導(dǎo)讀
氨（NH3）作為大氣中堿性氣體，在霧霾形成中起著關(guān)鍵性作用，從源頭上控制NH3 排放，對(duì)降低大氣二次無(wú)機(jī)鹽及PM2.5 濃度水平，控制霧霾污染，大幅提升空氣環(huán)境質(zhì)量尤為重要。農(nóng)業(yè)源NH3 排放是大氣中人為源NH3 的主體，其主要來(lái)源于農(nóng)田施肥和畜禽養(yǎng)殖。因此，總結(jié)農(nóng)業(yè)源NH3 排放國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，分析NH3 排放影響因素，對(duì)于了解其NH3 排放過(guò)程與特征，進(jìn)而針對(duì)性提出控制措施具有重要意義。為此，就農(nóng)田施肥和畜禽養(yǎng)殖NH3 排放影響因素的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥料類型、土壤理化性質(zhì)、田間氣象要素和施肥方式是影響農(nóng)田施肥NH3 排放的主要因素；畜禽飼料性質(zhì)、禽舍環(huán)境和清糞模式是影響畜禽養(yǎng)殖NH3排放的主要因素。
目前，農(nóng)田施肥NH3 排放研究主要是從農(nóng)田氮地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程和糧食增產(chǎn)需求角度開(kāi)展，而畜禽養(yǎng)殖NH3 排放研究主要從職業(yè)衛(wèi)生健康角度開(kāi)展，上述研究缺乏以NH3 排放環(huán)境暴露風(fēng)險(xiǎn)為目的的考量。因此，開(kāi)展以環(huán)境空氣為排放界面的農(nóng)業(yè)源NH3 排污系數(shù)研究，制定農(nóng)業(yè)源NH3 排放清單，并基于環(huán)境暴露風(fēng)險(xiǎn)，明確農(nóng)業(yè)源NH3 排放優(yōu)先控制區(qū)域，最終可為環(huán)境管理部門制定農(nóng)業(yè)源NH3 排放分區(qū)控制技術(shù)體系、策略與路線圖以及標(biāo)準(zhǔn)與政策法規(guī)提供理論依據(jù)。
背景
近些年來(lái)，我國(guó)霧霾天氣頻發(fā)，引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)，在細(xì)顆粒物（PM2.5）形成過(guò)程中，氣態(tài)氨（NH3）扮演著重要角色，對(duì)霧霾的形成起著關(guān)鍵性作用。一方面，NH3 作為大氣中唯一的堿性氣體，是大氣PM2.5 形成的重要前體物，NH3 能與二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）等反應(yīng)生成硫酸銨和硝酸銨等細(xì)粒子是PM2.5 關(guān)鍵性成分。另一方面，在NH3 參與下細(xì)粒子的生成速度明顯加快，當(dāng)NH3 充足時(shí)，NH3 的氣相或者非均相反應(yīng)會(huì)提高氣態(tài)前體物的轉(zhuǎn)化率和二次無(wú)機(jī)鹽的生成率，引起銨根（NH4+）和硫酸根（SO42-）等細(xì)粒子組分大幅度增加。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家PM2.5 控制實(shí)踐表明，在SO2 和NOx 基本得到控制的情況下，通過(guò)對(duì)NH3 排放進(jìn)行同步削減，可以大幅度降低大氣環(huán)境中PM2.5 濃度，實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量的大幅提升。可見(jiàn)，從源頭上控制NH3 的排放，進(jìn)而減少NH3 與酸性氣體（SO2、NOx 等）反應(yīng)，最終減少NH4+ 濃度，對(duì)降低大氣二次無(wú)機(jī)鹽及PM2.5 濃度水平、控制霧霾污染和提升環(huán)境空氣質(zhì)量顯得尤為重要。
