副標題：財新特稿回顧   2015-12-12 14:18   來源：財新網(wǎng)　　記者：孔令鈺

　　中國多數(shù)大中城市近年比過去有了更多的灰霾或霧霾。在媒體宣傳下，不少公眾幾乎能背出PM2.5的五大來源：機動車尾氣排放、工業(yè)污染、燃煤污染、施工揚塵以及外來污染。
　　這不是中國空氣污染答案的全部。
　　國內(nèi)多位科學家告訴財新記者，還有一個重要污染源，一直被社會忽視，卻是中國空氣污染拼圖中極重要的一塊，更是PM2.5指數(shù)被持續(xù)推高的重要密碼——氨氣污染。
　　氨，NH3，無色氣體，惡臭，極易溶于水，是制造化肥、炸藥的重要原料。氨與酸反應生成的銨鹽，其質(zhì)量濃度是科學家衡量氨對空氣以及PM2.5影響的方法之一。
　　最主要的兩種銨鹽——硫酸銨、硝酸銨——在PM2.5中的占比能有多高？多年從事PM2.5源解析研究的中科院大氣物理所研究員王躍思對財新記者披露稱：從全國平均水平來看，在輕污染天氣中，兩者的質(zhì)量濃度總和大約占PM2.5的20%以下，但在重污染天里，則劇升至40%以上。
　　更多學者的研究支持這一看法：重污染天氣中，硫酸銨、硝酸銨的質(zhì)量總和約占PM2.5的40%-60%，越嚴重的污染天氣，比例越高。
　　在讓人掩鼻的壞空氣中，氨是PM2.5中絕大多數(shù)二次顆粒物形成的根本原因。
　　這要從PM2.5源解析說起。PM2.5成因復雜，既包括燃燒煙塵等直接排放的一次顆粒物，也包括污染物在大氣中進行化學反應后生成的二次顆粒物。二次顆粒物正是靜穩(wěn)天氣時形成灰霾的主要貢獻者之一，是空氣治理的最大難點。
　　二次顆粒物在PM2.5中所占比例隨季節(jié)變化而不同，冬季約占30%-40%，夏季約60%-70%。硫酸銨、硝酸銨等銨鹽是二次顆粒物的最主要組成部分。
　　硫酸銨、硝酸銨等的形成，需要空氣中有足夠多的氨氣。問題由此而生：中國空氣中大量的氨氣從何而來？
　　學者指出，中國農(nóng)業(yè)大量施用氮肥以及持續(xù)擴大的禽畜養(yǎng)殖業(yè)是氨污染的最大來源，城市周邊工業(yè)氨排放也是原因之一。
　　北京大學環(huán)境學院教授宋宇等人的研究發(fā)現(xiàn)，2006年中國的氨排放總量為980萬噸，已經(jīng)超過北美與歐洲的總和。并且，在過去20年間，中國一直是全球最大的氨排放國家。
　　另一項權(quán)威研究來自哈佛大學的F.Paulot等人。他們對2005年-2008年的全球氨排放監(jiān)測顯示，中國每年的氨排放量約為1020萬噸，美國約340萬噸，歐盟約為376萬噸。
　　2013年，F(xiàn).Paulot和同事在《環(huán)境科技》雜志發(fā)表論文稱，僅統(tǒng)計美國食品出口，食品生產(chǎn)過程中每排放1公斤氨會造成約100美元的經(jīng)濟損失，年損失總額約為360億美元，與此相比，美國年出口食品凈值僅為235億美元。
　　惡劣空氣已在中國引發(fā)嚴重的健康問題，室外空氣污染致死、致癌、致病，已為科學證實。作為空氣污染重要推手的氨污染，無疑是又一大健康威脅。
　　更嚴重的問題在于，盡管中國近年開始走上環(huán)境治理之路，但氨污染并不在治理之列。
　　在中國空氣治理的全國布局中，控制燃煤總量，提升油品質(zhì)量和機動車排放裝置，加強工廠脫硫脫硝，綜合整治城市揚塵等被擺上重要位置，而氨污染仍處于學術(shù)研究階段。
