌教授表示，現(xiàn)有政策對二氧化硫的控制效果較明顯，但對氮化物和一次PM2.5的減排效果不及二氧化硫那么明顯，而對氨氣的控制則更為薄弱。如北京、天津和河北氮化物的減排幅度分別達(dá)到34.9%、17.3%和20.2%，但銨鹽濃度卻基本不變甚至略有上升。其次，“我們通過分析以往研究氨的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)京津冀地區(qū)處于富氨地區(qū)，在富氨條件下，二次PM2.5生成對大氣氧化性更敏感，這意味著，氮化物減排導(dǎo)致大氣氧化性增強(qiáng)，造成氧化劑濃度增加，促進(jìn)各種大氣污染前體物生成二次PM2.5.”氨氣就是“催化劑”。
因此，劉學(xué)軍教授認(rèn)為：“不控制氨氣排放，治霾的成效肯定要打折?！碧貏e是華北地區(qū)，由于土壤鹽堿化嚴(yán)重，大氣中的氨含量多于酸性氣體。只要有酸性氣體排放，就有足量的氨隨時等待與之反應(yīng)?！氨狈降貐^(qū)的土地是一個偏堿性環(huán)境，因此無法中和化肥中的氨氣，造成氨氣相對過剩，如果氨的數(shù)量不減下來，酸性氣體排放數(shù)量就會成為二次氣溶膠的限制因子，為霧霾提供源源不斷的顆粒物?！?/P>
畜禽糞是氨氣主要來源
魏復(fù)盛坦言盡管氨氣的影響客觀存在，但目前還沒有單獨(dú)進(jìn)行檢測監(jiān)控。
據(jù)資料數(shù)據(jù)顯示，氨排放源包括農(nóng)田化肥、畜禽養(yǎng)殖業(yè)以及生物質(zhì)燃燒、人體排放、化工行業(yè)、廢物處理和機(jī)動車尾氣等行業(yè)。北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授宋宇等人的研究發(fā)現(xiàn)，2006年中國的氨排放總量為980萬噸，已經(jīng)超過北美與歐洲的總和。并且，在過去20年間，中國一直是全球最大的氨排放國家。
根據(jù)劉學(xué)軍的研究，中國目前每年氨排放量大約在1300萬~1400萬噸之間，中國的排放量超過了全球排放量的20%。
這么多的氨氣，到底是哪里來的？根據(jù)他的研究，大氣中氨氣排放的來源，將近90%來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，非農(nóng)業(yè)源不到10%，而在農(nóng)業(yè)源中，畜牧業(yè)約占了60%，農(nóng)田約占30%~40%。
畜牧業(yè)的氨氣主要來自畜禽排泄的糞便、尿液。
根據(jù)劉學(xué)軍多年的田野調(diào)查，目前國內(nèi)畜牧業(yè)在建設(shè)的時候很少會考慮糞便的配套設(shè)施，比如一個大型養(yǎng)豬場到底要配套多大的農(nóng)田才能消耗掉每日產(chǎn)生的大量糞便，如果不進(jìn)行處理，這些糞便中的氨氣就會直接排放到大氣中。“尤其是尿液，很快就揮發(fā)掉了。中小型和散養(yǎng)的畜牧場就更不用說了?！?/P>
除了畜牧業(yè)，化肥的濫用也是一個令人頭疼的問題，“以化肥為例，中國每公頃農(nóng)田每年施肥400公斤，是歐美國家的4倍，但是當(dāng)季利用率才不到30%，而歐美可以達(dá)到60%~70%。目前化肥過度使用情況非常嚴(yán)重，從1984年到現(xiàn)在增長了225%，但是糧食產(chǎn)量只增長了56%。效率之低可見一斑?！蔽簭?fù)盛院士說，“但中國作為農(nóng)業(yè)大國，這么多的人口，這么少的土地，食物供給壓力之大也是國家對于控氨始終抱謹(jǐn)慎態(tài)度的原因?！?/P>
除農(nóng)業(yè)氨氣排放外，工業(yè)和汽車尾氣的氨排放雖然量不大，也逐漸引起學(xué)者重視，劉學(xué)軍說，當(dāng)柴油升級到國四標(biāo)準(zhǔn)，柴油發(fā)動機(jī)要加脫硝裝置，該過程中會出現(xiàn)尿素的逃逸，尿素很容易分解出氨。而且汽油標(biāo)號越高，硫含量越低，氨排放會相應(yīng)增多，這意味著油品質(zhì)量提高，氨的排放會隨之增加。劉學(xué)軍認(rèn)為，對氨氣的認(rèn)識正在一步步深化，而我們的技術(shù)還有改進(jìn)完善的空間。
劉學(xué)軍告訴記者，目前在全世界范圍內(nèi)關(guān)于控氨仍是一個處于討論階段的話題。而作為全球第一的氨排放大國，中國目前因氨氣排放所產(chǎn)生的大氣污染、氮素沉降的問題也一一呈現(xiàn)，控氨同樣成為中國政府面對的難題。
