劉學(xué)軍， 沙志鵬， 宋 宇， 董紅敏， 潘月鵬， 高志嶺， 李玉娥， 馬 林， 董文旭， 胡春勝， 王文林， 王 悅， 耿 紅， 鄭云昊， 顧夢(mèng)娜

1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 農(nóng)田土壤污染與防控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100193 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院， 北京 100193 3.北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院， 北京 100871 4.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所， 北京 100081 5.中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所， 北京 100029 6.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071001 7.中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心， 河北 石家莊 050021 8.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所， 江蘇 南京 210042 9.北京市農(nóng)林科學(xué)院， 北京 100097 10.山西大學(xué)環(huán)境與科學(xué)研究所， 山西 太原 030006

20世紀(jì)初期，合成氨工藝(哈伯-博施)的發(fā)明使得全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力得到大幅提升，促成了史無(wú)前例的人口增長(zhǎng)，并解決了全球50%人口的溫飽[1]. 隨著人口持續(xù)增長(zhǎng)，人們對(duì)資源的需求與日俱增[2]. 為保證作物和動(dòng)物產(chǎn)品的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，氮素的投入不斷增加，致使氮素利用效率低下且大量活性氮(如NH3、N2O、NOx和NO3-)進(jìn)入環(huán)境，誘發(fā)了一系列的環(huán)境問(wèn)題[3-5]. 氨是一種重要的活性氮，其主要源于農(nóng)田氮肥施用與畜禽養(yǎng)殖，據(jù)模型估計(jì)，2100年全球氨排放將達(dá)到93×106t(以N計(jì)，下同)，相比2008年增加43%[6]. 氨揮發(fā)是種植業(yè)生產(chǎn)中氮肥損失主要途徑之一，全球施用化肥導(dǎo)致引起的氨排放由1961年的1.9×106t增至2010年的16.7×106t[7]. 基于全球農(nóng)業(yè)氨排放的清單分析發(fā)現(xiàn)，畜禽養(yǎng)殖的氨排放要高于化肥施用，占農(nóng)業(yè)氨排放的65%，其中飼喂和糞污儲(chǔ)藏處置是主要的氨排放環(huán)節(jié)[8]. 我國(guó)氨排放總量在2012年達(dá)到9.7×106t，農(nóng)業(yè)畜牧養(yǎng)殖和氮肥施用分別占51.9%和29.1%[9].

大量氨氣進(jìn)入環(huán)境后會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生諸多負(fù)面影響，例如，揮發(fā)的氨會(huì)通過(guò)大氣干、濕沉降回到陸地和水體，增加了環(huán)境養(yǎng)分輸入造成的水體富營(yíng)養(yǎng)化[10]. 活性氮在陸地生態(tài)系統(tǒng)輸入增加，一方面會(huì)改變植物群落中物種間的競(jìng)爭(zhēng)格局，喜氮植物的數(shù)量增加限制了其他物種的生長(zhǎng)和發(fā)展，從而降低了系統(tǒng)的物種多樣性[11]；另一方面會(huì)造成土壤酸化(由NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3-所造成)[12]. 此外，堿性的氨氣與大氣中的酸性前體物(如SO2、NOx)反應(yīng)形成的銨鹽是二次無(wú)機(jī)氣溶膠的主要形成方式[13]. 二次氣溶膠是大氣顆粒物的主要成分，其與霧霾天氣的發(fā)生和空氣質(zhì)量息息相關(guān).

