大气氨工业源及其影响-新论

大气NH 3的工业源主要包括与能源消耗有关的化石燃料燃烧、工业加工（非燃烧源）和交通。估算能源消耗的NH 3排放的研究非常有限且不确定性大（如A.F.Bouwman等人［17］、M.Sutton等人［43］、K.Barrett［42］）。其原因可能是，跟畜禽养殖和氮肥施用等农业源相比，与能源消耗相关的NH3排放量非常少，在大尺度下甚至可以忽略不计，因而未得到充分重视。然而，越来越多的证据表明，机动车的NH3排放，是城市内部NH 3的一个重要来源。

交通源NH 3的生成和排放，与20世纪70年代以来汽车工业引入三元催化器（threeway catalytic converters，TWC）以减少NO x排放密切相关［44-50］。具体产生过程包含2个步骤：首先是水汽和汽车排放的CO生成H 2，即

其次，产生的H 2与NO（公式35-10）或者与NO和CO一起（R35-8），在催化器表面生成NH 3，即(www.xing528.com)

重型柴油车也需要减少NO x排放。与汽油车不同的是，它采用的是选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）技术，将尿素溶液作为还原剂喷入车辆排气系统后产生NH 3。这虽然也会造成排气管的NH 3排放，但不是汽车自身生成的NH 3，而是属于NH 3逃逸或泄露（ammonia slip或escape）［51］。其具体工作原理如下：

美国EPA估计，2006年全美约有8%的NH 3排放，来源于机动车等移动源［52］。Sutton等人［42］的研究表明，这一比例在英国约为12%。虽然远低于农业源的贡献，但要考虑以下几方面的因素，机动车NH 3排放对二次无机气溶胶的贡献不容忽视［52，53］：①空间分布，畜禽养殖和肥料施用散布于广阔的农业区，而机动车集中于面积相对狭小的城市区域；②农业活动如播种施肥，具有极大的季节性波动，而城市机动车除了有明显的日变化（如早晚通勤高峰）以外，在季节尺度上几乎没有变化；③如前所述，农业源排放的强度对温度、湿度等环境气象因子的变化极为敏感，这也是通常夏季NH 3浓度大于其他季节的原因，但是这个问题不存在于机动车的NH 3排放中；④NH 3一旦排放，其大气寿命（滞留时间）仅为数分钟到一两天，依据气象条件，最远也仅可传输数千米。虽然缺乏相关的实测证据，但是不难推断，排放量巨大而处于城市外围的农业源NH 3，缺乏以气态形式直接传输至城市的能力。有学者提出气态NH 3可利用“蚱蜢效应”（简而言之就是“排放-传输-沉降-再排放-再传输-再沉降”）作较长距离的传输［54，55］。这种理论与NH 3的双向交换特性似乎相符，但依然停留在理论假设阶段。考虑到NH 3的垂直梯度大（集中于近地表），传输量在传输过程中由于沉降和植被吸收会不断衰减，即便在传输沿途有可能得到新的补充，但这对拥有大量硬质地表的大都市外围而言，长距离传输的可能性依然较低。⑤当NH 3转化为颗粒态NH 4+后，可随大气作数百数千千米甚至更长距离的传输。然而，农村地区相对缺少NH 3中和成核的条件。城市作为能源密集和人口聚集之地，其NO x和SO 2浓度普遍较农村地区为高。换言之，城市大气普遍富含NO x和SO 2，因而产生自城市内部的NH 3排放（包括机动车的NH 3排放），有机会充分转化为二次无机气溶胶，从而影响城市的空气质量。