丘陵区稻田氨气排放、近源沉降及大气转化示意图。课题组 供图
氨气是大气中含量最高的碱性气体，主要来自于农田氮肥施用及畜禽粪便导致的氨挥发。氨气与酸性气体反应会形成大气气溶胶，因此它也是一种大气污染物。中国科学院亚热带农业生态研究所土壤生态与环境课题组近日发布的一项研究成果，揭示了亚热带丘陵区排放氨气近源沉降特征。
近年来，我国有关通过减少氨气排放来控制大气气溶胶污染的呼声越来越高。氨气化学性质活泼、粘滞性强，能够较快从大气向地表沉降而清除。农业源在氨排放清单中占比较大，但农业排放的氨气是否全部进入大气亟待评估。
据介绍，我国亚热带丘陵区山多地少，稻田、蔬菜地多分布在山谷地带，茶园、果园等分布在山间，而养殖场也往往傍山而建。这种农田、养殖场与周边自然生态系统相依存在的格局，可能使氨气较平原区存在较高的近源沉降比例。我国亚热带丘陵区具有较高的氨气排放强度，但近期的观测结果表明，我国亚热带丘陵区的大气氨气浓度不高，这间接表明亚热带丘陵区可能存在较高的氨气近源沉降特征，但目前还没有直接的试验证据。
上述课题组基于前期建立的氨气近源沉降研究方法，选择亚热带丘陵区双季稻田为研究对象，研究了农田排放氨气的去向和沉降过程。结果表明，在一处0.6公顷的连片稻田，下风向100米范围较高的氨气浓度主要出现在施用基肥和追肥后15天。随着距稻田距离的增加，下风向大气中氨气浓度呈指数下降。稻田下风向100米范围内氨气沉降量约占挥发量的80%，表明近源沉降是亚热带丘陵区稻田排放氨气的重要清除机制。该机制大幅减少了农业排放氨气进入大气的总量，应该在清单编制过程中予以考虑，以期客观评价农业排放对大气污染的潜在影响。
课题组还对丘陵区典型集约化养猪场（年存栏量平均为8900头）长达一年的氨气近源沉降进行研究，结果表明，距养猪场500米范围内，氨气月平均浓度范围为14到1200微克每立方米，氨气浓度随着距养猪场距离的增加呈指数衰减，且具有明显的季节性变化规律，夏季浓度最高、冬季最低，且与气温呈显著正相关；养殖场500米范围内，氨气的月沉降量在92至1400公斤（以纯氮量计），占到月氨气排放量的4.1%至14%。
该研究还表明，一年中养殖场的氨气总排放量和近源沉降量分别为63吨和5.4吨，氨气年近源沉降占到氨气年排放的8.6%。这表明集约化养殖场是重要的氨气排放源，氨气近源沉降对养殖场周边产生较高的氮输入，从而会对养殖场周边生态系统产生重要影响。而集约化养殖场周边较低的近源沉降比例，也表明集约化养殖场排放的氨气大部分会进入大气，从而对大气氨污染具有重要贡献。
该项研究成果分别发表在《环境研究快报》和《大气与海洋科学快报》上。该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、中国科学院科技服务网络计划项目和中国科学院青年创新促进会等基金的支持。
相关论文信息：https://doi.org/10.1088/1748-9326/ac3603
https://doi.org/10.1080/16742834.2020.1738208
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