圖1 我國(guó)氨排放變化趨勢(shì)Fig.1 Changes in ammonia emissions in China

氨排放的管控和治理不僅關(guān)乎氮素資源的高效利用和農(nóng)業(yè)面源污染的控制，還可大幅改善空氣質(zhì)量[14]. 研究表明，在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)域——華北平原，減少50%的大氣氨濃度可顯著降低PM2.5質(zhì)量濃度[15]，同時(shí)隨著氨減排對(duì)空氣質(zhì)量的改善，還可顯著降低由于空氣污染導(dǎo)致的人口死亡率[16]. 從國(guó)外的氨減排經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，1999年，歐洲和北美簽訂的《哥德堡協(xié)議》是最早的針對(duì)氨排放控制的國(guó)際條約，其規(guī)定到2010年公約簽署國(guó)的氨排放量較1990年削減約20%[17]. 在2016年歐盟頒布了新的提案，制定了以2005年為基線的大氣污染物減排目標(biāo)，其中到2020年和2030年氨減排目標(biāo)分別為6%和27%(與2005年相比)[18]. 英國(guó)環(huán)境局2018年發(fā)布的《清潔空氣策略》(Clean Air Strategy)提出了氨減排的目標(biāo)[19]：以2005年為基準(zhǔn)，到2020年氨排放下降8%，到2030年下降16%. 1995年美國(guó)環(huán)境保護(hù)局發(fā)布了《氨排放控制和污染防治方法報(bào)告》(EPA-456R-95-002)，針對(duì)工業(yè)、畜牧業(yè)和種植業(yè)生產(chǎn)中氨排放的關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供相應(yīng)的針對(duì)性抑氨技術(shù)措施[20]. 同時(shí)于1997年啟動(dòng)了National Ambient Air Quality Standards (NAAQS)計(jì)劃，由美國(guó)環(huán)境保護(hù)局設(shè)定時(shí)間表，各州政府制定和實(shí)施農(nóng)業(yè)氨排放管理措施，并限期實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)(PM2.5). 2014年美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)空氣質(zhì)量工作組(USDA Agricultural Air Quality Task Force)提出的官方白皮書闡述了氨氣的環(huán)境行為和潛在治理技術(shù)，并敦促政府加強(qiáng)對(duì)氨排放的管理[21].

在2017年開始實(shí)施的總理基金《農(nóng)業(yè)排放狀況及強(qiáng)化治理方案》課題和2018年《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》[22]中，我國(guó)首次提出了氨減排行動(dòng)計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)了對(duì)農(nóng)業(yè)資源利用效率的改善以及農(nóng)業(yè)氨減排工作的推進(jìn). 當(dāng)前，進(jìn)一步摸清氨排放特征，厘清大氣氨來(lái)源，并梳理潛在的農(nóng)業(yè)氨減排技術(shù)，是我國(guó)治理大氣氨污染的關(guān)鍵基礎(chǔ). 為此，該研究通過(guò)精細(xì)化氨排放清單入手，結(jié)合全國(guó)氨氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和同位素溯源技術(shù)精細(xì)化大氣氨來(lái)源，利用大氣污染模擬系統(tǒng)，定量化農(nóng)業(yè)氨減排對(duì)霾污染(PM2.5)的改善效應(yīng)；通過(guò)整合分析國(guó)內(nèi)外氨減排技術(shù)，構(gòu)建減排技術(shù)清單并明確技術(shù)減排潛力可行性，最后提出農(nóng)業(yè)氨減排政策建議，以期為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)提供有力理論和技術(shù)支撐.

1 大氣氨的來(lái)源與排放特征

1.1 我國(guó)氨排放特征和來(lái)源

我國(guó)氨排放一直維持在較高水平且年際變化不大(見圖1)，氨排放量從2000年的10.30×106t增至2005年的10.96×106t(峰值)，此后有小幅波動(dòng)，2012年降至9.67×106t[9]，2018年小幅回升至9.90×106t. 農(nóng)業(yè)氨排放是我國(guó)氨排放的最主要來(lái)源，約占全國(guó)氨排放總量的80%，其中畜禽養(yǎng)殖業(yè)是我國(guó)氨排放最大的貢獻(xiàn)源，其次是種植業(yè)(農(nóng)田)含氮化肥的施用. 其他排放源包括生物質(zhì)燃燒、人體糞便、化工生產(chǎn)、廢物處理、交通排放、煤炭燃燒等.

從時(shí)間分布來(lái)看，受夏季高溫影響，氨在夏季的排放量高于冬季(見圖2). 研究結(jié)果顯示，冬季(12月—翌年2月)大氣氨排放約占全年排放總量的17%；夏季(6—8月)約占全年的33%，是冬季排放量的2倍左右[23].

圖2 我國(guó)氨排放季節(jié)性變化Fig.2 Seasonal changes in ammonia emissions in China

京津冀及周邊地區(qū)“2+26”城市是我國(guó)氨排放強(qiáng)度較大的區(qū)域，2017年和2018年氨排放量分別為1.56×106和1.41×106t[23]. 其中，農(nóng)業(yè)源氨排放占比超過(guò)80%，種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)NH3排放分別占總量的22%和59%.