控氨得當(dāng)可減排50%
盡管氨排放問題嚴(yán)重，但是劉學(xué)軍等專家認(rèn)為，控氨并非不能做到?！耙允┓蕿槔壳笆┓识际菫⒃谕恋乇砻妫绻軌蛏钍?~10厘米，就能減少30%~40%的氨氣排放。”
此外，劉學(xué)軍曾經(jīng)考察過美國、歐洲的養(yǎng)殖場，“當(dāng)?shù)剞r(nóng)場的面積都很大，農(nóng)場主養(yǎng)殖的豬、牛，有足夠的土地來消納糞便。”
此外，而對于畜牧業(yè)產(chǎn)生的糞便，劉學(xué)軍一方面建議加強(qiáng)大型畜牧業(yè)養(yǎng)殖場的建設(shè)，在規(guī)劃之初就落實好配套的農(nóng)田用于消耗糞便，此外，在霧霾嚴(yán)重、不宜耕種的冬季，由于糞便沒有可施用的地方，應(yīng)該修建一些封閉的建筑專門用于收納糞便，不能讓糞便暴露在空氣中。
除糞便、化肥的揮發(fā)處理，劉學(xué)軍提出，在養(yǎng)殖環(huán)節(jié)也有很多工作可做。“現(xiàn)在飼養(yǎng)動物的飼料中加入了大量的氮磷元素，主要是為了提高動物蛋白質(zhì)，提高肉蛋產(chǎn)量，但是這個量已經(jīng)超過了動物生長的需要。氮在糞便里測到的含量非常高，要消化充分才能少排氨，這說明浪費(fèi)了資源，效率太低?！蔽簭?fù)盛院士也談到，由于中國農(nóng)牧業(yè)當(dāng)前管理過于粗放，一般農(nóng)婦施肥就是提著一籃子化肥到田里撒一圈，如果要施有機(jī)肥，農(nóng)村還面臨機(jī)械化程度不夠以及勞動力不足的問題，“農(nóng)牧業(yè)減氨這種牽動全國的問題，解決起來并不容易?！蔽簭?fù)盛說。
但劉學(xué)軍表示，如果不考慮政策實施的問題，就技術(shù)上而言，中國的農(nóng)田氨減排技術(shù)上可以達(dá)到50%，而根據(jù)研究，只要氨排放量減排達(dá)30%，就能徹底改觀空氣狀況。
劉學(xué)軍目前正在研制的一種脲酶抑制劑可以實現(xiàn)氨減排80%~90%，而如果輔以機(jī)械化手段，將肥料深施兩三寸深，氨排放能下降約60%。
“所以我們提出來，農(nóng)田的氨減排50%還是可以實現(xiàn)的，技術(shù)上難度不大。”劉學(xué)軍說，再結(jié)合治霾正在做的二氧化硫、氮氧化物等污染物的減排，京津冀霾情將會徹底改善。
“控氨治霾”已在路上
魏復(fù)盛院士告訴記者，按照目前的“國十條”2017年達(dá)到改善霧霾狀況，減少重污染天數(shù)，降低PM2.5濃度的目的應(yīng)該還是可行的，“但是現(xiàn)在的情況要達(dá)到一級空氣標(biāo)準(zhǔn)最少要等到2030年。但這僅是達(dá)到目前中國的一級標(biāo)準(zhǔn)，并不是歐美國家的一級標(biāo)準(zhǔn)。”
但魏復(fù)盛強(qiáng)調(diào)，目前確實有許多可以提升治霾效果的工作去落實，“比如科學(xué)施肥?！辈贿^，魏復(fù)盛院士認(rèn)為，目前立即可以做的就是考慮對氨氣排放進(jìn)行實時監(jiān)控，單獨(dú)監(jiān)測，通過這些數(shù)據(jù)清單來進(jìn)一步認(rèn)識其在霧霾形成過程中產(chǎn)生的作用。
除了科學(xué)的認(rèn)識，政策層面的推動也在進(jìn)行當(dāng)中。
今年8月，北京市環(huán)科院也發(fā)出招標(biāo)書，項目名稱為“北京大氣氨排放特征及控制對策研究”，包括牛場、雞場周邊大氣環(huán)境氨監(jiān)測分析，農(nóng)田化肥施用氨排放控制對策研究，垃圾場、交通干道大氣氨排放特征研究等。
今年9月1日，國家環(huán)保部發(fā)布了中國首個《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南》，這部《指南》的編制者之一就是北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授宋宇。
“隨著各界對于氨源排放途徑和構(gòu)成的分析越來越深入，控氨也必將成為治霾工程中的重要一環(huán)。”魏復(fù)盛說。
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