人為源是大氣中NH3 的主要來(lái)源，人為源主要包括農(nóng)業(yè)源NH3 排放、生物質(zhì)燃燒排放以及其他源排放。農(nóng)業(yè)源NH3 排放是大氣中人為源NH3 的主體，占全球人為源排放總量的90%。農(nóng)業(yè)源NH3 排放主要來(lái)源于農(nóng)田施肥和畜禽養(yǎng)殖，其中，農(nóng)田施肥NH3 排放約占農(nóng)業(yè)源NH3 排放總量的40%，畜禽養(yǎng)殖約占50%。因此，總結(jié)農(nóng)業(yè)源NH3 排放特別是農(nóng)田施肥和畜禽養(yǎng)殖NH3 排放國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，分析NH3 排放影響因素，對(duì)于了解NH3 排放過(guò)程與特征，進(jìn)而針對(duì)性提出控制措施具有重要意義。基于此，筆者就主要農(nóng)業(yè)源NH3 排放影響因素的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，并提出今后的研究展望。
1 農(nóng)田施肥
1.1農(nóng)田環(huán)境因素
<土壤理化性質(zhì)>
土壤理化性質(zhì)對(duì)農(nóng)田的NH3 揮發(fā)具有重要影響，主要表現(xiàn)在2 個(gè)方面。一方面，土壤理化性質(zhì)通過(guò)調(diào)控吸附-解吸作用影響表層土壤NH3 揮發(fā)底物液相中NH4+ 濃度，進(jìn)而影響表層土壤的NH3 揮發(fā)過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，質(zhì)地黏重的土壤中NH3 揮發(fā)小于質(zhì)地粗松的土壤，表明土壤黏粒對(duì)NH4+ 具有較強(qiáng)的吸附作用，可以有效降低土壤液相中NH4+ 濃度，從而減少表層土壤NH3 揮發(fā)。土壤陽(yáng)離子交換量對(duì)土壤NH3 揮發(fā)有一定的抑制作用，不同陽(yáng)離子對(duì)NH4+ 吸附-解吸作用的影響存在差異，當(dāng)有作物吸收時(shí)，Ca2+ 和Na+ 的存在有利于土壤中礦物吸附的銨氮釋放，從而促進(jìn)表層土壤NH3 揮發(fā)，而K+ 則會(huì)阻止釋放，減少NH3 揮發(fā)。
另一方面，土壤理化性質(zhì)通過(guò)直接或間接調(diào)控土壤液相中NH4+ 與NH3 轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系，進(jìn)而影響土壤NH3 揮發(fā)過(guò)程。其中，土壤pH 值是調(diào)控此反應(yīng)體系的主導(dǎo)因子，是影響農(nóng)田NH3 揮發(fā)的一個(gè)重要因素。隨pH 值升高，液相中NH4+ 比例升高，NH3 揮發(fā)的潛力隨之增大，進(jìn)而增加NH3 的排放率。研究發(fā)現(xiàn)，尿素的NH3 揮發(fā)量會(huì)隨著土壤pH 值的升高而增加，與酸性水稻土相比，在含有較多游離碳酸鈣的石灰性土壤中尿素的NH3 揮發(fā)量更大。在pH 值為5.4 的菜地土壤，NH3 揮發(fā)損失率小于0. 4%，而在pH 值為7. 7 的菜地土壤，高氮施肥條件下NH3 揮發(fā)損失率達(dá)17. 1%。