　　清華大學環(huán)境學院教授、大氣污染與控制教研所所長王書肖告訴財新記者，研究表明，如果氨排放從2006年至2015年保持和以前一樣的增速，“十二五”期間控制二氧化硫帶來的顆粒物濃度的削減，會被氨排放增長所抵消。
　　“灰霾促進劑”
　　作為一種堿性氣體，氨氣可以同水以及酸性物質(zhì)反應。正是這種獨特的化學特性，使氨氣扮演了壞空氣推手的角色。
　　銨鹽是氨在PM2.5中的主要存在形式，其主要有硫酸銨和硝酸銨。硫酸銨、硝酸銨分別由二氧化硫、氮氧化物的氧化產(chǎn)物和氨中和反應生成。
　　關(guān)于硫酸銨、硝酸銨在PM2.5中的質(zhì)量濃度，多位接受財新記者采訪的科學家所持看法比王躍思還要“激進”。
　　宋宇認為，在平日的輕污染天氣中，硫酸銨、硝酸銨總質(zhì)量在PM2.5總質(zhì)量中占比為30%左右，部分重污染天會超過60%。宋宇多年致力于大氣擴散的數(shù)值模擬、大氣污染源解析等方面的研究。
　　北京環(huán)科院大氣所所長彭應登的研究數(shù)據(jù)顯示，兩者平時約占30%多，但重度霧霾時能突破50%，“像北京，今年最嚴重時，占到50%多?！?br/>　　中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院教授劉學軍的研究數(shù)據(jù)也顯示，平時占比15%-30%，嚴重時高于50%。
　　在空氣學者眼中，霧霾或灰霾與氨的關(guān)系顯而易見。
　　燃煤、汽車尾氣污染源等排放出的二氧化硫、氮氧化物，在大氣中先氧化成氣態(tài)硫酸、硝酸，再與農(nóng)業(yè)、工業(yè)排放的過量氨氣中和，生成硫酸銨、硝酸銨顆粒物。
　　在充分吸收水分后，上述顆粒物的直徑漲到可以接近可見光的波段，消光作用極強。其消光效能是粗顆粒物的5倍左右。這樣的細顆粒物達到特定濃度后，灰霾天氣就會出現(xiàn)。
　　王躍思這樣解釋：“氨溶于水，1體積水能溶解700體積的氨，這意味著當大氣濕度增高時，氨會更容易與水進行反應，水又吸收了二氧化硫和二氧化氮，變成液相亞硫酸和亞硝酸。在合適的氧化反應條件下，（后兩者）就會轉(zhuǎn)化成硫酸和硝酸，與氨發(fā)生中和反應，生成顆粒態(tài)的硫酸銨和硝酸銨?！?br/>　　王躍思總結(jié)：“大氣中的氨對顆粒物的形成和增長起著極其重要的作用，可以說是大氣霾污染的生成促進劑。”
　　相比質(zhì)量濃度，王躍思更愿意用銨離子的摩爾濃度來說明氨污染嚴重性。摩爾表示物質(zhì)的量，銨離子摩爾濃度指單位體積內(nèi)銨（NH4+，氨分子衍生出的陽離子）的摩爾量，而非質(zhì)量。
　　王躍思解釋，在北京，銨離子在PM2.5無機鹽中所占的摩爾濃度，天氣良好時約10%，重污染天氣里，銨離子在PM2.5無機鹽中的摩爾濃度達50%。并且，在重污染天氣中，銨離子在所有污染成份中的摩爾濃度排第一位。
　　氨污染的可怕，還在于其在重污染天氣里具有爆發(fā)效應。“從清潔天變成污染天時，與氨直接相關(guān)的硫酸銨、硝酸銨的濃度增長非常快，可達十幾倍，而其他污染物質(zhì)如有機碳（OC）等的濃度只增長幾倍?！蓖踯S思說。
　　宋宇告訴財新記者：“所謂重污染天氣，常伴隨著高相對濕度和小風，這很利于二氧化硫、氮氧化物、氨在大氣中的積累。氨可以提高液滴的堿性，液相環(huán)境可能成為二氧化硫氧化的主要場所。液滴中生成的硫酸銨和硝酸銨在空氣中進一步積累，便成為大氣能見度的致命殺手。”
　　氨污兇禍