1.2 我國(guó)大氣氨濃度特征

基于我國(guó)大氣氨觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)(AMoN-China)，發(fā)現(xiàn)我國(guó)氨濃度較高的地區(qū)集中分布在華北平原(見圖3)，特別是京津冀中南部地區(qū)年均氨濃度高達(dá)13.4 μgm3，其次為西北地區(qū)(10.0 μgm3)，遠(yuǎn)高于中部地區(qū)(5.4 μgm3)、東南地區(qū)(5.1 μgm3)、東北地區(qū)(4.4 μgm3)和西南地區(qū)(3.8 μgm3). 總體而言，地面氨濃度的空間分布與衛(wèi)星觀測(cè)的氨柱濃度和氨排放清單空間分布基本一致，證實(shí)了華北平原是我國(guó)氨濃度最高、氨排放量最大的熱點(diǎn)區(qū)域[24].

圖3 我國(guó)大氣氨濃度的空間分布Fig.3 Spatial distribution of atmospheric ammonia concentration in China

通過(guò)對(duì)北京初冬(農(nóng)業(yè)活動(dòng)減弱)和盛夏(農(nóng)業(yè)排放增強(qiáng))大氣霾污染過(guò)程不同粒徑段樣品的氮穩(wěn)定同位素測(cè)試，發(fā)現(xiàn)了非農(nóng)業(yè)源影響城市氣溶膠銨鹽的強(qiáng)烈信號(hào). 通過(guò)同位素質(zhì)量平衡模型，解析到北京城區(qū)(年尺度上)銨鹽有55%來(lái)自農(nóng)業(yè)排放，而非農(nóng)業(yè)源(機(jī)動(dòng)車、燃煤、氨逃逸)的貢獻(xiàn)也決不能忽視(尤其是在重霾污染期間)[25]. 同位素源解析結(jié)果進(jìn)一步印證了我國(guó)城市觀測(cè)到的高濃度氨氣與局地排放有關(guān)，而與區(qū)域農(nóng)業(yè)源的關(guān)系不大. 如果該結(jié)論具有普適性，這將直接關(guān)系到我國(guó)未來(lái)氨氣減排的策略選擇. 建議未來(lái)進(jìn)一步開展不同區(qū)域的氨氣銨鹽來(lái)源解析，特別是加強(qiáng)氨氣同位素源譜的本地化研究[26].

1.3 氨對(duì)秋冬季霾污染(PM2.5)的影響及其減排效應(yīng)

農(nóng)業(yè)源氨排放作為氨污染的主要來(lái)源，嚴(yán)格的控氨措施技術(shù)上雖可實(shí)現(xiàn)，但面臨較大的經(jīng)濟(jì)成本與糧食安全問(wèn)題，即農(nóng)業(yè)控氨既要保證種植業(yè)和畜牧業(yè)的正常生產(chǎn)，又要在經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低的情況下來(lái)進(jìn)行氨的減排. 考慮到我國(guó)部分地區(qū)還有較嚴(yán)重的酸雨問(wèn)題，氨減排不宜一刀切，重點(diǎn)應(yīng)放在霧霾嚴(yán)重的秋冬季與暫無(wú)酸雨威脅的地區(qū)[27].

1.3.1非洲豬瘟對(duì)大氣氨濃度的影響

2018年下半年非洲豬瘟的爆發(fā)導(dǎo)致全國(guó)畜牧業(yè)生豬飼養(yǎng)量顯著下降(平均降幅在25%以上)，基于氨排放因素估算，豬瘟導(dǎo)致全國(guó)養(yǎng)豬行業(yè)氨的年排放量降低約2×105t，占全國(guó)農(nóng)業(yè)氨排放量的3%. 全國(guó)大氣沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)的結(jié)果[28]表明，2018年7—12月全國(guó)大氣氨濃度比2016年和2017年同期下降約5%；華北平原作為養(yǎng)殖業(yè)集中區(qū)域，大氣氨濃度與2017年同期相比下降了13%. 大氣氨濃度的下降是多因素(包括化肥施用量下降)共同作用的結(jié)果，但豬瘟導(dǎo)致的生豬養(yǎng)殖量下降在其中所起的貢獻(xiàn)不容忽視.

1.3.2華北區(qū)域氨減排對(duì)重污染期間PM2.5的削減效應(yīng)

基于熱力學(xué)模型(ISORROPIA)模擬了華北地區(qū)大氣中氨減排對(duì)削減硝酸根離子的效果[29]，發(fā)現(xiàn)大氣中總氨(氣態(tài)氨和銨根離子)削減40%后，硝酸根離子的峰值濃度被大幅削弱，平均降幅超過(guò)50%，進(jìn)而使PM2.5的峰值濃度下降15%～20%. 因此，華北地區(qū)冬季重污染期間，通過(guò)控制氨排放來(lái)削減PM2.5是有效的. 同時(shí)，硝酸銨下降只會(huì)引起NOx的氧化產(chǎn)物氣態(tài)硝酸濃度的變化，不會(huì)引起前體物NO2的變化. 同理，氨的大幅減排(如減排50%)會(huì)導(dǎo)致硫酸銨轉(zhuǎn)換成硫酸氫銨，不會(huì)影響SO2的濃度. 因此，大幅減氨不會(huì)引起SO2、NO2濃度升高.