土壤有機(jī)質(zhì)對(duì)上述NH3 揮發(fā)的2 個(gè)作用過(guò)程都存在一定影響。有機(jī)質(zhì)對(duì)NH4+ 吸附能力較強(qiáng)，降低NH4+ 濃度，從而減少NH3 揮發(fā)；但也有研究指出，有機(jī)質(zhì)能阻礙NH4+ 進(jìn)入黏土礦物的固定位置，減少NH4+ 晶穴固定，增加游離態(tài)NH4+，進(jìn)而增加NH3 的揮發(fā)；同時(shí)，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤在礦化過(guò)程中，具有釋放過(guò)多NH4+ 的潛力，也會(huì)增加NH3 排放。另外，在土壤腐殖質(zhì)形成過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，降低土壤pH 值，進(jìn)而減小NH3 揮發(fā)潛力。土壤含水量則會(huì)影響肥料在土壤中的轉(zhuǎn)化過(guò)程，如碳銨的溶解和尿素的水解等過(guò)程，進(jìn)而影響NH3 揮發(fā)。過(guò)高或過(guò)低的含水量都會(huì)減少NH3 揮發(fā)。過(guò)高的含水量會(huì)降低土壤液相中NH4+ 濃度，土-氣界面濃度梯度減小，NH4+ 擴(kuò)散作用減弱，NH3 揮發(fā)量降低；過(guò)低的含水量則削弱碳銨溶解和尿素的水解，進(jìn)而制約NH3 揮發(fā)。此外，土壤水分的散失過(guò)程也會(huì)影響NH3 揮發(fā)。研究發(fā)現(xiàn)土壤水分保持穩(wěn)定，無(wú)水分散失時(shí)，NH3 揮發(fā)量?jī)H占施氮量的1%。
<氣象因素>
影響農(nóng)田NH3 揮發(fā)的氣象因素主要有風(fēng)速、溫度、降水和日照。在田間，NH3 揮發(fā)一般隨風(fēng)速增大而增多。研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)田NH4+ 與NH3 總濃度以及pH 值和溫度等各方面的差異不大的情況下，風(fēng)速差異導(dǎo)致農(nóng)田NH3 揮發(fā)量存在顯著差異。但是，田間NH3 揮發(fā)與風(fēng)速之間的關(guān)系不一定呈線性關(guān)系。通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NH3 揮發(fā)隨風(fēng)速增大到一定數(shù)值后，就不再隨風(fēng)速增大而增加。此外，風(fēng)速受到大氣和水體的穩(wěn)定狀態(tài)、地面粗糙度的影響，進(jìn)而會(huì)影響NH3 揮發(fā)速率。例如，良好的植被覆蓋可以減緩?fù)寥辣韺拥娘L(fēng)速，同時(shí)也可能部分地增加對(duì)NH3 的吸收。
溫度是影響農(nóng)田NH3 揮發(fā)的一個(gè)重要?dú)庀笠蛩亍Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)，pH 值大致不變情況下，在5~35 ℃ 范圍內(nèi)，溫度每上升10 ℃，NH4+ 溶解率增加約 1 倍，液相中NH3 揮發(fā)速率也隨溫度增大。此外，隨著溫度的升高，施用尿素的農(nóng)田土壤中脲酶活性增強(qiáng)，加快了尿素的水解，其同時(shí)分解的養(yǎng)分在被作物吸收之前就以NH3 形式損失。溫度對(duì)不同類型氮肥的NH3 排放影響還存在差異，碳銨受環(huán)境溫度變化的影響最大，溫度每升高1 ℃，NH3 排放增加0.44%; 尿素次之，為0.35%，其他含氮化肥受溫度變化的影響較小。較高的溫度會(huì)加速肥料中NH4+ 溶于土壤水的過(guò)程，同時(shí)會(huì)降低NH3 在液相中的溶解度，進(jìn)而增加NH3 揮發(fā)。
降雨主要是通過(guò)雨水下滲將肥料帶入深層土壤，增加NH4+ 被土壤顆粒吸附或植株吸收的機(jī)會(huì)和上升到土壤表層的阻力，從而間接減少NH3 揮發(fā)損失。灌溉和降水起到相同作用，會(huì)加速肥料下滲并稀釋肥料。施肥后，光照通過(guò)提高土壤溫度可增加NH3 揮發(fā)量。溫度、濕度、日照和風(fēng)速還會(huì)影響施用糞肥的蒸發(fā)過(guò)程，蒸發(fā)一方面會(huì)促進(jìn)NH3 揮發(fā)，另一方面，過(guò)度的蒸發(fā)會(huì)使糞肥干燥而形成一層自然蓋膜，會(huì)抑制糞肥的NH3 揮發(fā)過(guò)程。
