NASA卫星助力研究全球四大农业区氨污染情况

作者: 2017-06-30 10:11 来源:
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317日,美国马里兰大学的研究团队发布首份针对美国、欧洲、印度和中国等全球4个主要农业生产地区氨污染情况开展的长期研究结果。研究发现,2006-2016年这些地区的氨浓度总体均呈逐年上升趋势,但增长原因不尽相同[1],[2]。该研究结果可为制定农业地区氨及其副产物污染控制政策提供参考。

研究人员利用美国国家航空航天局(NASA卫星上搭载的大气红外探测器的测量数据,分析了4个地区氨浓度增加的原因。尽管各地区具体情况略有不同,但大体上氨浓度增加与作物肥料、动物排泄物、大气化学变化和土壤温度变化有关。

1)美国大气氨浓度增加与酸雨计划的实施有关。美国的化肥施用量近年没有大幅增长,化肥施用方式也没有发生重大变化。但20世纪90年代初期,美国在《清洁空气法》修正案中提出酸雨计划,对二氧化硫和氮氧化物的排放进行了限制性规定,目的是减少酸雨的发生。由于酸雨可以中和大气中的氨,因此酸雨减少是氨浓度增加最合理的解释。

2)欧洲大气氨浓度增加与二氧化硫排放控制和动物排泄物管制有关。欧洲大气中的氨浓度相对最低,然而,尽管欧洲的化肥施用量有所减少,大气氨浓度整体趋势仍略有上升。2008年,欧盟出台《环境空气质量标准及清洁空气法案》,限制二氧化硫和氮氧化物排放,并实施动物排泄物整治措施。大气中的二氧化硫浓度降低是欧洲大气氨浓度增加的主要原因。

3)印度大气氨浓度的增加在一定程度上被二氧化硫和氮氧化合物排放所掩盖。印度是全球大气氨浓度最高的国家,其化肥施用量和动物排泄物均不断增长。由化肥施用量增加引起的氨排放量增加,可能与二氧化硫和氮氧化物排放的增加同时发生,结果导致排放到大气中的氨被部分抵消,进而造成细粒态气溶胶浓度增加。但印度大气氨浓度增速比其他地区慢,研究人员认为这与南亚地区独特的季风气候有关:印度德里在每年6月至9月间的降水量约占全年的80%,使得土壤温度显著升高[3],导致氨浓度增加;而冬季里土壤缺乏水分,抑制了氨的产生和释放。

4)中国大气氨浓度增加主要源于农业活动扩大和二氧化硫管控措施。2002年以来,中国农业活动范围不断扩大,氨肥施用量和动物排泄物中氨的排放量急剧增加,导致大气氨浓度上升。同时,中国十一五计划期间规定控制二氧化硫排放,十二五计划期间规定控制二氧化硫和氮氧化物排放,这在很大程度上降低了大气中的氨与二氧化硫等中和的概率,结果导致大气中的氨浓度增加。此外,该研究发现氨过量导致的大气气溶胶增加是北京冬季雾霾发生的主要成因之一。

研究人员还将上述地区氨浓度增加的一部分原因归结为气候变化,这些地区的土壤呈逐年升温趋势,而氨气更容易从温暖的土壤挥发出来。研究人员希望这份长期研究结果可以帮助政策制定者平衡农业与环境保护之间的关系,制定相应措施减少对氮的生物地球化学循环的破坏,从而改善空气质量。                                   (范唯唯)



[1] NASA Satellite Identifies Global Ammonia ‘Hotspots’. https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-satellite-identifies-global-ammonia-hotspots

[2] J. X. Warner, R. R. Dickerson, Z. Wei, et al. Increased atmospheric ammonia over the world's major agricultural areas detected from space. Geophysical Research Letters, 2017. DOI: 10.1002/2016GL072305

[3] 降雨增加土壤湿度,在夏季高温作用下增加土壤温度

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