亞熱帶丘陵區排放氨氣近源沉降特征獲揭示

丘陵區稻田氨氣排放、近源沉降及大氣轉化示意圖。課題組 供圖

　　氨氣是大氣中含量最高的堿性氣體，主要來自于農田氮肥施用及畜禽糞便導致的氨揮發。氨氣與酸性氣體反應會形成大氣氣溶膠，因此它也是一種大氣污染物。中國科學院亞熱帶農業生態研究所土壤生態與環境課題組近日發布的一項研究成果，揭示了亞熱帶丘陵區排放氨氣近源沉降特征。

　　近年來，我國有關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。氨氣化學性質活潑、粘滯性強，能夠較快從大氣向地表沉降而清除。農業源在氨排放清單中占比較大，但農業排放的氨氣是否全部進入大氣亟待評估。

　　據介紹，我國亞熱帶丘陵區山多地少，稻田、蔬菜地多分布在山谷地帶，茶園、果園等分布在山間，而養殖場也往往傍山而建。這種農田、養殖場與周邊自然生態系統相依存在的格局，可能使氨氣較平原區存在較高的近源沉降比例。我國亞熱帶丘陵區具有較高的氨氣排放強度，但近期的觀測結果表明，我國亞熱帶丘陵區的大氣氨氣濃度不高，這間接表明亞熱帶丘陵區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證據。

　　上述課題組基于前期建立的氨氣近源沉降研究方法，選擇亞熱帶丘陵區雙季稻田為研究對象，研究了農田排放氨氣的去向和沉降過程。結果表明，在一處0.6公頃的連片稻田，下風向100米范圍較高的氨氣濃度主要出現在施用基肥和追肥后15天。隨著距稻田距離的增加，下風向大氣中氨氣濃度呈指數下降。稻田下風向100米范圍內氨氣沉降量約占揮發量的80%，表明近源沉降是亞熱帶丘陵區稻田排放氨氣的重要清除機制。該機制大幅減少了農業排放氨氣進入大氣的總量，應該在清單編制過程中予以考慮，以期客觀評價農業排放對大氣污染的潛在影響。

　　課題組還對丘陵區典型集約化養豬場（年存欄量平均為8900頭）長達一年的氨氣近源沉降進行研究，結果表明，距養豬場500米范圍內，氨氣月平均濃度范圍為14到1200微克每立方米，氨氣濃度隨著距養豬場距離的增加呈指數衰減，且具有明顯的季節性變化規律，夏季濃度最高、冬季最低，且與氣溫呈顯著正相關；養殖場500米范圍內，氨氣的月沉降量在92至1400公斤（以純氮量計），占到月氨氣排放量的4.1%至14%。

　　該研究還表明，一年中養殖場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%。這表明集約化養殖場是重要的氨氣排放源，氨氣近源沉降對養殖場周邊產生較高的氮輸入，從而會對養殖場周邊生態系統產生重要影響。而集約化養殖場周邊較低的近源沉降比例，也表明集約化養殖場排放的氨氣大部分會進入大氣，從而對大氣氨污染具有重要貢獻。

　　該項研究成果分別發表在《環境研究快報》和《大氣與海洋科學快報》上。該研究獲得國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目、中國科學院科技服務網絡計劃項目和中國科學院青年創新促進會等基金的支持。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac3603

　　https://doi.org/10.1080/16742834.2020.1738208