1.2肥料類型
<傳統(tǒng)氮肥>
廣泛使用的氮肥包括尿素、碳銨、硝銨和硫胺等，我國(guó)以尿素和碳銨施用最為廣泛，分別占氮肥總量的69%和26%。氮肥利用率較低是各國(guó)化肥施用中面臨的主要問(wèn)題，氮肥利用率大約為30%~35%，損失率平均達(dá)45%。各種氮肥由于自身的理化性質(zhì)不同，在施用后其NH3 排放強(qiáng)度亦存在差異。碳銨是所有氮肥中最易揮發(fā)的，超過(guò)30%的氮以NH3 揮發(fā)方式損失，是NH3 的一個(gè)重要排放源。尿素由于需經(jīng)過(guò)2~3 d 脲酶水解作用才能轉(zhuǎn)化為碳酸銨，相對(duì)于碳銨氨的揮發(fā)損失要小，但要高于其他類型氮肥的NH3 揮發(fā)率。由于尿素每年的施用量巨大，農(nóng)田施用尿素造成的NH3 排放是農(nóng)田施肥NH3 排放的主要來(lái)源。尿素和碳銨施肥NH3 排放占農(nóng)田施肥NH3 排放總量的64. 3%和
26. 5%。硫銨和硝銨NH3 揮發(fā)性更低，往往只有＜10%的氮以NH3 形式揮發(fā)。
<緩控釋肥料>
緩控釋肥的作用旨在提高化肥利用率，減少因施肥而造成的污染。緩控釋氮肥按照其溶解性釋放特征通常分為包膜緩控釋氮肥和非包膜緩控釋氮肥2 種類型。相比于普通尿素，以物理障礙為控制因素的包膜緩控釋氮肥NH3 排放削減顯著，可減少30%以上NH3 排放。包膜緩控釋氮肥施入土壤后，包膜材料可阻隔膜內(nèi)尿素與土壤脲酶的直接接觸并阻礙膜內(nèi)尿素溶出過(guò)程所必需的水分運(yùn)移，可以顯著減少田間的銨氮濃度，尤其是稻田水層中銨氮濃度，導(dǎo)致參與NH3 揮發(fā)的底物顯著減少，這是降低土壤NH3 揮發(fā)的最重要因素。另外，包膜緩控釋氮肥對(duì)脲酶活性的影響時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，土壤脲酶活性明顯低于普通尿素，減少了尿素的水解，可運(yùn)移銨氮的量隨之減少，進(jìn)而減少田間NH3 揮發(fā)量。以化學(xué)、生物為主要緩控釋機(jī)理的非包膜緩控釋氮肥中含有一小部分無(wú)機(jī)氮（銨態(tài)氮），施入土壤后，這部分無(wú)機(jī)氮首先釋放出來(lái)，同時(shí)也會(huì)存在NH3 揮發(fā)，而其余的氮素為多形態(tài)的有機(jī)氮，需要在土壤微生物的作用下經(jīng)過(guò)一定時(shí)間才能被礦化，增加了植物氮肥吸收效率，從而減少NH3 排放，但與包膜緩控釋氮肥相比，其NH3 減排作用還有一定差距。雖然緩控釋肥對(duì)NH3 排放有一定的削減作用，但是由于其成本過(guò)高且包膜材料殘留土壤而污染環(huán)境，緩控釋肥目前并未大規(guī)模應(yīng)用。
<農(nóng)作物有機(jī)肥>
農(nóng)作物有機(jī)肥是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中極為重要的肥料來(lái)源，其中，在我國(guó)秸稈還田的施行最為廣泛。秸稈還田一般與化肥配合施用，與單施化肥相比，秸稈與氮肥混合施用于稻田（水田）NH3 揮發(fā)增加18.2%～20.6%，在水田中，由于秸稈和作物阻礙了肥料下滲，導(dǎo)致NH3 揮發(fā)增加。秸稈與氮肥混合施用于玉米田（旱田）NH3 揮發(fā)卻減少0.37%～1.17%，一方面，秸稈配施化肥增加了石灰性土壤的尿素水解速率，縮短了尿素的NH3 揮發(fā)時(shí)間，導(dǎo)致旱田NH3 排放減少，另一方面，秸稈減少了肥料與大氣接觸面積，降低了地表風(fēng)速，從而抑制NH3 揮發(fā)。