　　北京大學環(huán)境學院教授朱彤向財新記者介紹，由于氨是弱堿性氣體，易溶于水，吸附性強，因此排放出來后很快在附近沉降，其氣體形態(tài)在大氣中傳輸?shù)木嚯x并不長。而當它與硝酸、硫酸結(jié)合生成硝酸銨、硫酸銨，成為PM2.5的一部分時，便能以粒子形態(tài)在空氣中傳輸較長距離，可達數(shù)百甚至上千公里。
　　學者間已有共識，中國多數(shù)地區(qū)的大氣中，過多的氨氣使得一次污染物有充足的機會和條件變?yōu)槎挝廴疚铩?br/>　　中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院教授劉學軍指出，特別是華北地區(qū)，由于土壤鹽堿化嚴重，大氣中的氨含量多于酸性氣體。只要有酸性氣體排放，就有足量的氨隨時等待與之反應。
　　劉學軍進一步分析說：“北方地區(qū)的大氣整體來說，是一個偏堿性環(huán)境，氨氣相對過剩，（現(xiàn)實中）排放多少二氧化硫、氮氧化物，大部分都要轉(zhuǎn)化成PM2.5，因為氨不是限制因素。如果氨的數(shù)量不減下來，酸性氣體排放數(shù)量就會成為二次氣溶膠的限制因子。但如果把氨降到酸性氣體當量數(shù)的一半，那么排放出來的酸性氣體理論上可能只有50%能被轉(zhuǎn)化為PM2.5。而現(xiàn)在是出來多少，就轉(zhuǎn)化多少?！?br/>　　由于氨在PM2.5中的特殊作用，其對人體健康至少帶來兩種損害。
　　首先，它能加重灰霾程度，因此污染空氣本身的致癌、致病也有它的助力。
　　2013年10月17日，世界衛(wèi)生組織（WHO）下設機構(gòu)國際癌癥研究機構(gòu)（IARC）宣布，室外空氣污染可以導致癌癥，并正式將其劃分為一類致癌物質(zhì)。
　　在一定程度上，室外空氣污染致癌可以被解讀為PM2.5污染致癌。原因是空氣污染固然包括粒徑在2.5微米以上的顆粒物，但其中能對人體健康產(chǎn)生直接危害的，主要是粒徑在2.5微米以下、可入肺的PM2.5。
　　在全球，空氣污染為影響公眾身體的第七大健康因子，在中國則上升為第四。2012年底發(fā)布的《2010年全球疾病負擔評估》更是顯示，當年全世界有38.75%因空氣污染導致的過早死亡發(fā)生在中國。在2010年，空氣污染導致了中國124萬人過早死亡。
　　其次，與氨反應產(chǎn)生的二次顆粒物，可能對人體健康造成損害。
　　復旦大學公共衛(wèi)生學院教授闞海東告訴財新記者，PM2.5確實危害健康，但其中硫酸銨、硝酸銨是否發(fā)揮關(guān)鍵作用，尚待研究。
　　王躍思認為， PM2.5中的化學成分對人體潛在危害最大的是水溶性化學物質(zhì)和脂溶性化學物質(zhì)，原因是它們可以溶解在人的體液中。其中水溶性物質(zhì)以無機鹽為主，如硫酸銨、硝酸銨等，進入呼吸系統(tǒng)就難以排出。
　　氨從何來
　　多位接受財新記者采訪的科學家認為，中國大部分氨污染來自農(nóng)牧業(yè)，其余來自工業(yè)、機動車、人體、廢棄物處理等排放源。
　　宋宇等人的研究表明，畜牧業(yè)、農(nóng)田化肥施用共貢獻了87%的氨，兩者分別占54%、33%。中國農(nóng)業(yè)大學教授劉學軍持類似觀點，認為農(nóng)、牧業(yè)在氨來源中占90%以上。
　　宋宇告訴財新記者，87%是2006年的水平，如今八年過去，“中國農(nóng)牧業(yè)水平變化大不大，我心里也不是很清楚。但估計畜牧業(yè)變化不會太大，因為大家生活水平相對穩(wěn)定，該吃肉還得吃肉，該喝牛奶還得喝牛奶。要看化肥施用的變化?！?br/>　　不止中國，就全世界范圍來看，畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)為氨貢獻約為70%-80%。“國際上是有通論的，不會太多變動?！彼斡钫f。