2 農(nóng)業(yè)氨減排技術(shù)

2.1 種植業(yè)氨減排技術(shù)

種植業(yè)的氨排放主要源于氮肥施用，施用量、肥料形態(tài)及其施用方法均是影響氨排放的關(guān)鍵因素. 通過(guò)收集全國(guó)尺度種植業(yè)氨排放相關(guān)文獻(xiàn)(1990—2017年)，整合分析了種植業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中潛在的氨減排技術(shù)，通過(guò)技術(shù)減排效率和經(jīng)濟(jì)性構(gòu)建了種植業(yè)氨減排技術(shù)清單(見表1). 從源頭上管控種植業(yè)氮素投入是緩解我國(guó)種植業(yè)氨排放的基礎(chǔ)(數(shù)據(jù)庫(kù)中單季作物施氮量最大值為600 kghm2)，其可降低生產(chǎn)成本、增加氮肥利用效率，但在減肥增效實(shí)踐中應(yīng)該因地制宜，結(jié)合測(cè)土配方施肥合理管控氮肥投入，從而兼顧糧食安全和保護(hù)環(huán)境. 對(duì)于機(jī)械配套和灌溉設(shè)施條件較好的區(qū)域，可采用深施肥(減排效果為45.1%～79.4%)以及施肥后灌溉(減排效果為71.3%～83.4%)等措施來(lái)避免肥料的氨損失；對(duì)于水源匱乏區(qū)域，可構(gòu)建水肥一體化體系，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水-節(jié)肥-控氨的多重效果；秸稈還田技術(shù)在旱地的運(yùn)用中對(duì)氨揮發(fā)影響因還田方式而異，秸稈免耕覆蓋顯著提高土壤脲酶活性，此時(shí)尿素表施顯著增大氨揮發(fā)損失[30]，而在秸稈粉碎混合還田，增強(qiáng)銨氮固定方面具有顯著降低氨揮發(fā)效果[31]. 另外，秸稈通過(guò)高溫?zé)峤庵瞥山斩捝锾?，其施用?huì)強(qiáng)烈影響氨的揮發(fā)，尤其是中酸性生物炭的施用增強(qiáng)了土壤的吸附交換能力可使氨損失降低20.9%～57.7%[32]，但鑒于其生產(chǎn)成本較高，可在一些基礎(chǔ)地力較低的地區(qū)選擇性推廣以達(dá)到固碳、培肥和抑氨的效果. 就氮肥形態(tài)替換來(lái)說(shuō)，增強(qiáng)畜牧業(yè)與種植業(yè)耦合，實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥代替尿素具有較好的氨減排效果，全替代的情況下可減排44.7%～63.6%，部分替代情景下也可減少6%～18.5%的氨排放，但協(xié)調(diào)與降低有機(jī)肥運(yùn)輸?shù)某杀臼峭七M(jìn)有機(jī)肥資源利用的重要前提與措施. 改變不同無(wú)機(jī)氮肥的形態(tài)，如利用銨態(tài)氮肥或硝肥替換尿素可減少8.6%～48.8%的氨損失，但其施用應(yīng)與作物對(duì)氮素形態(tài)的喜好相結(jié)合，在保障氨減排的前提下也要充分考慮其他活性氮排放及其潛在的環(huán)境污染(如硝酸鹽淋洗和氧化亞氮排放). 氮肥增效主要是通過(guò)控制或減緩有效氮素的釋放速率使之與作物的氮素需求特點(diǎn)相匹配，以有效減少活性氮損失. 控釋氮肥總體都有較好的氨減排潛力(46.8%～58.3%). 相較于控釋尿素，尿素與氮素穩(wěn)定劑(如脲酶抑制劑)配施的氨減排效果最好，減排潛力為48.1%～70.4%，其生產(chǎn)成本相對(duì)較低，是值得推廣的氨減排技術(shù)，特別是對(duì)于農(nóng)機(jī)不配套的區(qū)域，簡(jiǎn)單的表施也可在很大程度上降低氨排放. 結(jié)合脲酶抑制劑在典型華北農(nóng)田開展的定位試驗(yàn)，脲酶抑制可減少小麥玉米輪作體系41.4%～96.4%的氨排放，同時(shí)還可以一定程度上緩解氧化亞氮和氮氧化物的排放[33].

