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氨排放大國如何應對“壞空氣推手”

更新時間:2017-03-21 14:02 來源:科技日報 作者: 閱讀:1924 網友評論0




2016年我國74個城市及重點區域重污染天數比例減少。

(圖片來源于網絡)

近日,霧霾再度降臨京津冀地區,環保部3月16日發布的空氣質量預報顯示,京津冀地區未來十天內的空氣質量呈前期較差、后期轉好態勢。

霧霾取代“兩會藍”,治霾話題也再次發酵。追究霧霾成因,最常關注的是燃煤、機動車、工業生產和揚塵。在剛剛結束的今年全國兩會上,中國科學院院士、中科院地球環境研究所所長周衛健提出,該所研究團隊耗時四年對我國北方霧霾形成機理進行研究發現,農業污染源在細顆粒物(PM2.5)形成過程中起很大作用,其“貢獻率可達20%以上”。但在現實中,該因素在研究和治理中被忽視。

據悉,中科院團隊在西安、北京兩地進行外場觀測,獲得大量研究數據,氮肥氨氣促PM2.5生成等研究成果,已以論文《從倫敦霧到中國霾持續的硫酸鹽形成》發表在美國國家科學院院報上。

——新聞熱點——

我國是全球最大的氨排放國

周衛健研究團隊發現,在北方霧霾天氣中,尤其是在濕度較大的冬季,往往可監測到硫酸鹽濃度暴增現象。這些高濃度的硫酸鹽,主要是大氣中二氧化硫經光化學反應氧化形成的。

研究還發現,與倫敦霧滴的大顆粒相比,“中國霾”粒子比霧滴小得多,屬納米級,pH值偏中性。這是由于二氧化硫轉化為硫酸所產生的小粒子呈現酸性,空氣中又存在較高濃度的氨氣,中和了硫酸形成硫酸鹽。

作為大氣中唯一的堿性氣體,氨氣可以同水及酸性物質反應。正是這種獨特的化學特性,使氨氣扮演了“壞空氣推手”的角色。對此,中科院大氣物理所研究員王躍思解釋說,1體積水能溶解700體積的氨,這意味著當大氣濕度增高時,氨更容易與水進行反應,水又吸收了二氧化硫和二氧化氮,變成液相的亞硫酸和亞硝酸。在合適的氧化反應條件下,亞硫酸、亞硝酸就會轉化成硫酸、硝酸,與氨發生中和反應,生成顆粒態的硫酸銨、硝酸銨,成為了PM2.5。

據北京大學環境學院團隊研究發現,2006年我國氨排放總量為980萬噸,超過北美與歐洲的總和。我國在近20年時間里,一直是全球最大的氨排放國。哈佛大學的研究報告顯示,從2005年至2008年間,我國每年氨排放量約1020萬噸,與此同時,美國、歐盟的數字分別為340萬噸、376萬噸。

研究發現,我國區域氨氣排放源上升快、影響大,可能來源于近海養殖、畜牧業、農業、汽車(三元催化過量)、工業脫硝(還原劑用氨水或尿素過量)等。王躍思說,目前京津冀區域氮沉降每平方公里每年達6.1噸,是發達國家有記錄以來的最高水平。氮沉降主要來源就是氨氣,氨氣的70%都來自于農業、養殖業。

北京市環保局去年啟動了“京津冀區域大氣氨排放特征與控制對策研究的課題”,研究顯示大氣中的氨氣主要來自生物圈,排泄物當中的尿素和化肥的使用不當被認為是氨氣排放的主要來源。

——現實困難——

氨排放的測量難度非常大

近年來,中科院、北京大學、清華大學、中國農業大學等都在做氨排放清單的研究。但編制排放清單絕非易事,其中每個環節都有很多不確定性因素,最終出來的清單,準確性到底有多高,也很難評估。

氨排放清單編制首先對農業施肥、畜牧業、工業等排放源分類,然后用每一類別的排放因子乘上活動水平,便得出排放總數。以肉牛養殖為例,先測量出每頭肉牛排放的氨,再用其乘上全國肉牛總數。

北京大學環境學院教授宋宇說,氨排放因子的測量非常困難,“氨的測量就很困難,氨是壽命較短的氣體,測量過程中還有吸附。”

計算也十分復雜。如肉牛在不同生長期,喂的飼料不同,會導致不同氨水平釋放。方法不完善,基礎數據也可能有問題。我國廣大農村以散養為主,目前并沒有足夠現實數據支撐。在這種情況下,要摸清農村畜禽養殖排放氨的量,難度大。

——專家建議——

多學科合力攻克霧霾成因

全國政協委員、藍光集團董事局主席楊鏗連續第四年針對霧霾治理提出提案,在今年兩會上,他表示,霧霾成因復雜,需要政府環保、科技部門加強對霧霾成因進行系統深入研究。

周衛健也建議,我國霧霾形成機制異常復雜,四年研究依然不能完全解決霧霾課題。應集中多學科的科學家攻克“我國北方霧霾的成因、發展趨勢、環境影響與應對”研究項目。

推清潔生產促農業氨減排

其實國家一直倡導農業氨減排。《大氣十條》指出,全面推行清潔生產。積極開發緩釋肥料新品種,減少化肥施用過程中氨的排放;《北京市2013—2017年清潔空氣行動計劃》提出,農業氨減排等技術,邊研究邊應用。

北京市環保科學研究院研究員張增杰等在發表的《農業源氨排放控制對策初步研究》論文中建議,我國應大力推行種養結合模式,調整畜禽養殖布局和規模,提高農田有機肥施用比例,減少化肥的施用;施用化肥時,測土配方,提高緩釋肥的使用,控制施用強度等;基于畜禽養殖糞便管理系統的氮物質流,從飼喂、畜禽圈舍、糞污存儲、糞肥土地利用4個方面著手采取相應的控制措施。其中畜禽養殖氨控制措施主要包括降低畜禽日糧中的粗蛋白質含量,從源頭上減少氮的攝入等;編制糞肥科學還田技術指南,及農業源氨排放控制指定文件等。

重拳治理機動車氨排放

王躍思認為,工業、機動車所占氨排放比重可能比當前認為的高。“工業氨逃逸越來越多,如電廠等在脫硝中噴液態氨,想讓氨和氮氧化物反應生成氮氣,但控制不好,氮氣沒生成,氨逃逸出來了。”機動車排放升級到國四標準,柴油發動機要加脫硝裝置,但反應過程中會出現反應劑尿素逃逸,尿素很容易分解出氨。“汽油標號越高,硫含量越低,氨排放會相應增多。”這是由于在使用三元催化劑時,想讓氮氧化物還原成氮氣,事實上很容易還原成氨,與工業合成氨的化學反應接近。

因此,楊鏗建議,抓主要污染源,從源頭上出重拳治理霧霾。盡快完善機動車尾氣排放的專項立法,特別是在霧霾嚴重地區要加快制定實施細則,重點嚴抓執行和檢查。國五汽柴油標準從今年1月1日起在全國范圍內全面執行,該標準實施后,在全國范圍內應禁止國三機動車買賣、過戶;在有條件的一、二線城市,禁止國四機動車買賣、過戶。

楊鏗還建議各地成立由公安交通管理、環保部門牽頭的專項執法檢查小組,以治理“酒駕”力度治理環境污染。對發動機燃燒質量、機動車尾氣排放情況進行不定期拉網式檢查,對排放不達標機動車上路行駛的,依法懲處。

 

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