　　然而，在王躍思看來，在中國，上述農(nóng)牧業(yè)的貢獻值可能偏高。他認為，“把人、畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)加起來，可能也就70%以下?！边@里的“人”是指廁所、人體排放，如果去掉人的因素，王躍思估計農(nóng)牧業(yè)占比最多60%。
　　王躍思認為工業(yè)、機動車所占比重可能更高。“現(xiàn)在工業(yè)氨的逃逸越來越多，比如電廠在脫硝過程中噴液態(tài)氨，本來想著氨和氮氧化物反應生成氮氣，但反應控制得不好，氮氣沒生成，氨逃逸出來了?！?br/>　　還有機動車。由于升級到國四標準，柴油發(fā)動機要加脫硝裝置，其原理是尿素作為反應劑，跟氮氧化物在五氧化二釩的催化下，生成氮氣。但過程中會出現(xiàn)尿素的逃逸，尿素很容易分解出氨。
　　汽油發(fā)動機也會排放氨，“而且汽油標號越高，硫含量越低，氨排放會相應增多?！蓖踯S思分析，“原因很簡單，在使用三元催化劑的時候，想象中氮氧化物還原成氮氣，事實上很容易還原成氨，與工業(yè)合成氨的化學反應接近?！?br/>　　這或許是一個令人無奈的矛盾：在油品含硫量高時，三元催化劑作用不到位，氨排放不明顯，然而隨著汽車排放標準提高，油品質(zhì)量提高，氨的排放會隨之增加。因此，中國汽油配方或需要改進，既要脫硝，還不能排放氨。
　　“舉個例子，通過排放清單看，京津冀地區(qū)的農(nóng)田化肥施用量、畜牧業(yè)產(chǎn)量都在減少，氨的排放量應該下降。但多方位觀測事實表明，大氣中氨的濃度在增加。”王躍思說，這使得課題組懷疑，有的排放源并未囊括在現(xiàn)有清單中。課題組懷疑就是工業(yè)和機動車。
　　王躍思進一步認為，農(nóng)業(yè)排放氨確實在增加，從1976年到現(xiàn)在，糧食增產(chǎn)約70%，但化肥施用量增加了2.7倍。“農(nóng)業(yè)氨排放已到達拐點，因為我們國家糧食增長到極限了，施用化肥量基本差不多了。”
　　“現(xiàn)在的新重點是控制工業(yè)排氨。”王躍思說。
　　為何被忽視
　　氨在PM2.5生成中扮演了如此重要的角色，為何迄今沒有相應的治理措施？
　　朱彤認為：“氨的來源較為復雜，目前對城市中氨氣的來源了解較少。氨對PM2.5的貢獻，主要還是氮氧化物、二氧化硫生成硫酸和硝酸后和它們反應生成銨鹽，因此在治理的優(yōu)先性上大家更關(guān)注氮氧化物、二氧化硫的控制。在氮氧化物、二氧化硫的控制達到一定階段后，對氨氣控制的重要性可能就凸顯出來了?！?br/>　　學者普遍認為，氨氣對于PM2.5的貢獻，在科學界較早就被認識到。但就像PM2.5污染的嚴重性在全球范圍內(nèi)提出十余年后才在中國獲得舉國關(guān)注一樣，氨氣污染在空氣污染中的重要性，被社會和官方廣泛認知可能也需要一個較長的過程。
　　早在上世紀八九十年代，中國的一些科研院所已經(jīng)在研究PM2.5構(gòu)成。宋宇告訴財新記者：“只要做PM2.5研究，就會關(guān)注到氨，學者大多數(shù)都知道氨在PM2.5中的作用，因為它是大氣中惟一的堿性氣體?！?br/>　　“PM2.5和氨的關(guān)系是教科書的內(nèi)容，我們上大氣化學和環(huán)境課的時候就學習到了。我個人開始涉及氨排放研究，是上世紀90年代在加拿大農(nóng)業(yè)部工作時。當時的研究內(nèi)容之一，就是希望準確測量農(nóng)業(yè)施肥有多少氨進入到空氣中?！敝焱蜇斝掠浾呋貞?。
