治霾不控氨 成效要打折？
专家认为此前治霾忽视了氨气污染治霾必须另辟蹊径
去年9月10日，国务院颁布《大气污染防治行动计划》（简称“大气国十条”）时，根据这一计划，我国将投入1.75万亿元用于空气治理，其中仅北京投入就达7600亿元，这让很多人对治霾重拾信心。
但近期北京雾霾再度严重。面对目前“散霾只能等风来”的现实，学者认为，是时候解决另一个隐藏的雾霾元凶“氨气”了，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。
随着人们对大气污染认识日益深入，除了二氧化硫、二氧化碳等，一个新的污染源引起了科学家的关注，这个隐藏着的雾霾元凶就是氨气。
被忽视的雾霾元凶
今年9月底，中国清洁空气联盟与清华大学联合发布《基于“大气国十条”的京津冀地区细颗粒物污染防治政策效果评估》报告。这个《报告》构建了2012年以及2017年京津冀地区大气污染排放清单，并运用cmaq空气质量模型，定量评估了现有的大气污染防治措施实施对京津冀地区pm2.5浓度的削减效果，根据这一报告估算，在全面落实现有的减排措施的情况下，到2017年，天津、北京的pm2.5浓度下降幅度和北京的年均pm2.5浓度未必能达到“国十条”的目标要求。
在这项《报告》提出的十项强化减排措施中，提到了要将“天津、河北将畜牧养殖业集约化比例提高到30%，并推广施用缓释肥料”，中科院院士魏复盛教授表示，这两条建议所针对的治霾原因就是氨气排放。
多年来始终在关注氨气排放和氮素沉降问题的专家、中国农业大学资源与环境学院教授刘学军曾在《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。”刘学军说，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和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向记者解析了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，刘学军表示，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。
魏复盛说，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，今年1~8月，北京地区重污染总天气较去年同期减少了11天，但是7月份较去年同期却增加了5天，在铵盐含量更高的夏季重污染天数经治理后不减反增，除考虑气象因素外，氨排放未受控制可能也是原因之一。
贺克斌教授表示，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”。
因此，刘学军教授认为：“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。”
畜禽粪是氨气主要来源
魏复盛坦言尽管氨气的影响客观存在，但目前还没有单独进行检测监控。
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。北京大学环境学院教授宋宇等人的研究发现，2006年中国的氨排放总量为980万吨，已经超过北美与欧洲的总和。并且，在过去20年间，中国一直是全球最大的氨排放国家。
根据刘学军的研究，中国目前每年氨排放量大约在1300万~1400万吨之间，中国的排放量超过了全球排放量的20%。
这么多的氨气，到底是哪里来的？根据他的研究，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%。
畜牧业的氨气主要来自畜禽排泄的粪便、尿液。
根据刘学军多年的田野调查，目前国内畜牧业在建设的时候很少会考虑粪便的配套设施，比如一个大型养猪场到底要配套多大的农田才能消耗掉每日产生的大量粪便，如果不进行处理，这些粪便中的氨气就会直接排放到大气中。“尤其是尿液，很快就挥发掉了。中小型和散养的畜牧场就更不用说了。”
除了畜牧业，化肥的滥用也是一个令人头疼的问题，“以化肥为例，中国每公顷农田每年施肥400公斤，是欧美国家的4倍，但是当季利用率才不到30%，而欧美可以达到60%~70%。目前化肥过度使用情况非常严重，从1984年到现在增长了225%，但是粮食产量只增长了56%。效率之低可见一斑。”魏复盛院士说，“但中国作为农业大国，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。”
除农业氨气排放外，工业和汽车尾气的氨排放虽然量不大，也逐渐引起学者重视，刘学军说，当柴油升级到国四标准，柴油发动机要加脱硝装置，该过程中会出现尿素的逃逸，尿素很容易分解出氨。而且汽油标号越高，硫含量越低，氨排放会相应增多，这意味着油品质量提高，氨的排放会随之增加。刘学军认为，对氨气的认识正在一步步深化，而我们的技术还有改进完善的空间。
刘学军告诉记者，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。
控氨得当可减排50%
尽管氨排放问题严重，但是刘学军等专家认为，控氨并非不能做到。“以施肥为例，目前施肥都是洒在土地表面，如果能够深施5~10厘米，就能减少30%~40%的氨气排放。”
此外，刘学军曾经考察过美国、欧洲的养殖场，“当地农场的面积都很大，农场主养殖的猪、牛，有足够的土地来消纳粪便。”
此外，而对于畜牧业产生的粪便，刘学军一方面建议加强大型畜牧业养殖场的建设，在规划之初就落实好配套的农田用于消耗粪便，此外，在雾霾严重、不宜耕种的冬季，由于粪便没有可施用的地方，应该修建一些封闭的建筑专门用于收纳粪便，不能让粪便暴露在空气中。
除粪便、化肥的挥发处理，刘学军提出，在养殖环节也有很多工作可做。“现在饲养动物的饲料中加入了大量的氮磷元素，主要是为了提高动物蛋白质，提高肉蛋产量，但是这个量已经超过了动物生长的需要。氮在粪便里测到的含量非常高，要消化充分才能少排氨，这说明浪费了资源，效率太低。”魏复盛院士也谈到，由于中国农牧业当前管理过于粗放，一般农妇施肥就是提着一篮子化肥到田里撒一圈，如果要施有机肥，农村还面临机械化程度不够以及劳动力不足的问题，“农牧业减氨这种牵动全国的问题，解决起来并不容易。”魏复盛说。
但刘学军表示，如果不考虑政策实施的问题，就技术上而言，中国的农田氨减排技术上可以达到50%，而根据研究，只要氨排放量减排达30%，就能彻底改观空气状况。
刘学军目前正在研制的一种脲酶抑制剂可以实现氨减排80%~90%，而如果辅以机械化手段，将肥料深施两三寸深，氨排放能下降约60%。
“所以我们提出来，农田的氨减排50%还是可以实现的，技术上难度不大。”刘学军说，再结合治霾正在做的二氧化硫、氮氧化物等污染物的减排，京津冀霾情将会彻底改善。
“控氨治霾”已在路上
魏复盛院士告诉记者，按照目前的“国十条”2017年达到改善雾霾状况，减少重污染天数，降低pm2.5浓度的目的应该还是可行的，“但是现在的情况要达到一级空气标准最少要等到2030年。但这仅是达到目前中国的一级标准，并不是欧美国家的一级标准。”
但魏复盛强调，目前确实有许多可以提升治霾效果的工作去落实，“比如科学施肥。”不过，魏复盛院士认为，目前立即可以做的就是考虑对氨气排放进行实时监控，单独监测，通过这些数据清单来进一步认识其在雾霾形成过程中产生的作用。
除了科学的认识，政策层面的推动也在进行当中。
今年8月，北京市环科院也发出招标书，项目名称为“北京大气氨排放特征及控制对策研究”，包括牛场、鸡场周边大气环境氨监测分析，农田化肥施用氨排放控制对策研究，垃圾场、交通干道大气氨排放特征研究等。
今年9月1日，国家环保部发布了中国首个《大气氨源排放清单编制技术指南》，这部《指南》的编制者之一就是北京大学环境学院教授宋宇。
“随着各界对于氨源排放途径和构成的分析越来越深入，控氨也必将成为治霾工程中的重要一环。”魏复盛说。
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