大氣氨污染源自農(nóng)業(yè)

關(guān)于大氣中的氨氣，第一份全球性的長期衛(wèi)星研究揭開了世界上四個最具農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的地區(qū)這一“熱點”污染物的面紗。使用來自NASA大氣紅外探測器(AIRS)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，美國馬里蘭大學(xué)領(lǐng)銜的科研團隊發(fā)現(xiàn)，2002—2016年，氨濃度在美國、歐洲、中國和印度穩(wěn)步上升。

這項研究發(fā)表在近期的《地球物理研究通訊》上，還描述了各地區(qū)大氣氨含量增加的可能原因。盡管各地具體情況不盡相同，但大體上說，氨的增加與作物肥料、畜禽廢棄物、大氣化學(xué)變化、增溫土壤有關(guān)系。

大氣氨含量增加與空氣、水質(zhì)量差相關(guān)。研究結(jié)果或有助于啟迪人們控制農(nóng)業(yè)地區(qū)氨污染、氨副產(chǎn)品的管理策略。

馬里蘭大學(xué)大氣和海洋科學(xué)專家Juying Warner表示，“從地面測量氨是困難的，但團隊開發(fā)的以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的方法使我們更有效、更準確地追蹤它。我們希望這一結(jié)果更好地幫助人們進行氨排放管理。”

氣態(tài)氨是地球氮循環(huán)的一個自然部分，但過量氨對植物有害，并降低空氣和水質(zhì)量。在對流層，它與硝酸、硫酸反應(yīng)，形成危害人體健康的硝酸鹽顆粒;進入湖泊、溪流和海洋，造成富營養(yǎng)化，形成低氧水平的“死亡地帶”。

“很少有氨是從排氣管、煙囪中來的，主要是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，來自肥料、畜牧。”馬里蘭大學(xué)教授Russell Dickerson說，“它對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠影響。在切薩皮克灣氨污染中，大氣中的氨貢獻了1/4，造成了富營養(yǎng)化，導(dǎo)致了使牡蠣、藍蟹和其他野生動物生活變困難的‘死亡地帶’”。

該研究中涉及的每個主要農(nóng)業(yè)區(qū)2002—2016年的氨增加都有著不同的原因。例如美國，沒有經(jīng)歷肥料使用量的大幅增加或化肥施用方式的重大變化，但Warner、Dickerson等人發(fā)現(xiàn)，20世紀90年代通過立法來減少酸雨竟意想不到地增加了大氣中的氨，因大氣中的酸通常會去除氨。

在4個主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，歐洲經(jīng)歷了最戲劇性的氨含量變化。研究人員認為，這很大程度上是因為對富氨肥料的成功限制和改善動物糞便處理的做法。另外和美國一樣，也與大氣中酸性物質(zhì)有關(guān)。

中國大氣中氨增加的原因復(fù)雜且互相作用。該研究者認為，限制二氧化硫——硫酸的關(guān)鍵前體的努力或許是一個責(zé)任因素。但中國從2002年開始也大力拓展了農(nóng)業(yè)活動，增加了含氨肥料和動物糞便中氨的排放量。農(nóng)業(yè)土壤變暖也與氨增加有關(guān)。

“氨增加讓懸浮顆粒著陸中國，而它是北京冬季厚厚的霧霾的主要貢獻者。”Warner說，“肉類日漸成為中餐飲食一個更受歡迎的部分。隨著飲食由素食為主向肉食轉(zhuǎn)變，氨排放量將繼續(xù)上升。”

在印度，化肥的大量使用加上牲畜糞便累積，導(dǎo)致了世界上最高濃度的大氣氨。但研究人員也注意到，氨增加的速度沒有其他地區(qū)快。他們認為可能是由于酸雨前體的排放量增加。

研究人員將所有上述地區(qū)氨增加的一部分原因歸于氣候變化。氨更容易從溫暖的土地里揮發(fā)出來，而每個地區(qū)的土壤自2002年以來呈現(xiàn)出一年年變暖的趨勢。

“這些分析為我們假設(shè)一段時間內(nèi)大氣究竟發(fā)生了什么提供了第一份證據(jù)。”Warner表示，“我們希望從其他來源如聯(lián)合極軌衛(wèi)星系統(tǒng)獲得更多數(shù)據(jù)，以便將來建立更清晰的畫面。”

Warner、Dickerson等人希望更好地了解大氣中的氨后，幫助政策制定者平衡高需求的農(nóng)業(yè)與環(huán)境保護之間的關(guān)系。

Dickerson表示，人口日益增長，食物特別是肉食需求也在上升，這意味著農(nóng)民和牧場主需要更多的肥料，也就造成了干凈的空氣和水更難以維持，“智慧農(nóng)業(yè)的實踐或許可減少排放溫室氣體，幫助避免不利影響”。

(王方編譯)

Juying Warner供圖