關(guān)于大氣中的氨氣，第一份全球性的長期衛(wèi)星研究揭開了世界上四個(gè)最具農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的地區(qū)這一“熱點(diǎn)”污染物的面紗。使用來自NASA大氣紅外探測器(AIRS)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，美國馬里蘭大學(xué)領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，2002—2016年，氨濃度在美國、歐洲、中國和印度穩(wěn)步上升。

這項(xiàng)研究發(fā)表在近期的《地球物理研究通訊》上，還描述了各地區(qū)大氣氨含量增加的可能原因。盡管各地具體情況不盡相同，但大體上說，氨的增加與作物肥料、畜禽廢棄物、大氣化學(xué)變化、增溫土壤有關(guān)系。

大氣氨含量增加與空氣、水質(zhì)量差相關(guān)。研究結(jié)果或有助于啟迪人們控制農(nóng)業(yè)地區(qū)氨污染、氨副產(chǎn)品的管理策略。

馬里蘭大學(xué)大氣和海洋科學(xué)專家Juying Warner表示，“從地面測量氨是困難的，但團(tuán)隊(duì)開發(fā)的以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的方法使我們更有效、更準(zhǔn)確地追蹤它。我們希望這一結(jié)果更好地幫助人們進(jìn)行氨排放管理。”

氣態(tài)氨是地球氮循環(huán)的一個(gè)自然部分，但過量氨對(duì)植物有害，并降低空氣和水質(zhì)量。在對(duì)流層，它與硝酸、硫酸反應(yīng)，形成危害人體健康的硝酸鹽顆粒;進(jìn)入湖泊、溪流和海洋，造成富營養(yǎng)化，形成低氧水平的“死亡地帶”。

“很少有氨是從排氣管、煙囪中來的，主要是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，來自肥料、畜牧。”馬里蘭大學(xué)教授Russell Dickerson說，“它對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。在切薩皮克灣氨污染中，大氣中的氨貢獻(xiàn)了1/4，造成了富營養(yǎng)化，導(dǎo)致了使牡蠣、藍(lán)蟹和其他野生動(dòng)物生活變困難的‘死亡地帶’”。

該研究中涉及的每個(gè)主要農(nóng)業(yè)區(qū)2002—2016年的氨增加都有著不同的原因。例如美國，沒有經(jīng)歷肥料使用量的大幅增加或化肥施用方式的重大變化，但Warner、Dickerson等人發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)90年代通過立法來減少酸雨竟意想不到地增加了大氣中的氨，因大氣中的酸通常會(huì)去除氨。

在4個(gè)主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，歐洲經(jīng)歷了最戲劇性的氨含量變化。研究人員認(rèn)為，這很大程度上是因?yàn)閷?duì)富氨肥料的成功限制和改善動(dòng)物糞便處理的做法。另外和美國一樣，也與大氣中酸性物質(zhì)有關(guān)。

中國大氣中氨增加的原因復(fù)雜且互相作用。該研究者認(rèn)為，限制二氧化硫——硫酸的關(guān)鍵前體的努力或許是一個(gè)責(zé)任因素。但中國從2002年開始也大力拓展了農(nóng)業(yè)活動(dòng)，增加了含氨肥料和動(dòng)物糞便中氨的排放量。農(nóng)業(yè)土壤變暖也與氨增加有關(guān)。

“氨增加讓懸浮顆粒著陸中國，而它是北京冬季厚厚的霧霾的主要貢獻(xiàn)者。”Warner說，“肉類日漸成為中餐飲食一個(gè)更受歡迎的部分。隨著飲食由素食為主向肉食轉(zhuǎn)變，氨排放量將繼續(xù)上升。”

在印度，化肥的大量使用加上牲畜糞便累積，導(dǎo)致了世界上最高濃度的大氣氨。但研究人員也注意到，氨增加的速度沒有其他地區(qū)快。他們認(rèn)為可能是由于酸雨前體的排放量增加。

研究人員將所有上述地區(qū)氨增加的一部分原因歸于氣候變化。氨更容易從溫暖的土地里揮發(fā)出來，而每個(gè)地區(qū)的土壤自2002年以來呈現(xiàn)出一年年變暖的趨勢。

“這些分析為我們假設(shè)一段時(shí)間內(nèi)大氣究竟發(fā)生了什么提供了第一份證據(jù)。”Warner表示，“我們希望從其他來源如聯(lián)合極軌衛(wèi)星系統(tǒng)獲得更多數(shù)據(jù)，以便將來建立更清晰的畫面。”

Warner、Dickerson等人希望更好地了解大氣中的氨后，幫助政策制定者平衡高需求的農(nóng)業(yè)與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。

Dickerson表示，人口日益增長，食物特別是肉食需求也在上升，這意味著農(nóng)民和牧場主需要更多的肥料，也就造成了干凈的空氣和水更難以維持，“智慧農(nóng)業(yè)的實(shí)踐或許可減少排放溫室氣體，幫助避免不利影響”。

(王方編譯)

Juying Warner供圖