1.3田間施肥
<施肥量>
NH3 揮發(fā)與施氮量顯著相關(guān)，減少施氮量22%~44% 可降低NH3 揮發(fā)損失20.2%~35.3%。我國(guó)是世界第1 大氮肥消費(fèi)國(guó)，氮肥用量占全球氮肥用量的30%。美國(guó)和歐盟農(nóng)業(yè)氮肥施用強(qiáng)度分別為69 和124 kg·hm-2，我國(guó)農(nóng)業(yè)施氮量平均為150~250 kg·hm-2，遠(yuǎn)高于國(guó)際公認(rèn)的安全施用上限，其中，以中東部和東南部地區(qū)施肥強(qiáng)度最大，平均高達(dá)350 kg·hm-2。
<施肥方式>
耕作與施肥模式影響作物對(duì)氮素的吸收，從而對(duì)NH3 揮發(fā)過(guò)程影響顯著。施肥方式主要分為表層撒施和覆土深施2 類。人工表面撒施肥料不僅會(huì)造成嚴(yán)重的NH3 揮發(fā)損失，而且在施氮量上難以控制且很難均勻撒施。如將尿素撒施在地表，常溫下需經(jīng)4～5 d 轉(zhuǎn)化過(guò)程才能被作物吸收，大部分氮素在被植物吸收之前已通過(guò)NH3 揮發(fā)損失，利用率只有30%左右，而將銨態(tài)氮通過(guò)深施置于還原態(tài)土壤中能顯著降低NH3 的揮發(fā)損失。我國(guó)《化肥使用環(huán)境安全技術(shù)導(dǎo)則》也指出氮肥覆土深施時(shí)，可通過(guò)土壤膠粒對(duì)銨離子的吸附作用，減少NH3 的揮發(fā)損失。英國(guó)國(guó)家NH3 減排措施評(píng)價(jià)體系模型顯示，氮肥表面撒施導(dǎo)致NH3 排放最大。我國(guó)冬小麥表施方式下的尿素NH3 揮發(fā)損失率最高達(dá)46.08%，而深施和表施結(jié)合灌溉處理方式下的NH3 揮發(fā)損失率則分別為6.24%和3.75%，表明氮肥深施是減少農(nóng)田NH3 揮發(fā)量、提高淹水稻田氮肥利用率的有效途徑。
此外，其他因素，如作物類型、作物生長(zhǎng)階段對(duì)NH3 揮發(fā)過(guò)程也存在影響。研究發(fā)現(xiàn)，水稻、玉米施肥后的NH3 揮發(fā)損失率分別為30%~39%和11%～48%。
2 畜禽養(yǎng)殖
2.1飼料
飼料中50%～70%的氮以糞氮和尿氮方式排出體外，其中，所含尿素可水解為碳銨，并以NH3 形式揮發(fā)至大氣中。畜禽糞便中的含氮物質(zhì)主要是飼料中蛋白質(zhì)在動(dòng)物消化道中通過(guò)各種酶的作用分解的氨基酸。可見(jiàn)，飼料蛋白質(zhì)供給量對(duì)NH3 的排放影響顯著。研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)豬日糧中粗蛋白水平每降低1%，氮排泄量平均可減少8%，NH3 排放量可降低10%；在豬的不同生長(zhǎng)階段，分別降低日食中粗蛋白質(zhì)含量和增加基礎(chǔ)氨基酸含量，可以減少NH3 排放15%～20%。
飼糧中粗纖維比例對(duì)糞便中NH3 排放也存在影響。研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加適量的粗纖維可以有效地減少糞污中NH3 排放。在日糧中粗纖
維比例由12.1%增加到18.5%，豬場(chǎng)NH3 排放可減少40%。但是，若飼料中添加過(guò)高的粗纖維則導(dǎo)致豬排泄物增多，并增強(qiáng)糞污的黏性，則會(huì)增加NH3 排放。飼料中谷物類型也可影響NH3 排放。育肥豬飼料中添加部分小麥，可以減少約40%NH3 排放。
此外，在飼料中添加酸性添加劑、沸石、益生菌、酶制劑、酸制劑和絲蘭提取物等，也可降低畜禽NH3 排放。在飼料中添加一定的硫酸鈣、苯甲酸和脂肪酸可以有效降低動(dòng)物尿pH 值，分別可減少NH3 排放5%、20%和25%。在飼料中加入1%～2%的低比例天然沸石，最多可減少33% NH3 排放。在豬飼料中添加0.05%~0.2%的含有枯草桿菌和芽孢桿菌的益生菌添加劑可使NH3 排放減少50%。