表1 種植業(yè)氨減排技術(shù)清單

2.2 畜牧業(yè)氨減排技術(shù)

通過(guò)對(duì)豬、雞、牛糞便管理全鏈條各自的氨減排技術(shù)數(shù)據(jù)的收集以及meta整合分析[34-36]，分別給出了各動(dòng)物類型適宜的氨減排技術(shù)及其減排效果(見表2). 由表2可見：對(duì)于各種動(dòng)物在糞便管理的各階段，均有可行的技術(shù)使氨獲得有效減排；對(duì)于整個(gè)養(yǎng)殖管理鏈條進(jìn)行高效減排的關(guān)鍵在于識(shí)別排放關(guān)鍵階段，采用高效低價(jià)的技術(shù)進(jìn)行減排.

表2 畜禽養(yǎng)殖氨減排技術(shù)清單

同時(shí)對(duì)生豬的深坑式、水泡糞式、墊料式、固液分離式養(yǎng)殖管理模式，以及肉雞墊料式、蛋雞清糞帶式和肉牛大型育肥場(chǎng)模式，總計(jì)7種典型管理模式，結(jié)合氮物質(zhì)流方法核算了各模式全鏈條氨排放結(jié)果，認(rèn)為不同畜種和不同飼養(yǎng)方式下，氨排放關(guān)鍵環(huán)節(jié)不同. 生豬養(yǎng)殖系統(tǒng)氨排放關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要在舍外管理和農(nóng)田利用階段[34]，肉雞墊料系統(tǒng)氨排放關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于舍內(nèi)，蛋雞清糞帶系統(tǒng)由于糞便快速被清出舍外，因而關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于舍外和農(nóng)田階段[35]；對(duì)于肉牛大型育肥場(chǎng)系統(tǒng)，氨排放關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于育肥場(chǎng)上[36]. 因而針對(duì)這些關(guān)鍵環(huán)節(jié)開展減排工作，設(shè)計(jì)相應(yīng)減排組合方案，可以獲得最大效果的全鏈條水平的氨減排效果.

綜合豬、雞、牛3種動(dòng)物的氨減排技術(shù)，結(jié)合對(duì)每種技術(shù)的減排效率、減排原理、其具體適用對(duì)象、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、實(shí)現(xiàn)方法等，構(gòu)建了畜禽養(yǎng)殖氨減排技術(shù)清單. 在糞便管理各階段最為推薦的技術(shù)分別是：飲食上采用低蛋白日糧(減排效率為0～63%)；畜舍內(nèi)采用半漏縫地板(減排效率為11%～40%)和提高清糞頻率(減排效率為0～93%)；外排氣體采用酸洗(減排效率為90%～95%)或生物過(guò)濾器(減排效率為0～86%)，但該技術(shù)需進(jìn)一步降低成本；污水貯存采用塑料薄膜覆蓋(減排效率為74%～100%)和降溫(減排效率為20%～30%)；堆肥過(guò)程推薦使用堆肥尾氣過(guò)濾器(減排效率為36%～94%)，堆放過(guò)程采用覆蓋(減排效率為15%～88%)；施用過(guò)程改表施為注射(減排效率為70%～99%)，固體快速翻耕混施(減排效率為39%～94%).

現(xiàn)行的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)政策、規(guī)范大都基于職業(yè)衛(wèi)生健康、水、固廢污染防治，大氣污染主要從惡臭防治角度考慮. 通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)畜禽圈舍管理環(huán)節(jié)中圈舍封閉、機(jī)械通風(fēng)、外排氣處理，畜禽糞尿儲(chǔ)存與處理環(huán)節(jié)中封閉輸送儲(chǔ)存、固液分離、PVC薄膜覆蓋儲(chǔ)存、密閉倉(cāng)式堆肥等控氨技術(shù)措施與現(xiàn)行的畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)相關(guān)政策、規(guī)范存在一致性，可作為優(yōu)先推廣技術(shù)[37-41].

