氨会导致空气中细颗粒物的形成,但控制它的排放目前并未得到许多国家的重视。发表在最新一期《科学》上的一项研究指出,如果能减少粗放农业生产活动中过量施用的氮肥,可以经济有效地减少氨的产生,帮助削减雾霾。不过,有学者在评论该研究时指出,模型输入的氨排放清单可能不准确,在实际应用本研究结论时,还需要结合目标区域的现状具体分析。
自1909年德国化学家弗里茨·哈伯找到利用氮气和氢气合成氨(NH3)的方法、并推向工业化生产之后,人类的农业模式发生了天翻地覆的变化。氮肥的过量使用,除了造成水体富营养化、地下水污染、土壤酸化、土壤次生盐渍化外,还促成了雾霾“元凶”细颗粒物(直径小于或等于2.5微米的颗粒物,即PM2.5)的生成。
不同于化学性质极其稳定的氮气,由氮肥挥发而成的氨气因化学性质活泼而被称为“活性氮(reactive nitrogen,Nr)”,此外,“活性氮”还包括来自工业排放和化石燃料燃烧的氮氧化物(NOx),它们是细颗粒物形成的重要前体物。
11月5日,由浙江大学、北京大学、欧洲委员会(European Commission)、英国生态水文中心(UK Centre for Ecology & Hydrology)等机构组成的研究团队在《科学》(Science)上发表的一篇论文指出,全球细颗粒物污染治理中,农业氮减排是一种经济高效的手段。
为了确定活性氮对细颗粒物浓度的贡献,研究人员首先引入了一项名为“氮贡献率(N-share)”的新指标。结果发现,从1990年-2013年,全球的氮贡献率从30%增加到了39%,其中氨排放对细颗粒物浓度的贡献率由1990年的25%增加到了2013年的32%,而氮氧化物的贡献率则从17%增加到了28%。
在确定活性氮对细颗粒物浓度的贡献之后,研究人员结合全球疾病负担数据,评估了全球范围内与活性氮排放相关的福利损失。1990年到2013年,由活性氮排放产生的细颗粒物造成的生命损失年从1950万年增加到了2330万年,其中氨的贡献从1630万年增加到了1930万年,氮氧化物的贡献则从1140万年增加到了1620万年。
利用GAINS模型(温室气体-空气污染相互作用和协同效应综合评估模型),研究人员对各国削减活性氮排放的措施成本及收益进行了分析,结果发现通过削减氨排放带来的社会收益远远大于所付出的成本:全球削减氨排放的平均成本为1.5美元/kg NH3-N,而带来的社会收益则可达6.9美元/kg NH3-N——收益是成本的4.6倍。
对于这一研究的结论,华南理工大学环境与能源学院教授袁自冰认为需要结合目标区域的现状进行具体分析。“我国部分地区存在较多的非农业源氨排放,其排放控制的成本效益与农业源是存在显著差异的。此外,本研究结论很大程度上受模型输入氨排放清单不准确度的影响,而降低氨排放因子和活动水平数据的不确定度是科学界面临的难题之一。”