2.2禽舍環(huán)境
畜禽圈舍是畜禽NH3 排放的重要節(jié)點(diǎn)，圈舍NH3 排放量約占畜禽全周期排放總量的30%~55%。畜禽圈舍結(jié)構(gòu)影響圈舍內(nèi)的溫度、濕度等環(huán)境因子，進(jìn)而影響圈舍的NH3 排放。NH3 排放量與周圍的溫度呈正相關(guān)。溫度可以直接影響NH3 排放，較高溫度能提高脲酶活性，促進(jìn)糞便中含氮物質(zhì)分解釋放NH3 。此外，溫度也間接影響牲畜排泄行為進(jìn)而影響NH3 排放。研究發(fā)現(xiàn)，在恒定的通風(fēng)條件下封閉豬舍內(nèi)的溫度從10 ℃ 上升到20 ℃，NH3 排放量增加2 倍；當(dāng)溫度從17 ℃ 上升到28 ℃時(shí)，每天每頭豬NH3 排放量從12.8 g 增加到14.6 g。由于NH3 水溶解度很高，故濕度與NH3 排放量呈反比，但與溫度和通風(fēng)相比，濕度對(duì)NH3 排放影響并不顯著。
增加通風(fēng)頻率可提高禽舍的NH3 排放量，降低禽舍內(nèi)NH3 濃度。在封閉式育肥豬舍中，當(dāng)通風(fēng)頻率提高到3 倍，由于溫度下降，NH3 排放量只增加25%，舍內(nèi)NH3 濃度降低3 倍。而在非封閉式育肥豬舍，通風(fēng)頻率提高5 倍，由于溫度幾乎沒(méi)有下降，NH3 排放也相應(yīng)增加5 倍。禽舍進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的位置對(duì)排放影響不大。對(duì)于大規(guī)模的封閉式管理的養(yǎng)殖場(chǎng)，如豬場(chǎng)、雞場(chǎng)等，對(duì)廢氣進(jìn)行收集，若采用酸式洗滌器或生物滴濾器對(duì)其進(jìn)行處理可減少5%～30% NH3 排放。
2.3糞便清理模式
存積在禽舍內(nèi)的糞、尿是舍內(nèi)NH3 釋放的最主要來(lái)源，及時(shí)清理可顯著降低舍內(nèi)NH3 濃度。根據(jù)圈舍地板模式，清糞方式一般設(shè)計(jì)為干清糞、機(jī)械清糞和水沖清糞等。研究發(fā)現(xiàn)，水沖清糞模式下沖洗頻率、時(shí)間以及水壓影響NH3 排放量。漏縫地板結(jié)合水沖清糞的斜坡禽舍，每天多次沖水，可以減少30%的NH3 排放量。在實(shí)心地面禽舍不
斷地用水沖洗糞溝，可以減少70% 的NH3 排放量。在育肥豬舍內(nèi)，漏縫地板結(jié)合水沖清糞的斜坡禽舍若采用“V”型排污溝設(shè)計(jì)可減少50%的NH3 排放量，若使其坡度從1%增加到3%，NH3 釋放量可減少17%。機(jī)械刮板清糞方式對(duì)豬場(chǎng)NH3 排放量并沒(méi)有顯著影響。刮板清除糞尿時(shí)地板表面殘留部分糞尿，反而增加了釋放NH3 的地板面積。在深坑育肥豬舍，與整個(gè)育肥階段糞污清理1 次相比，若每2 周清糞污1 次可有效減少20%的NH3 排放量，每周清理可減少35%的NH3 排放量，每2~3 d 清糞污1 次可減少46%的NH3 排放量。但是，沖洗后的污水若不及時(shí)處理，溶解于水中的NH3 還會(huì)進(jìn)行二次釋放。
2.4畜禽糞便還田