3 我國(guó)氨減排政策分析、建議及實(shí)現(xiàn)途徑

3.1 我國(guó)氨減排相關(guān)政策和行動(dòng)計(jì)劃

2018年6月，中共中央 國(guó)務(wù)院在《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù) 堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》中提出 “堅(jiān)決打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”，其中第一條是加強(qiáng)工業(yè)企業(yè)大氣污染綜合治理中強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)化工業(yè)企業(yè)無(wú)組織排放管理，推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物排放綜合整治，開展大氣氨排放控制試點(diǎn)”. 同年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃的通知》(國(guó)發(fā)〔2018〕22號(hào))，在二十一條加強(qiáng)秸稈綜合利用和氨減排控制中強(qiáng)調(diào)“控制農(nóng)業(yè)源氨排放，減少化肥農(nóng)藥使用量，增加有機(jī)肥使用量，實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量負(fù)增長(zhǎng). 提高化肥利用率，到2020年，京津冀及周邊地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)在40%以上. 強(qiáng)化畜禽糞污資源化利用，改善養(yǎng)殖場(chǎng)通風(fēng)環(huán)境，提高畜禽糞污綜合利用率，減少氨揮發(fā)排放”[23].

3.2 我國(guó)氨減排政策建議

a) 建立氨氣測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、完善監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系與排放核算標(biāo)準(zhǔn). 針對(duì)現(xiàn)有研究監(jiān)測(cè)評(píng)估方法不統(tǒng)一、結(jié)果可比性差、研究成果碎片化等問(wèn)題，研究建立科學(xué)的、分類型的、系統(tǒng)的觀測(cè)評(píng)估方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；選擇基礎(chǔ)好的觀測(cè)點(diǎn)，補(bǔ)充完善監(jiān)測(cè)設(shè)備與體系，建立統(tǒng)一的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)管理制度，開展不同氣候條件、生產(chǎn)要素等對(duì)氨排放的影響，形成綜合的監(jiān)測(cè)評(píng)估體系，摸清排放底數(shù)，構(gòu)建精細(xì)化排放清單.

b) 氨減排目標(biāo)設(shè)定. 將氨氣(NH3)歸入主要空氣污染物并進(jìn)行針對(duì)性地監(jiān)測(cè)，并頒布官方規(guī)范化的氨排放清單. 在國(guó)家及地方各級(jí)政府層面的環(huán)境治理目標(biāo)規(guī)劃中，針對(duì)各省(自治區(qū)、直轄市)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合各項(xiàng)減排技術(shù)的費(fèi)效比、可操作性、地區(qū)經(jīng)濟(jì)承受能力等，設(shè)定不同地區(qū)農(nóng)業(yè)的氨減排的短期和中長(zhǎng)期目標(biāo)，如可考慮選擇100個(gè)養(yǎng)殖大縣，設(shè)定2025年減排10%、2035年減排30%的目標(biāo)(相對(duì)于2015年)，由政府各部門聯(lián)合監(jiān)督，以保障區(qū)域按減排目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn).

c) 氨污染預(yù)警、源解析和環(huán)境安全評(píng)價(jià)體系建立. 結(jié)合氨減排目標(biāo)和區(qū)域氨排放特征，劃分氨排放重點(diǎn)區(qū)域，加強(qiáng)該區(qū)域的氨監(jiān)測(cè)強(qiáng)度，結(jié)合溯源技術(shù)(如同位素指紋)探明氨污染來(lái)源，進(jìn)行氨氣和PM2.5的同步監(jiān)測(cè)解析區(qū)域氨排放對(duì)霧霾形成的貢獻(xiàn). 對(duì)于部分點(diǎn)源污染區(qū)域及其周邊生態(tài)環(huán)境體系(如森林、草地和水體)進(jìn)行環(huán)境評(píng)估，分析氨污染對(duì)生物多樣性、水質(zhì)等的影響，進(jìn)而有針對(duì)性地提出重點(diǎn)區(qū)域的氨限排標(biāo)準(zhǔn). 同時(shí)根據(jù)氨排放、大氣中二次轉(zhuǎn)化和沉降的特點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域霧霾預(yù)警體系，即時(shí)控制污染期間的氨來(lái)源，如推遲施肥時(shí)間或使用穩(wěn)定性肥料，減少設(shè)施農(nóng)業(yè)通風(fēng)頻次或進(jìn)行棚內(nèi)氨氣回收；增加清糞頻率，堆放和儲(chǔ)藏的糞污進(jìn)行覆蓋等措施，預(yù)警消息可利用手機(jī)APP形式即時(shí)傳達(dá)至相關(guān)村級(jí)行政單位、企業(yè)和中大型種植或養(yǎng)殖戶負(fù)責(zé)人，同時(shí)設(shè)置氨管控督查小組，確保重污染期間氨減排措施的切實(shí)貫徹實(shí)施.

