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氨減排怎么牽住“牛鼻子”?
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《中共中央 國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》(以下簡稱《意見》)提出,到2025年,京津冀及周邊地區大型規?;B殖場氨排放總量比2020年下降5%。


早在2020年9月 的國務院常務會議上,加強農牧業生產中的氨排放治理已被提上議事日程。此次《意見》為何對京津冀及周邊地區養殖場提出要求?氨排放研究經歷了怎樣的歷程?減排有何難點?


我國的氨排放量需要引起重視


氨(NH3)在大多數人的印象里,“刺激性”妥妥地排在第一位。大家認為,它除了有點味道,幾乎人畜無害,畢竟它是許多食物和肥料的重要成分。但這,不是事實。


北方自進入秋冬季以來,霧霾天氣仍不時“造訪”。在濕度較大的冬季,往往可監測到硫酸鹽濃度暴增的現象。這些高濃度的硫酸鹽,主要來源于大氣中的二氧化硫。


不是說氨嗎,與二氧化硫有什么關系?


中科院大氣物理所研究員王躍思解釋道:“1體積水能溶解700體積的氨,這意味著當大氣濕度增高時,氨更容易與水進行反應,水又吸收了二氧化硫和二氧化氮,變成液相的亞硫酸和亞硝酸。在合適的氧化反應條件下,亞硫酸、亞硝酸就會轉化成硫酸、硝酸,與氨發生中和反應,生成顆粒態的硫酸銨、硝酸銨,成為了PM2.5?!?


PM2.5就這樣和氨產生了連接,而需要引起重視的是,在近20年時間里,我國是氨排放大國。


中國農業大學資源與環境學院教授、國家大氣重污染攻關聯合實驗室首席專家劉學軍告訴記者,最新的排放清單結果顯示,2000年-2018年,我國氨排放基本穩定在950萬噸-1100萬噸之間,2005年達到峰值。2018年排放990萬噸左右,其中來自農業的氮肥施用和畜禽養殖的貢獻分別約為30%和50%,其余20%來自土壤本底、生物質燃燒、人體排泄、交通源和城市廢棄物排放等。


根據我國統計年鑒的數據推算,2020年我國氨排放仍維持在960萬噸左右,約為歐美國家排放總量(二者之和)的兩倍。


“目前,京津冀地區氮沉降每平方公里每年達6.1噸?!蓖踯S思說。這意味著,由于土壤鹽堿化嚴重,大氣中的氨含量多于酸性氣體。只要還有酸性氣體排放,就有足量的氨隨時等待與之發生反應,生成源源不斷的顆粒物。


農業氨從霧霾深處走到明處


在中國知網將“氨排放”作為檢索關鍵詞可以發現,我國的氨排放研究最早可追溯到上世紀90年代,起步并不算晚。


但直到霧霾成因機理明晰后,氨排放在環境污染中的“推手”角色才逐漸浮出水面。那么此前,研究氨排放主要側重于解決什么問題?


眾所周知,氨是化肥工業和基本有機化工的主要原料,氮元素在植物生長中的作用不可或缺,能夠增加葉綠素,促使樹木生長茂盛。過去,我國研究氨排放主要側重于解決農業生產(包括農田和養殖業)中氨揮發損失定量化、優化施肥、提高氮肥高效利用效率與減少氨排放等問題。


一言以蔽之,就是怎樣將化肥利用率最大化。


“我記得1997年前后,中國科學院南京土壤所的朱兆良院士組織國內專家寫過一個報告,很重要的一個結論就是如果把不合理的過量施氮降下來,可以為農民節省幾百億元的投入成本,并避免造成上千億元的生態環境代價,其中農田氨排放是農田氮損失的重要途徑?!眲W軍說。


霧霾問題出現之后,研究重點放在氨排放的大氣環境(包括氨沉降與二次顆粒物)與人體健康效應等方面,也開展了一些農業氨減排的技術列單以及在典型地區(如河北省邯鄲市)農業氨減排區域落地等工作。


今年,浙江大學教授谷保靜和北京大學研究員張霖團隊等,在Science上合作發文,發現在全球尺度同樣減排50%的情景下,減氨的費效比遠高于氮氧化物減排。因此,未來氨減排空間較大。


“目前,氨排放研究領域的難點主要有兩方面,首先是如何精準溯源,新的研究表明城市地區非農業源氨排放被低估,但如何精準溯源這些氨排放源是未來氨研究領域一個很大的挑戰?!眲W軍表示。


其次是氨排放的精準控制。在排放源清晰的情況下,如何實現農田和養殖業等氨排放的精準管控,也是研究工作的重中之重,即如何使得各種氨的減排技術真正落地,具備可操作性(成本低、操作簡便易行)。尤其在目前碳達峰碳中和背景下,如何同時實現氨排放控制與溫室氣體減排或土壤增碳有機結合,是未來一段時期的新挑戰。


未來的減排路徑


讓我們回到《意見》中定位的“京津冀及周邊地區”,即華北平原。


華北平原面積為31萬平方公里,其中耕地面積約占全國耕地面積的23%,是我國玉米、小麥等糧食作物的主產區。據清華大學開發的中國多尺度排放清單模型分析,華北平原2017年的氨排放量約占全國氨排放的23.7%,氨濃度高于其他地區。


造成這一問題的根源,在于華北平原典型的小農戶經營模式。


近年來,由于農業生產利潤低,農村勞動力向城市輸入,農戶對農田管理愈加忽視,形成高氮投入和管理粗放的狀態,造成施肥后大量的氨揮發損失。


為破解這一難題,2019年以來,中國農業大學院士團隊專家和心連心肥料公司成員作為技術支撐,在河南省曲周縣開展了“農業面源污染治理減少農業氨排放”的試點工作。通過在小麥上施用新型肥料——含脲酶抑制劑肥,1.6萬畝試點田共節肥28.1%,降低氨排放47.8%,增產9%。


作為試點工作的重要成員之一,劉學軍表示,這一模式可以在華北地區大面積推廣,前提是短期內需要給農戶提供一定的政府補貼,以減輕農民的負擔(因為含脲酶抑制劑肥價格稍高于普通尿素)。


當然,由于其肥效高,施肥量可以比農民傳統推薦量低15%-20%。這樣一來,肥料實際成本的增加非常有限。從長遠來看,隨著新型肥料生產規模的擴大,成本也會趨于降低,肥料補貼可以逐步取消。


那么,《意見》為何將重點放在大型規?;B殖場?


“嚴格意義上來說,大型規?;B殖場屬于點源,相對容易采用新技術來控制氨的排放??梢詮娘暳吓浞絻灮?,如采用低蛋白配方,飼養舍結構優化,有機肥密閉管理等環節實現氨的減排?!眲W軍認為,京津冀及周邊地區大型規?;B殖場由于有較強的經濟實力,一些氨減排技術有望在這些養殖場(如德青源集團)得以優先應用,具有很強的示范性和可操作性。而且5%的氨減排目標相對容易實現。


需要指出的是,目前養殖場氨減排效果的精準評估仍有一定技術困難。相對而言,監測養殖場內外大氣氨濃度變化相對較為容易。


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