畜禽糞便還田方式分直接利用與加工利用2 種，直接利用是畜禽糞尿經(jīng)發(fā)酵處理后直接施用，加工利用則是將糞便經(jīng)脫水除菌后加工為商品有機(jī)肥施用，目前在我國(guó)直接施用占絕大部分。畜禽糞便還田NH3 排放主要受畜禽糞便理化性質(zhì)的影響，若含水率低、總氮尤其是銨態(tài)氮含量高的糞便還田，NH3 排放量高。研究發(fā)現(xiàn)，相較于肉雞糞和牛糞，蛋雞糞干重高，對(duì)應(yīng)有機(jī)質(zhì)和總氮尤其是銨態(tài)氮含量也高，若將其施用于農(nóng)田，NH3 排放顯著高于前者。較干的糞便在土壤中的下滲率低，特別是在低滲透率的土壤上施用干重高糞肥，NH3 排放量占氮流失的比例最大。稀釋糞肥則可加快糞肥向土壤下滲進(jìn)而減少參與NH3 排放的銨態(tài)氮含量，研究表明，與施用未稀釋的糞肥相比，施用稀釋一定比例的糞肥可以有效減少25%~50%的NH3 排放量。但是，過(guò)量施用稀釋糞肥既會(huì)導(dǎo)致土壤含水率飽和，又會(huì)降低糞肥在土壤中的下滲速率，這可能抵消稀釋糞肥減少的NH3 排放。
畜禽糞便的pH 值對(duì)NH3 排放影響顯著。在10~30 ℃ 之間，當(dāng)糞肥pH 值為7 時(shí)，只有不到1%的銨態(tài)氮以NH3 形式釋放到空氣中，當(dāng)pH 值為10 時(shí)，超過(guò)50%的銨態(tài)氮經(jīng)NH3 揮發(fā)散失。酸化糞肥是減少NH3 排放的一個(gè)有效措施。研究發(fā)現(xiàn)，將施用的牛糞pH 值從7 降至5~6.5 之間，可以降低
NH3 排放30%~98%，將豬糞pH 值降低到6.5和5.5，分別可減少NH3 排放49. 4% 和92. 3%。
此外，畜禽糞便還田的施用方式也會(huì)影響NH3 排放，目前主要的還田方式包括帶狀施肥、表面播撒、牽引式軟管和地下注射等，后2 種方式只適用于液態(tài)糞肥。我國(guó)糞肥主要還田方式還是表面播撒。由于糞肥在施用后24 h 內(nèi)會(huì)出現(xiàn)明顯的NH3 排放過(guò)程，其中，50%的NH3 在施用后6 h 即排放出來(lái)。因而，表面播撒或牽引軟管施肥后，及時(shí)覆土或翻耕可以有效減少NH3 揮發(fā)。相比于其他施肥方式，地下注射方式可以減少70%~80%的NH3 揮發(fā)量，但運(yùn)行成本較高。
3 總結(jié)與展望
總的來(lái)看，目前針對(duì)農(nóng)田NH3 排放研究主要是基于2 個(gè)需求開(kāi)展的。
（1）農(nóng)田氮地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程一直是全球變化研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。農(nóng)田NH3 揮發(fā)過(guò)程作為大氣氮的一個(gè)主要來(lái)源及農(nóng)田氮循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，已成為科學(xué)界關(guān)注的一個(gè)重要領(lǐng)域。研究者通過(guò)野外觀測(cè)或室內(nèi)模擬，在定量分析農(nóng)田NH3 揮發(fā)量的基礎(chǔ)上，探討農(nóng)田施肥NH3 揮發(fā)過(guò)程及影響因素，揭示自然過(guò)程和人類活動(dòng)對(duì)NH3 揮發(fā)影響的驅(qū)動(dòng)機(jī)制，評(píng)估NH3 揮發(fā)在天氣和氣候、生物地球化學(xué)循環(huán)方面的作用。
（2）基于糧食增產(chǎn)需要，研究者通過(guò)開(kāi)發(fā)各類施肥技術(shù)以減少農(nóng)田NH3 揮發(fā)來(lái)提高氮肥使用效率。而針對(duì)畜禽養(yǎng)殖NH3 排放研究主要從職業(yè)衛(wèi)生健康角度開(kāi)展，大多是基于源防控原理，從飼料、禽舍環(huán)境和糞便清理模式等方面開(kāi)展禽舍內(nèi)部濃度控制研究。