d) 農(nóng)業(yè)氨減排技術(shù)篩選與示范. 篩選主要排放源的減排技術(shù)措施，系統(tǒng)評(píng)估不同減排技術(shù)的效果與成本，構(gòu)建具有區(qū)域針對(duì)性的氨減排技術(shù)列單；結(jié)合區(qū)域主流種養(yǎng)習(xí)慣，細(xì)化氨減排技術(shù)在區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的技術(shù)難點(diǎn)和要點(diǎn)，同時(shí)將有關(guān)技術(shù)規(guī)程對(duì)相關(guān)政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)和農(nóng)戶進(jìn)行普及和商討，明確技術(shù)實(shí)施存在的阻礙；對(duì)部分可行性高和氨減排效果顯著的技術(shù)在京津冀及周邊“2+26”城市、長(zhǎng)三角地區(qū)等國(guó)家大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域，選擇種植和養(yǎng)殖規(guī)模較大、地方有積極性的國(guó)家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展試驗(yàn)示范區(qū)，開展種植業(yè)和畜牧業(yè)氨減排技術(shù)試點(diǎn)，連續(xù)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，評(píng)估區(qū)域氨減排成效，形成可復(fù)制、可推廣氨減排技術(shù)模式和管理機(jī)制，適時(shí)編制全國(guó)種植和畜禽氨排放控制規(guī)劃并向全國(guó)推廣.

3.3 我國(guó)農(nóng)業(yè)氨減排的實(shí)現(xiàn)途徑

a) 建立和完善農(nóng)業(yè)氨排放管理技術(shù)指南，納入到生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程中. 種植業(yè)方面，加強(qiáng)對(duì)科學(xué)施肥的指導(dǎo)、避免過(guò)量施用氮肥是從源頭控制種植業(yè)氨排放的重要措施. 此外，尿素取代碳銨、添加脲酶抑制劑、改性硝態(tài)氮肥、氮肥深施等技術(shù)是經(jīng)廣泛驗(yàn)證、行之有效的控氨措施，結(jié)合費(fèi)效分析，選取適宜施肥技術(shù)，納入到地區(qū)主要類型種植業(yè)的技術(shù)規(guī)程中. 養(yǎng)殖業(yè)方面，宜在推廣應(yīng)用低蛋白日糧、源頭減少氮產(chǎn)生量的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化畜舍與糞便儲(chǔ)存處理環(huán)節(jié)的管理，示范推廣畜舍排放氣體凈化技術(shù)，糞污密閉或覆蓋貯存、種養(yǎng)結(jié)合與糞便深施等技術(shù)，適時(shí)納入到養(yǎng)殖場(chǎng)環(huán)評(píng)、建設(shè)、驗(yàn)收等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、管理辦法和條例中. 通過(guò)政府引導(dǎo)、鼓勵(lì)和監(jiān)督相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)氨減排技術(shù)的大范圍推廣與實(shí)施，尤其是在河南省、山東省、河北省、江蘇省、四川省、陜西省和新疆維吾爾自治區(qū)等排放大省(自治區(qū))優(yōu)先示范.

b) 加強(qiáng)畜禽糞尿的減量、濃縮處理，減小不同類型有機(jī)肥的差異. 我國(guó)種植業(yè)氮素需求量大和養(yǎng)殖業(yè)糞污氮素的大量盈余之間的時(shí)空錯(cuò)位與管理脫節(jié)是當(dāng)前農(nóng)業(yè)養(yǎng)分資源管理的難點(diǎn). 打通種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的養(yǎng)分流通阻礙，推動(dòng)農(nóng)牧結(jié)合，實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥替代化肥是降低農(nóng)業(yè)系統(tǒng)氮素存量、控制氨揮發(fā)的重要途徑. 由于不同類型有機(jī)肥養(yǎng)分活性與有效性差異巨大，如何確定畜禽糞肥的化肥當(dāng)量值是合理施用有機(jī)肥的關(guān)鍵問(wèn)題. 建議通過(guò)加強(qiáng)畜禽糞尿的減量、濃縮等加工處理，既可以大幅增加有機(jī)肥的輻射發(fā)散距離和農(nóng)戶的施用意愿，也可降低不同類型有機(jī)肥養(yǎng)分有效性等方面差異，更好地實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥替代化肥，提高養(yǎng)殖業(yè)糞污氮素的利用.

