雾霾从土壤中来,土壤修复是解决之道

大量的科学研究表明,在雾霾的形成过程中,人为排放是内因,气象条件是外因。最新的研究表明,土壤中氨排放是形成雾霾的重要因素。其中土壤酸性和土壤增温是提高氨排放。 

氨的增加与作物肥料、畜禽废弃物、大气化学变化、增温土壤有关系,过量会造成污染。中国大气中氨增加的原因复杂且互相作用,研究认为,氨增加让悬浮颗粒着陆中国,而它是北京冬季厚厚的雾霾的主要贡献者。关于大气中的氨气,第一份全球性的长期卫星研究揭开了世界上四个最具农业生产力的地区这一“热点”污染物的面纱。使用来自NASA大气红外探测器(AIRS)的卫星数据,美国马里兰大学领衔的科研团队发现,2002—2016年,氨浓度在美国、欧洲、中国和印度稳步上升。

另一个隐藏的雾霾元凶“氨气”,这个在科学界早已形成共识的致霾主因至今仍未纳入减排监控,在初步控制硫化物、氮氧化物排放后,如果不能控制氨气排放,治霾的成效会打折。

多年来始终在关注氨气排放和氮素沉降问题的专家、中国农业大学教授曾在《自然》杂志上发表论文分析中国氮素沉降对大气污染影响,而氮素污染主要来源就是氨气。“重污染天气中,因氨气与空气中氧化物结合形成的铵盐的质量总和约占PM2.5中二次颗粒的50%甚至更高,越严重的污染天气,比例越高。” 氨气可以说是促成PM2.5形成的“催化剂”。 氨气是灰霾催化剂。

空气中氨气的来源主要为农业生产,小部分的工业来源及汽车尾气,氨气为何会成为雾霾颗粒物的元凶?中国工程院院士魏复盛解析了PM2.5复杂的成因:“这些让天空变色的PM2.5细颗粒物既包括燃烧烟尘等直接排放的一次颗粒物,也包括污染物在大气中进行化学反应后生成的二次颗粒物。而二次颗粒物正是静稳天气时形成灰霾的主要贡献者之一,是空气治理的最大难点。”作为大气中唯一的碱性气体,氨气在于与二氧化硫、氮氧化物等酸性物质反应生成的铵盐,就形成了雾霾中最主要的两种铵盐—硫酸铵、硝酸铵,在平时天气中,两者的质量浓度总和大约占PM2.5的10%~20%以下,但在重污染天里,则剧升至40%~50%以上。

氨气确实在雾霾天气中扮演非常重要的角色。在PM2.5二次生成颗粒物中,铵盐和有机污染物约占70%~75%,其中铵盐的比例高达30%~40%。数据显示,在重污染天气中,硫酸铵、硝酸铵的质量总和约占PM2.5的40%~60%,越严重的污染天气,则比例越高。此外,季节对二次颗粒中铵盐的浓度也有影响,一般来说,冬季约占30%~40%,夏季约60%~70%,这说明夏季雾霾受氨气影响更明显,另一个数据也从侧面反映这一情况,根据中国环境监测总监监控的数据,除考虑气象因素外,氨排放未受控制可能也是原因之一。

现有政策对二氧化硫的控制效果较明显,但对氮化物和一次PM2.5的减排效果不及二氧化硫那么明显,而对氨气的控制则更为薄弱。如北京、天津和河北氮化物的减排幅度分别达到34.9%、17.3%和20.2%,但铵盐浓度却基本不变甚至略有上升。其次,“我们通过分析以往研究氨的有关技术指标,发现京津冀地区处于富氨地区,在富氨条件下,二次PM2.5生成对大气氧化性更敏感,这意味着,氮化物减排导致大气氧化性增强,造成氧化剂浓度增加,促进各种大气污染前体物生成二次PM2.5。”氨气就是“催化剂”。

权威专家认为:“不控制氨气排放,治霾的成效肯定要打折。”特别是华北地区,由于土壤盐碱化严重,大气中的氨含量多于酸性气体。只要有酸性气体排放,就有足量的氨随时等待与之反应。“北方地区的土地是一个偏碱性环境,因此无法中和化肥中的氨气,造成氨气相对过剩,如果氨的数量不减下来,酸性气体排放数量就会成为二次气溶胶的限制因子,为雾霾提供源源不断的颗粒物。”

据资料数据显示,氨排放源包括农田化肥、畜禽养殖业以及生物质燃烧、人体排放、化工行业、废物处理和机动车尾气等行业。权威机构表明,大气中氨气排放的来源,将近90%来自农业生产,非农业源不到10%,而在农业源中,畜牧业约占了60%,农田约占30%~40%。

中国作为农业大国,这么多的人口,这么少的土地,食物供给压力之大也是国家对于控氨始终抱谨慎态度的原因。

目前在全世界范围内关于控氨仍是一个处于讨论阶段的话题。而作为全球第一的氨排放大国,中国目前因氨气排放所产生的大气污染、氮素沉降的问题也一一呈现,控氨同样成为中国政府面对的难题。最近研究表明,农田土壤的氨减排50%还是可以实现的,再结合治霾正在做的二氧化硫、氮氧化物等污染物的减排,中国北方的雾霾将会彻底改善。

解决之道:土壤修改和科学施肥。通过土壤修改改善土壤酸性,抑制土壤增温,减少土壤氨排放。

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