大气氨的主要来源:农业与大气气溶胶

就全球大尺度而言，大气NH 3的最主要来源为农业源。19世纪中期工业革命以来，全球人口加速增长（图35-1），人类对肉蛋制品的需求，促使畜禽养殖规模迅速扩大，并朝集约化方向发展。1960—2000年期间，世界人口翻一番，同期家养畜禽数量增长3倍［1］。现代农业的迅速发展，又导致化肥使用量急速增长。20世纪中期以来，绝大部分合成氨用于化肥生产［2］。全球现今有一半人口依靠氮肥所生产的粮食得以存活［3-5］。以中国［6-11］、印度［12-14］等为代表的发展中国家在经济上的迅速发展，进一步促使全球畜禽养殖业和化肥工业的生产规模扩大。因此，畜禽养殖和化肥施用是当今大气NH 3的最主要来源。

图35-1　1800—2080年间世界人口的变化（彩图见图版第20页，也见下载文件包，网址见正文14页脚注）

表35-1是基于W.H.Schlesinger和A.E.Hartley、F.Dentener和P.Crutzen、A.F.Bouwman［15-18］等人的研究结果编制的全球范围大气NH 3的排放清单。从表中可知，人为源占全球NH 3排放总量的约80%。

表35-1　全球大气NH3排放清单的3个不同研究之对比

a原文中为1012gN；b Schlesinger和Hartley［1 5］将野生动物纳入自然排放一类的排放；c主要指燃煤。
*Mt：百万吨。

以上论文所提供的数据缺乏时效性。一些研究机构和组织不定期更新多种空间尺度下包括NH 3在内的各种污染物排放量。如NitroEurope［19］^[1]研究计划关注从局地至区域尺度上的N流通平衡［20］（http：／／www.nitroeurope.eu）。全球大气研究排放数据库（Emissions Database for Global Atmospheric Research，EDGAR；http：／／edgar.jrc.ec.europa.eu／）提供了全球人为NH 3的排放总量及其栅格化空间的分布数据。EDGARv4.0^[2]的排放清单所采用的排放因子，基于技术进步而不断得以修正。以此数据库为基础，图35-2和图35-3分别展示了1970—2005年间全球NH 3排放总量和各主要排放源的贡献比例［21］。由图35-2可见，全球大气NH 3的排放总量由1970年的27 000 kt NH 3--N增加到2005年的48 400 kt NH 3 N，平均每年的排放量增加量为621.6 kt NH 3 N。由图35-3可见，①包括燃烧和非燃烧过程在内、与能源相关的排放源贡献占比，其变化范围在4.4%（即1970年的1 180 kt NH 3 N）到8.3%之间（即2005年的4 030 kt NH 3 N）；②畜禽养殖（包括粪便处理和农田施用）所占比重的变化范围在34.1%（即2005年的16 500 kt NH 3 N）到42.3%（即1975年的11 400 kt NH 3 N）之间；③化肥施用所占比重的变化范围，在31.8%（即1970年的9 750 kt NH 3 N）到46.5%（即2005年的22 500 kt NH 3 N）之间；④生物质燃烧（包括萨王纳^[3]、农业秸秆、森林和草原等的燃烧）所占比重的变化范围在11.0%（即2005年的5 320 kt NH 3--N）到21.5%（即1970年的5 810 kt NH 3 N）之间。就2005年而言，农业源（48 400 kt NH 3 N）占NH 3的年排放总量为80.6%；其次是生物质燃烧，占11.0%；再次是包括工业在内的能源部门，占8.3%。就地区而言，约一半排放量来源于亚洲。美国、南美、欧洲、俄罗斯和亚洲作为农作物生产集中的地区，其农业相关的NH 3排放量占全球NH 3排放总量的70%。亚洲的氮肥施用所释放的NH 3，贡献了全球NH 3总排放量的30%，是该类排放源之全球排放量的60%。(www.xing528.com)

图35-2　全球1970—2005年间NH3排放总量的年际变化趋势（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

资料整理自EDGAR数据库，http：／／edgar.jrc.ec.europa.eu／。

图35-3　全球1970—2005年间各排放源对NH3排放总量的贡献（彩图见图版第20页，也见下载文件包，网址见正文14页脚注）

资料整理自EDGAR数据库，http：／／edgar.jrc.ec.europa.eu／。