NH3来源及其对环境影响

NH3来源及其对环境影响摘要：NH3（氨气）是大气中最重要的碱性气体，可以与二氧化硫、氮氧化物等酸性物质反应生成的铵盐，就形成了雾霾中最主要的两种铵盐——硫酸铵、硝酸铵。大气中氨气的主要来源为农业源、非农业源以及人类的人为排放。NH3的日变化较为规律，早晚大气氨浓度较低。NH3的季节性变化浓度整体呈现春夏季高冬季低的趋势。本文总结了有关氨气日变化、季节性变化、来源、分布以及产生的危害性的现状。关键词：氨气

霾污染

大气污染前言：NH3是大气中最重要的碱性气体，是一种无色但具有强烈刺激气味的气体。NH3的浓度因地区、季节等因素差异较大。中国地区的NH3浓度与化肥施用量和温度呈正相关，夏季较高，冬季较低[1]。氨气不仅在大气中通过光化学反应生成硫酸铵和硝酸铵等气溶胶粒子，降低大气能见度、引发灰霾污染、损害人体健康；还会增加大气氮沉降导致土壤和水体酸化、降低陆地和水体生态系统多样性，影响生态系统结构和功能[1,2]。本文总结了关于氨气日变化、季节性变化、来源、分布以及危害性的研究现状。氨气的时间变化1.1氨气的日变化氨的日变化受到辐射源排放和温度、湿度、风速等气象参数的影响[1]。NH3的日变化较为规律，早晚大气氨浓度较低，午后最高。日间变化规律主要与温度相关，温度对氨挥发的影响是多方面的:在一定范围内升高温度可以促使液相中氨态氮和铵态氮的平衡向氨态氮的方向迁移;温度升高有利于增加氨的扩散速率;由于影响氨气浓度的因素较多导致不同区域氨气的浓度也有较大差异。但他们在日变化浓度上都呈现出早晚较低、午后最高的变化趋势。1.2氨气的季节性变化排放源和温度的变化对NH3的浓度有一定的影响。研究表明，大气NH3浓度与温度存在一定的的相关关系。由于温度的变化幅度随季节变化的幅度最大，对于中国大多数地区，不同季节温度最高能相差几十倍，是影响大气NH3浓度最重要的气象因子。我国区域NH3浓度整体呈现春夏季高冬季低的趋势。这是由于春夏季大气中88%的NH3来源于土壤施肥以及其他农业活动[2]。作为NH3排放的主要来源，超过65%的施肥和超过50%的牲畜排放发生在春季和夏季。尤其在氮施肥后氨浓度急剧增加。冬天可能是由于气温较低，NH3挥发减少，农业活动也较少导致浓度偏低，也可能归因于寒冷天气条件下气体到颗粒的转化[1]。氨气浓度在空间上的分布我国氨的排放量呈逐年增长的趋势，尤其是改革开放以来农业、畜牧业以及家禽饲养的快速发展，氨的年排放量也迅速增加。我国氨排放量最大的是河南、四川和山东。排放的地域分布很不均匀，每年排放密度大于4t/km2的有上海、山东、河南、江苏、天津和北京。NH3浓度最低的地区在青藏高原、内蒙古北部和新疆省，这是由于人口稀少、耕地面积小且氮肥投放少，每年全国氨的排放密度为1.2t/km2[4]。总的来说，氨气排放量的增加是由于经济的快速发展以及人们对生活水平的要求提高，导致工业、农业和畜牧业的快速发展，工业上各种工业生产、废物处理，农业和畜牧业上氮肥的使用量提升、土壤性质的改变和牛羊集中化养殖，可能导致区域氨气浓度增加，迅速超过环境阈值，破坏大气平衡[1]。氨的来源本文从三个方面总结了氨来源，第一方面是氮气通过两种自然作用进入生态系统，即氮循环的硝化作用产生氨气。第一种途径是通过铵盐和硝酸盐的直接沉积，他们通过雨水以可溶物和微尘的形式进入到土壤中，当过量的铵盐通过此途径加入到土壤中时会导致土壤酸化和富养化，改变了植被并提高了大气层中的氨气含量。第二种途径是通过细菌的固氮作用将分子态的氮还原成氨，从而提高大气中氨的浓度。这种固氮作用使世界上氨气释放量大约每年增加1t[5]。第二方面是农业方面的各种生产活动，农业氨排放是我国氨排放的最主要来源，约占全国氨排放总量的80%，其中畜禽养殖业是我国氨排放最大的贡献源，其次就是种植业含氮化肥的使用[6]。对欧洲各国氨排放量的统计表明，动物对氨排放量的贡献达到了75%以上[4]。氮肥的使用对大气中氨气的浓度影响也十分显著，特别是到农田施肥季节，氨气的浓度总是急剧上升的。第三方面是燃烧、化学工业、汽车的使用及其他人类的认为排放。根据数据表明每年通过燃烧产生的全部氨大约在2.1~8.1t。生产化肥的化学工业和制冷系统的应用都产生氨[5]。其他人为排放包括道路交通、工业排放、人类和宠物的排泄物、污水、垃圾填埋场等也能够产生大量的氨气。氨的危害性4.1氨对环境的影响NH3作为大气中含量最高的碱性气体，在大气污染化学中也扮演着重要的角色。NH3如果以气态形式存在于空气中，它的停留时间很短暂，大概只有几个小时到几天。这是由于它极易被空气中水蒸气吸收，与大气中的酸性气体反应生成以NH4+存在的气溶胶，如(NH4)2SO4、NH4NO3等，或经过气体干沉降的形式降落到植被、土壤或水体表面。以NH4+形式存在的气溶胶在大气中的活性很低，但停留时间很长(1-10天），可以在大气中进行长距离输送，导致区域污染。NH4+是大气气溶胶的重要组成部分，(NH4)2SO4和NH4NO3等是大气颗粒物PM10和PM2.5的主要成分，NH4+对颗粒物的形成有重要贡献。大气颗粒物对于空气质量、大气能见度、气候变化、地球辐射热量平衡及人体健康都会产生不同的影响，大气颗粒物浓度的持续累积，是导致霾污染的主要原因[2]。

