氨氣是大氣中含量最高的堿性氣體，主要來自于農(nóng)田氮肥施用及畜禽糞便導(dǎo)致的氨揮發(fā)。氨氣與酸性氣體反應(yīng)會(huì)形成大氣氣溶膠，因此它也是一種大氣污染物。中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所土壤生態(tài)與環(huán)境課題組近日發(fā)布的一項(xiàng)研究成果，揭示了亞熱帶丘陵區(qū)排放氨氣近源沉降特征。
近年來，我國(guó)有關(guān)通過減少氨氣排放來控制大氣氣溶膠污染的呼聲越來越高。氨氣化學(xué)性質(zhì)活潑、粘滯性強(qiáng)，能夠較快從大氣向地表沉降而清除。農(nóng)業(yè)源在氨排放清單中占比較大，但農(nóng)業(yè)排放的氨氣是否全部進(jìn)入大氣亟待評(píng)估。
據(jù)介紹，我國(guó)亞熱帶丘陵區(qū)山多地少，稻田、蔬菜地多分布在山谷地帶，茶園、果園等分布在山間，而養(yǎng)殖場(chǎng)也往往傍山而建。這種農(nóng)田、養(yǎng)殖場(chǎng)與周邊自然生態(tài)系統(tǒng)相依存在的格局，可能使氨氣較平原區(qū)存在較高的近源沉降比例。我國(guó)亞熱帶丘陵區(qū)具有較高的氨氣排放強(qiáng)度，但近期的觀測(cè)結(jié)果表明，我國(guó)亞熱帶丘陵區(qū)的大氣氨氣濃度不高，這間接表明亞熱帶丘陵區(qū)可能存在較高的氨氣近源沉降特征，但目前還沒有直接的試驗(yàn)證據(jù)。
上述課題組基于前期建立的氨氣近源沉降研究方法，選擇亞熱帶丘陵區(qū)雙季稻田為研究對(duì)象，研究了農(nóng)田排放氨氣的去向和沉降過程。結(jié)果表明，在一處0.6公頃的連片稻田，下風(fēng)向100米范圍較高的氨氣濃度主要出現(xiàn)在施用基肥和追肥后15天。隨著距稻田距離的增加，下風(fēng)向大氣中氨氣濃度呈指數(shù)下降。稻田下風(fēng)向100米范圍內(nèi)氨氣沉降量約占揮發(fā)量的80%，表明近源沉降是亞熱帶丘陵區(qū)稻田排放氨氣的重要清除機(jī)制。該機(jī)制大幅減少了農(nóng)業(yè)排放氨氣進(jìn)入大氣的總量，應(yīng)該在清單編制過程中予以考慮，以期客觀評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)排放對(duì)大氣污染的潛在影響。
課題組還對(duì)丘陵區(qū)典型集約化養(yǎng)豬場(chǎng)（年存欄量平均為8900頭）長(zhǎng)達(dá)一年的氨氣近源沉降進(jìn)行研究，結(jié)果表明，距養(yǎng)豬場(chǎng)500米范圍內(nèi)，氨氣月平均濃度范圍為14到1200微克每立方米，氨氣濃度隨著距養(yǎng)豬場(chǎng)距離的增加呈指數(shù)衰減，且具有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，夏季濃度最高、冬季最低，且與氣溫呈顯著正相關(guān)；養(yǎng)殖場(chǎng)500米范圍內(nèi)，氨氣的月沉降量在92至1400公斤（以純氮量計(jì)），占到月氨氣排放量的4.1%至14%。
該研究還表明，一年中養(yǎng)殖場(chǎng)的氨氣總排放量和近源沉降量分別為63噸和5.4噸，氨氣年近源沉降占到氨氣年排放的8.6%。這表明集約化養(yǎng)殖場(chǎng)是重要的氨氣排放源，氨氣近源沉降對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)周邊產(chǎn)生較高的氮輸入，從而會(huì)對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)周邊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。而集約化養(yǎng)殖場(chǎng)周邊較低的近源沉降比例，也表明集約化養(yǎng)殖場(chǎng)排放的氨氣大部分會(huì)進(jìn)入大氣，從而對(duì)大氣氨污染具有重要貢獻(xiàn)。
該項(xiàng)研究成果分別發(fā)表在《環(huán)境研究快報(bào)》和《大氣與海洋科學(xué)快報(bào)》上。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等基金的支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac3603
https://doi.org/10.1080/16742834.2020.17382