上述研究缺乏以NH3 排放環(huán)境暴露風(fēng)險(xiǎn)為目的的考量，農(nóng)田施肥及畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)各個(gè)過(guò)程均會(huì)導(dǎo)致NH3 排放，但其排放通量尚不明確，其排放引起的區(qū)域環(huán)境質(zhì)量下降風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境影響機(jī)制尚不清楚，導(dǎo)致無(wú)法明確農(nóng)業(yè)NH3 排放優(yōu)先控制區(qū)域，給環(huán)境管理部門針對(duì)性制定分區(qū)域的農(nóng)業(yè)源NH3 排放控制策略、標(biāo)準(zhǔn)與政策法規(guī)帶來(lái)很大困難。因此急需廣泛、全面、深入地開(kāi)展相關(guān)基礎(chǔ)調(diào)查和研究工作。
2015 年，我國(guó)修訂《大氣污染防治法》，基于環(huán)境空氣質(zhì)量，第七十四條從最高立法層面，已明確提出控制農(nóng)業(yè)NH3 排放。為此，基于農(nóng)業(yè)源氮物質(zhì)流，以NH3 排放全過(guò)程控制為原則，就農(nóng)業(yè)源NH3 排放的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，開(kāi)展以環(huán)境空氣為排放界面的農(nóng)業(yè)源NH3 排污系數(shù)研究，著重辨析NH3 排放關(guān)鍵影響因素，從源頭、過(guò)程和末端揭示農(nóng)業(yè)源NH3 排放特征與規(guī)律，調(diào)查畜禽養(yǎng)殖NH3 排放現(xiàn)狀，從有機(jī)肥、化肥、緩控釋肥配施、精準(zhǔn)施肥和覆土深施等方面構(gòu)建農(nóng)田NH3 排放最佳防控技術(shù)體系，從飼喂、畜禽圈舍、糞污存儲(chǔ)和糞肥土地利用等方面構(gòu)建畜禽養(yǎng)殖NH3 排放最佳防控技術(shù)，并對(duì)上述技術(shù)進(jìn)行生態(tài)效益和社會(huì)效益評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)能與現(xiàn)有環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式有機(jī)結(jié)合的全過(guò)程綜合防控技術(shù)體系。通過(guò)制定農(nóng)業(yè)源NH3 排放清單，開(kāi)展生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，基于環(huán)境暴露風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，明確農(nóng)業(yè)NH3 排放優(yōu)先控制區(qū)域，最終為環(huán)境管理部門制定農(nóng)業(yè)源NH3 排放分區(qū)控制技術(shù)體系、策略與路線圖以及標(biāo)準(zhǔn)與政策法規(guī)提供理論依據(jù)。
作者：王文林 劉波 韓睿明 王燁 劉筱 徐喬 李文靜 唐曉燕
作者單位：環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，南通大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，南京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院
來(lái)源：生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào) 2016年06期
中國(guó)鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)自：微信號(hào) 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)
(掃一掃，更多精彩內(nèi)容！)
