大量科學(xué)證據(jù)表明，灰霾主要是由堿性污染物氨（NH3）與酸性污染物二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）在空氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨，形成PM2.5凝結(jié)核，吸水并結(jié)合其他污染物而形成（圖1）。在NH3大量存在的條件下，SO2和NOx形成PM2.5的速度會(huì)急劇增加。NH3在灰霾形成中的重要性，引起了全社會(huì)的高度關(guān)注。基于國(guó)家重大科學(xué)計(jì)劃項(xiàng)目“我國(guó)活性氮源及其對(duì)空氣質(zhì)量與氣候變化的影響機(jī)理研究”和我們長(zhǎng)期“氮素循環(huán)與環(huán)境影響”的研究結(jié)果，提出種植和畜牧養(yǎng)殖氨氣減排措施，供政府灰霾治理決策參考。
圖1 農(nóng)業(yè)氨揮發(fā)對(duì)PM2.5形成的貢獻(xiàn)
1 設(shè)定農(nóng)業(yè)氨減排目標(biāo)
中國(guó)目前每年大約排放1500萬(wàn)t的NH3（以純氮計(jì)，下同），與酸性物質(zhì)NOx（700萬(wàn)~800萬(wàn)t，以純氮計(jì)）和SO2 （900萬(wàn)~1000萬(wàn)t，以硫計(jì)）排放量（《2015中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》）的酸當(dāng)量相當(dāng)，對(duì)灰霾的形成具有重要的貢獻(xiàn)。中國(guó)農(nóng)業(yè)源氨排放量占總排放的90%左右，其中種植和牲畜養(yǎng)殖業(yè)排放大約各半，牲畜養(yǎng)殖排放略高。
歐美國(guó)家很早注意到氨對(duì)空氣質(zhì)量的重要影響，歐洲在1999年簽訂的《哥德堡協(xié)議》中同時(shí)設(shè)定了對(duì)SO2、NOx和NH3的減排目標(biāo)。在中國(guó)，無(wú)論是空氣污染防治措施，還是農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，都沒(méi)有設(shè)定NH3減排目標(biāo)。中國(guó)當(dāng)前治理灰霾集中于減少酸性污染物SO2和NOx的排放。為此，建議在國(guó)家及地方各級(jí)政府層面的環(huán)境治理目標(biāo)規(guī)劃中，設(shè)定農(nóng)業(yè)（包括種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)）的氨減排近期和遠(yuǎn)期目標(biāo)，并制訂實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)的具體措施。
2 逐步優(yōu)化農(nóng)業(yè)布局
當(dāng)前中國(guó)的人口、工業(yè)、商業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等均集中于北京、河北、天津、山東、江蘇、安徽、上海和浙江等灰霾最嚴(yán)重的中東部地區(qū)。酸堿物質(zhì)排放源在空間上重疊是形成嚴(yán)重灰霾天氣的重要原因。氨氣是本地性、短距離傳輸?shù)奈廴疚铮瑐鬏斁嚯x一般僅為幾百公里。在空間上分離氨與酸性物質(zhì)SO2和NOx的排放源，可以有效減少酸堿污染物結(jié)合的機(jī)會(huì)。中國(guó)中東部地區(qū)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)氨排放量分別達(dá)全國(guó)總排放量的49%和48%。由于種植業(yè)更依賴地理和氣候因素，遷移比養(yǎng)殖業(yè)更難。因此，建議優(yōu)先考慮減少中東部地區(qū)養(yǎng)殖業(yè)，逐步擴(kuò)大東北飼料糧生產(chǎn)基地的養(yǎng)殖業(yè)規(guī)模。將中東部地區(qū)的養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)移至東北地區(qū)具有多重功效：1）養(yǎng)殖業(yè)是中東部地區(qū)水體的主要污染源，養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)移可同時(shí)減輕中東部地區(qū)的灰霾和水體污染，而且東北地區(qū)年均溫低，生產(chǎn)同樣的牲畜產(chǎn)品氨排放量低；2）飼料生產(chǎn)基地與養(yǎng)殖基地結(jié)合，可以減少運(yùn)輸及其由運(yùn)輸產(chǎn)生的污染；3）促進(jìn)東北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
3 大力促進(jìn)科學(xué)施肥科研成果的推廣和應(yīng)用
中國(guó)每年農(nóng)田氮肥使用量大約3100多萬(wàn)t純氮（國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)），當(dāng)季利用率僅為35%左右，累計(jì)利用率50%~60%，損失率達(dá)40%~50%，其中氨揮發(fā)損失15%~20%，種植業(yè)氨排放大約420~580萬(wàn)t氮。科學(xué)工作者經(jīng)過(guò)40余年的不懈努力，積累了提高氮肥利用率、減少氮素?fù)p失和氨揮發(fā)損失的大量科研成果。但是受社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素的制約，這些成果的推廣和應(yīng)用并不理想，氮肥利用率低、損失率高的狀況未得到明顯改變。限制科學(xué)施肥成果推廣和應(yīng)用的主要社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素包括：
1）農(nóng)地經(jīng)營(yíng)規(guī)模小，田塊分散，難以承載先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。