　　PM2.5和氨的關(guān)系雖是空氣學者的常識，但學者對氨排放的研究并不充分。
　　彭應登在15年前就提出，氨對于二次顆粒物的生成影響重大，在某些季節(jié)甚至會成為主控因素。他于2000年發(fā)表的論文中稱：低溫、大濕度最有利于硝酸銨粒子的生成，當出現(xiàn)靜風、多霧天氣時，硝酸銨、硫酸銨粒子大量形成，會導致可吸入顆粒物的嚴重超標?！安贿^，那個時候并沒有引起大家重視?！?br/>　　王躍思告訴財新記者，自己在2001年前后開始研究PM2.5，然而當時只知道質(zhì)量濃度，對化學成分研究不多。北京奧運會前夕，王躍思作為首席科學家參與“北京大氣環(huán)境聯(lián)合監(jiān)測計劃”項目，致力于解決北京及周邊地區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測問題。
　　“奧運會帶來的思考并不僅是空氣怎么達標，還有怎么削減污染源。2009年之后開始盯著化學成分，這時發(fā)現(xiàn)氨的濃度一直是居高不下?！蓖踯S思說。
　　科學家們最初通過采樣對PM2.5構(gòu)成進行分析，發(fā)現(xiàn)了氨的來源。但接下來的十多年間，學者對于氨的排放源如何管控，未能進行足夠的研究。
　　中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院大氣環(huán)境研究中心主任楊復沫告訴財新記者，二氧化硫的研究做得較早，有排放清單，相對較清晰，氮氧化物自“十二五”之后，國家開始治理，慢慢地也開始清楚。“氨這一塊，對它排放的量、源，是這三種污染物中最不清楚的?！?br/>　　如何確定氨源及排放量？首要工作便是理清排放清單。宋宇告訴財新記者，氨的清單是一個很大遺留問題，原先通用的中國氨排放清單，起源于國際合作項目?！敖?，一些科研單位開始懷疑上述清單估算過高，并提出中國氨排放需要重新估算?！?br/>　　近幾年來，中科院、北京大學、清華大學、中國農(nóng)業(yè)大學等科研院所都開始了對氨排放清單的研究，但業(yè)內(nèi)同樣認識到，排放清單編制絕非易事，其中每個環(huán)節(jié)都有很多不確定性因素，因此最終出來的清單，準確性到底有多高，很難評估。
　　排放清單的編制原理看似很簡單，首先對農(nóng)業(yè)施肥、畜牧業(yè)、工業(yè)等排放源分類，然后用每一類別的排放因子乘上活動水平，便得出一個排放總數(shù)。以肉牛養(yǎng)殖為例，先通過試驗方法、測量，得出每頭肉牛排放的氨，再用其乘上全國的肉?？倲?shù)。
　　這個計算十分復雜。比如，肉牛在不同的生長期，喂的飼料不同，這會導致不同的氨水平釋放。
　　除了方法不完善，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也可能有問題。
　　幾乎所有學者都需要使用統(tǒng)計部門的年鑒來做計算。彭應登告訴財新記者，“中國的統(tǒng)計渠道是通過行政手段層層上報，這個過程中難免有統(tǒng)計不準的情況，甚至存在少報、瞞報問題?！痹诎迸欧胖信旁谇皟晌恢械霓r(nóng)業(yè)排放、畜牧業(yè)排放，因此可能存在較大誤差。