最新研究发现，大气NH3促进了大气二次颗粒物的形成和增长，是霾污染形成的催化剂，在大气中一次污染物向二次污染物转化过程中最重要的媒介。PM直接排放到大气中（主要PM）约占观测到的PM2.5质量的40~50%。大气中的气体到颗粒的转化过程（包括有机的和无机的）导致了次级PM的形成，占了剩余的50~60%[1]。作为大气中唯一的碱性气体，氨气在于与二氧化硫、氮氧化物等酸性物质反应生成的铵盐，就形成了雾霾中最主要的两种铵盐——硫酸铵、硝酸铵。数据显示，在重污染天气中，硫酸铵、硝酸铵的质量总和约占PM2.5的40%~60%，越严重的污染天气，则比例越高。氨与二氧化硫、氮氧化物和挥发性有机物VOCs反应生成二次有机气溶胶颗粒物SOA，从而影响全球辐射平衡、降低空气能见度[7]。参考文献[1]窦应铂,徐莹莹.大气氨气浓度、来源及危害研究进展[J].石化技术,2022,29(05):178-180.[2]周焱博.中国典型地区氨气浓度时空分布研究[D].南京信息工程大学,2017:1-32.[3]董婧,孙长虹,王永刚,王旭,李明蔚,伍娟丽.北京市典型农业区域大气环境氨浓度动态变化分析[J].环境工程技术学报,2017,7(03):262-267.[4]孙庆瑞,王美蓉.我国氨的排放量和时空分布[J].大气科学,1997(05):79-87.[5]姚善卓,张玲玲,李友杰.氨气来源及氨气传感