c) 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械研究，彌補(bǔ)液態(tài)有機(jī)肥施用技術(shù)缺乏的短板. 沼液等液態(tài)有機(jī)肥的施用方式主要是地表噴施、隨水沖施，滴灌等精細(xì)化施用技術(shù)占比仍然較低，因此氨揮發(fā)嚴(yán)重. 液態(tài)有機(jī)肥可通過(guò)條施、混施和注射施用等方式大幅降低氨排放，但受此類施肥機(jī)械小型化不足等影響，液態(tài)有機(jī)肥田間施用難，氨揮發(fā)嚴(yán)重，已成為影響種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)間養(yǎng)分循環(huán)的巨大短板. 因此，通過(guò)資助和補(bǔ)貼以加強(qiáng)液態(tài)有機(jī)肥施肥機(jī)械研制和推廣具有重要的意義.

d) 優(yōu)化區(qū)域布局，實(shí)現(xiàn)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)空間耦合. 我國(guó)農(nóng)業(yè)空間分布不均勻，畜牧業(yè)多集中于東部沿海大城市周圍，而這些區(qū)域種植業(yè)一般以蔬菜和果樹等經(jīng)濟(jì)作物為主，由于經(jīng)濟(jì)作物氮素?cái)y出量低，且有機(jī)肥多已過(guò)量施用，因此消納有機(jī)肥的潛力較小. 與之相比，糧食作物氮素輸出量大，但其集中種植區(qū)與畜禽養(yǎng)殖集中區(qū)不匹配，無(wú)法實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖業(yè)和飼料生產(chǎn)基地間的氮素高效循環(huán)與流動(dòng). 政府應(yīng)充分利用補(bǔ)貼、減稅等經(jīng)濟(jì)手段和排污許可等環(huán)保手段，推動(dòng)種植業(yè)和畜牧業(yè)空間分布上的耦合，增加直接還田利用比例，降低養(yǎng)殖業(yè)糞污存儲(chǔ)時(shí)間，減少糞尿加工和儲(chǔ)藏過(guò)程中氨揮發(fā)和有機(jī)肥運(yùn)輸距離，既提高效率又可降低成本.

4 結(jié)論與展望

a) 通過(guò)精細(xì)化氨排放清單統(tǒng)計(jì)，2000—2018年我國(guó)氨排放經(jīng)歷了先增長(zhǎng)后略有下降并穩(wěn)定在10×106ta的水平，農(nóng)業(yè)源氨排放占80%以上，京津冀及其周邊地區(qū)氨排放強(qiáng)度大.

b) 基于同位素示蹤技術(shù)反向溯源發(fā)現(xiàn)，工業(yè)和交通源氨排放對(duì)在城市大氣氨和銨鹽的貢獻(xiàn)超過(guò)了50%，而農(nóng)業(yè)源的貢獻(xiàn)與其排放量占比不匹配，未來(lái)需加強(qiáng)農(nóng)業(yè)源排放到大氣后的化學(xué)轉(zhuǎn)化和傳輸過(guò)程追蹤，揭示其最終的去向.

c) 通過(guò)模型量化了氨減排對(duì)霾污染(PM2.5)的改善效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)氨減排40%可減少10%～20%的PM2.5峰值濃度，農(nóng)業(yè)尤其是畜牧業(yè)氨減排有助于消弱冬季大氣PM2.5污染峰值.

d) 系統(tǒng)分析了氨減排技術(shù)、明確減排潛力，提出以源頭控氮(氮肥總量和飼料蛋白的削減)為基礎(chǔ)、圈舍空氣凈化和加強(qiáng)糞污貯存處理相結(jié)合的畜牧業(yè)控氨措施，同時(shí)在種植業(yè)生產(chǎn)中強(qiáng)化氮肥深施和肥料優(yōu)化(如用脲酶抑制劑增效氮肥代替普通尿素)可進(jìn)一步提升控氨效果.

e) 結(jié)合我國(guó)氨排放現(xiàn)狀和減排潛力，建議強(qiáng)化大氣氨監(jiān)測(cè)并結(jié)合溯源技術(shù)定量化氨來(lái)源，提出針對(duì)我國(guó)的氨減排目標(biāo)，并加強(qiáng)重點(diǎn)區(qū)域氨減排技術(shù)的推廣和示范，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)提供理論和技術(shù)支撐.