　　“廣大農(nóng)村地區(qū)是以散養(yǎng)為主的，估計會超過規(guī)?；B(yǎng)殖的數(shù)目，目前并沒有足夠的數(shù)據(jù)支撐。在這種情況下，要摸清農(nóng)村的畜禽養(yǎng)殖排放氨的量，有比較大的難度?！迸響歉嬖V財新記者。
　　王書肖向財新記者分析，排放因子大部分來自國外數(shù)據(jù)，活動水平數(shù)據(jù)主要來自統(tǒng)計年鑒，這種計算方法的不確定性大約在50%。
　　控氨待起步
　　“發(fā)達國家認為把氨減少30%以上，則達到臨界點，可限制顆粒物形成。”劉學軍說，“我們認為，中國的氨減排從技術(shù)上講可以達到50%。”
　　2014年8月19日，環(huán)保部發(fā)布《氨源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》，這是中國首個國家層面的氨排放編制指南。這部指南由北京大學牽頭起草，主要起草人是前文提到的宋宇。
　　在《指南》編制說明中，編者寫道：“目前，我國大氣氨排放清單技術(shù)和估算模式套用國外現(xiàn)有成果，缺乏一套科學準確的氨排放清單編制技術(shù)方法和相應的技術(shù)指南，無法反映我國氨排放的自身特點，因而對氨排放的進一步精確估算成為當前困擾我國環(huán)境管理部門的主要問題?！?br/>　　宋宇告訴財新記者，編寫這套《指南》，是為了建立一套適應中國本土的排放因子數(shù)據(jù)庫?！吨改稀肥窃趪獬墒斓呐欧乓蜃踊A(chǔ)上、根據(jù)中國本土情況調(diào)整而成，方法也更細致。
　　此外，宋宇所在的課題組已經(jīng)開始自主研究一套完全基于本土測量的氨排放因子，他們剛剛結(jié)束在華北農(nóng)田化肥施用的研究。
　　種種跡象表明，環(huán)保部門已經(jīng)初步認識到氨排放帶來的問題。彭應登告訴財新記者，北京市環(huán)保局已經(jīng)批準課題和經(jīng)費，對北京市氨氣的排放來源、控制對策進行研究。
　　2014年8月，北京市環(huán)科院發(fā)出招標書，項目名稱為“北京大氣氨排放特征及控制對策研究”，包括牛場、雞場周邊大氣環(huán)境氨監(jiān)測分析，農(nóng)田化肥施用氨排放控制對策研究，垃圾場、污水廠、交通干道大氣氨排放特征研究等。
　　“現(xiàn)在是科學家正在跟國家提建議階段?！蓖踯S思說。
　　“現(xiàn)在我國有二氧化硫、氮氧化物的減排目標，但是目前還沒有包括氨。下一步肯定要控制氨，這個措施（氨減排）西方國家已經(jīng)出臺，而且認識到其在未來控制大氣細顆粒物污染中的重要性。”中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院劉學軍對財新記者分析。
　　如何進行源解析，如何改進監(jiān)控措施，也是難題——這畢竟決定了未來管理措施的每一步。
　　宋宇告訴財新記者，氨排放因子的測量非常困難，“首先氨的測量就很困難，因為氨是壽命比較短的一種氣體，測量過程中還有吸附。”
　　此外，也有學者擔心，即便環(huán)保部想治理氨排放問題，但此事牽涉到農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、化肥生產(chǎn)和使用等事宜，需要跨部門解決，這可能還需要更高層發(fā)布文件來推動和協(xié)調(diào)。
　　但顯然，不管有多少困難，中國要想真正把空氣治好，無論如何都需要及早控氨。認識到氨污染的嚴重性，當是長征第一步。

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