2019年4月2日，《美國科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）以"Ammonia emission control in China would mitigate haze pollution and nitrogen deposition, but worsen acid rain"（DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.1814880116）為題，在線發(fā)表了北京大學環(huán)境科學與工程學院宋宇教授、朱彤教授（同屬環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室－北京大學）等關(guān)于氨氣減排在大氣污染治理中作用的新認識。

 氨氣是大氣環(huán)境中含量最為豐富的堿性氣體，在大氣環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色。氨氣一方面可以促進硫酸鹽、硝酸鹽的生成而增加大氣細顆粒物（PM2.5）的濃度，另一方面可以中和大氣酸性物質(zhì)，降低酸雨對生態(tài)環(huán)境的影響。密集的氮肥施用和畜牧業(yè)養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)活動使中國成為全球氨排放最高的區(qū)域之一。中國計劃未來幾年削減農(nóng)業(yè)氨排放，以降低大氣PM2.5污染。但是，在化石燃料排放大量二氧化硫和氮氧化物的背景下，氨減排可能加劇酸雨等生態(tài)環(huán)境問題，而目前對這種復雜的綜合效應(yīng)缺乏定量的分析。

圖1 氨（NH3）在大氣環(huán)境中的復雜效應(yīng)

針對上述問題，北京大學環(huán)境科學與工程學院、環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室（北京大學）的地氣交換研究小組基于多年氨通量觀測和自主研發(fā)的氨排放模型，結(jié)合三維空氣質(zhì)量數(shù)值模擬，評估了中國氨排放削減潛力，重點揭示其對大氣霾（PM2.5）污染、氮沉降和酸雨的復雜的綜合效應(yīng)。

研究表明，中國目前高強度的氨排放主要是由粗放的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式導致的。如果提高氮肥施用效率和加強畜牧業(yè)養(yǎng)殖的糞尿管理，全國氨氣年排放量可下降50%。國家計劃2015?2020年二氧化硫和氮氧化物減排15%，如果同步削減50%的氨排放，全國重點區(qū)域（華北、南方地區(qū)和四川盆地地區(qū)）年均PM2.5質(zhì)量濃度可下降7.0?11.2 μg m?3，占總濃度的11?17%，主要來自于硝酸銨濃度的下降。氨減排降低PM2.5的效果在冬季霾天氣更加明顯，平均PM2.5濃度可下降13.4?20.0 μg m-3。氨減排也可以同時降低大氣氮沉降量，使得全國氮沉降超過臨界負荷的面積由2015年的163萬平方公里降低至86萬平方公里。但值得警惕的是，氨減排將導致全國重酸雨污染面積擴大15萬平方公里，其中我國東部地區(qū)的降水酸化將明顯增強，年均降水pH降幅可達1.0個單位。因此，中國氨減排一方面有利于降低PM2.5濃度，減少人群暴露風險，但另一方面會帶來酸雨問題的惡化，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，需要依據(jù)環(huán)境和生態(tài)效應(yīng)分區(qū)域制定我國氨減排計劃。

基于費用-效益分析，該研究提出華北地區(qū)氨排放可在未來幾年削減20?30%，而南方地區(qū)和四川盆地需進一步優(yōu)先控制二氧化硫和氮氧化物。該研究成果對改善中國大氣污染狀況和保護生態(tài)系統(tǒng)具有重要的指導意義。

環(huán)境學院宋宇教授和朱彤教授為本文的通訊作者，環(huán)境學院2014級博士研究生劉明旭和南京大學大氣科學學院黃昕副教授為本論文的共同第一作者。中國氣象科學研究院、中科院地球環(huán)境研究所、香港科技大學和四川大學等十余家單位參與了本研究工作。研究得到了國家自然科學基金委重大研究計劃（91644212）等資助。