科學(xué)施肥方法和技術(shù)往往需要在有規(guī)模經(jīng)營(yíng)效益的農(nóng)田實(shí)施，中國(guó)中東部地區(qū)農(nóng)村家庭的農(nóng)田面積小，致使新技術(shù)無(wú)法落地。同時(shí)，小規(guī)模農(nóng)戶從農(nóng)產(chǎn)品上獲取的收入只占家庭收入的小部分，他們的收入主要來(lái)之于外出打工，對(duì)應(yīng)用新技術(shù)的意愿低。根據(jù)我們的研究，如果家庭農(nóng)地經(jīng)營(yíng)規(guī)模可以從目前的平均0.4 hm2增加到4 hm2，氮肥利用效率可提高大約75%。建議通過(guò)合理的制度設(shè)計(jì)，健全土地流轉(zhuǎn)的法律法規(guī)，保障土地流轉(zhuǎn)后的經(jīng)營(yíng)穩(wěn)定性，加快種植業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)的步伐，降低農(nóng)田氨排放。
2）機(jī)械化施肥水平低。
氮肥深施、混施是提高利用率、減少損失率，特別是減少氨揮發(fā)損失極為有效的手段。由于缺乏深施和混施機(jī)械，特別缺乏追肥的深施機(jī)械，中國(guó)小規(guī)模分散管理的小片農(nóng)田，目前大約60%的氮肥人工表施（圖2）。表施的銨態(tài)氮肥暴露于空氣，很大比例通過(guò)氨揮發(fā)排放到大氣。由于無(wú)法精準(zhǔn)控制施肥量，往往造成過(guò)量施肥的現(xiàn)象。建議根據(jù)中國(guó)作物生產(chǎn)特點(diǎn)，加大研制和推廣機(jī)械施肥的力度，逐步杜絕氮肥表施現(xiàn)象。
3）氮肥品種單一，基本都是銨態(tài)氮和產(chǎn)銨態(tài)氮肥料（如尿素）。
銨態(tài)氮肥在中國(guó)北方堿性土壤上極易以氨的形態(tài)揮發(fā)到大氣中。與此同時(shí)，銨態(tài)氮肥在土壤中會(huì)氧化成為硝態(tài)氮，該氧化過(guò)程同時(shí)排放大量溫室氣體N2O。改性硝酸銨比尿素的價(jià)格高10%~30%，由于其損失低，凈花費(fèi)并未增加。若施用改性硝態(tài)氮肥，既無(wú)氨揮發(fā)，也不因硝化過(guò)程而排放N2O。建議在加強(qiáng)監(jiān)管的基礎(chǔ)上，在中國(guó)北方，特別是華北平原，適當(dāng)供應(yīng)改性硝態(tài)氮肥，減少銨態(tài)氮肥的施用。
4 制訂規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖各個(gè)環(huán)節(jié)的操作規(guī)程和氨減排措施
中國(guó)畜禽養(yǎng)殖每年排泄的畜禽糞便大約1500萬(wàn)t純氮，約為化學(xué)氮肥使用量的1/2。當(dāng)前畜禽糞便氮素收集還田率大約為50%，其余大部分直接排放到大氣和水體，成為重要的污染源（圖2）。建議制訂從飼料選擇、畜舍構(gòu)造、糞尿貯存、處理到田間施用等各個(gè)環(huán)節(jié)的操作規(guī)程和氨減排措施，作為規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖操作和監(jiān)管的依據(jù)。具體包括：
1）推廣應(yīng)用低蛋白含量的飼料品種。
飼料中的碳氮比會(huì)顯著影響牲畜糞便中的氮含量，加強(qiáng)對(duì)適應(yīng)中國(guó)牲畜種類的低蛋白飼料品種研制和推廣應(yīng)用，有助于降低單位畜禽產(chǎn)品的氮素排泄量，可以從源頭同時(shí)降低向地表水排放的氨氮以及向大氣中排放的氨氣。
2）控制規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)的氨氣排放。
規(guī)模化養(yǎng)殖圈舍氨氣排放占牲畜養(yǎng)殖總氨氣排放的10%~30%。采用合理的建筑設(shè)計(jì)可以降低圈舍的氨氣排放，包括建設(shè)集中的排泄和糞便收集區(qū)域、快速的糞便清除系統(tǒng)、排泄區(qū)的溫度控制以及酸性中和物質(zhì)的使用等措施。建議通過(guò)引入合理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范控制新建養(yǎng)殖場(chǎng)的氨氣排放；對(duì)已有的養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)改造，安裝現(xiàn)場(chǎng)在線氨濃度監(jiān)測(cè)制備，加大對(duì)規(guī)模化養(yǎng)殖氨氣排放的治理和監(jiān)管，切實(shí)降低養(yǎng)殖場(chǎng)的氨氣揮發(fā)。
3）推行規(guī)范化的糞便儲(chǔ)存、堆漚和施用技術(shù)。
中國(guó)目前的牲畜糞便處理傾向于固液分離，堆漚生產(chǎn)有機(jī)肥，減少向水體的排放，常忽略向大氣的氨氣排放。建議推廣應(yīng)用封閉式的糞便貯存、處理和施肥方式，降低糞便儲(chǔ)存、處理和施用環(huán)節(jié)的氨排放。
上述4個(gè)方面建議和措施的實(shí)施，不僅可以控制氨排放引起的大氣污染，還可減輕氮素流失導(dǎo)致的水體富營(yíng)養(yǎng)化、硝酸鹽淋洗引起的地下水污染、大量施用銨態(tài)氮和產(chǎn)銨態(tài)氮肥料導(dǎo)致的土壤酸化、大氣氮沉降增加導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境退化，減少施用氮肥和有機(jī)肥引起的溫室氣體N2O的排放以及氮肥制造過(guò)程中巨大的化石能消耗和碳排放。因此，減少種植和養(yǎng)殖業(yè)的氨排放是一舉多得的舉措，也是治理活性氮大氣和水體污染、保證食物生產(chǎn)安全的根本。
（作者簡(jiǎn)介：巨曉棠，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授；谷保靜，浙江大學(xué)公共管理學(xué)院研究員；蔡祖聰，南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院教授）
中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：《科技導(dǎo)報(bào)》2017年第13期
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