▲2017年12月，煙霧籠罩的鹽湖城市區街道。
▲妥善進行源管理，可能是限制氨排放的關鍵。
美國鹽湖城的冬季可能有毒——在少則數天，多則數週的時間裡，由於被汙染的空氣在群山環抱的盆地中難以散去，這座以滑雪和徒步旅行出名的城市籠罩在濃厚的霧霾中。醫院裡滿是肺炎和哮喘病人，學校禁止學生室外活動，甚至健康的市民都在抱怨喉嚨發癢和咳嗽問題。
霧霾難以消散的原因在於：冷空氣受高壓系統影響滯留在盆地中。但霧霾的具體成分，以及它們間的相互作用一直是個迷。美國環境保護署(EPA)認為鹽湖城的空氣質量嚴重不達標，要求當地政府官員採取應對措施以減小空氣汙染對人體健康的威脅。
去年，為了幫助政府制定計劃，來自6所大學、幾個州和聯邦機構的研究人員開展了一項前所未有的研究，以更好地瞭解汙染物確切的化學成分和來源。研究人員從飛機、氣球和地面站收集了數據，結果在意料之中。霧霾主要由直徑小於2.5微米(PM2.5)的微小顆粒組成，這些顆粒會進入並留在肺部，威脅健康，甚至可導致過早死亡。PM2.5成分比較負責，其中四分之三為硝酸銨。硝酸銨是由車輛、熔爐和工業設備產生的氮氧化物與氨結合成的化合物，而氨通常來自農場的肥料或動物糞便。
研究人員對所測量的純氨含量感到震驚，因為美國猶他州的大部分農場在冬天都是閒置的。加拿大多倫多大學的化學家Jennifer Murphy參與了這項研究，她說：“通常，我們認為冬季並不是氨濃度較大的時期。”研究人員和監管機構目前正試圖弄清氨含量為何如此之高，以及減少排放是否有助於淨化“霧霾之城”上空的空氣。
儘管含量如此高，但人們對這種無色、刺鼻、催淚的氣體在致命的空氣汙染中所起的作用知之甚少。部分原因是氨分子極易與其他化合物結合，導致監測器難以捕捉和追蹤。美國普林斯頓大學的環境工程師Mark Zondlo說：“氨確實是大氣中最難監測的氣體之一。”
在世界各地，新的地面、大氣和空間傳感器正在幫助人們更清楚地瞭解氨的來源、擴散和歸宿，包括英國在內的一些國家正在採取行動，減少排放。但包括美國在內的其他國家並沒有把限制氨排放作為優先考慮的事項，部分原因是氨排放來源的不確定性，以及人們擔心昂貴的控制措施可能無助於改善空氣質量。相反，監管機構往往選擇針對其他關鍵的霧霾成分，如燃燒所產生的氮和硫的氧化物。
公眾對氨的關注可能會逐漸增加，全球溫室氣體排放量在過去70年裡翻了一番，預計還將繼續增加。在很大程度上是因為對化肥的需求不斷增長。
其他空氣汙染物，如臭氧和一氧化碳，通常是由自動化儀器收集和實時傳遞數據進行監控。但為了追蹤氨，科羅拉多州立大學的大氣科學家Jeff Collett的團隊在落基山國家公園的一片空地上設置了監測儀器，他們必須每週多次花1小時從學校趕到樣地人工收集數據。氨含量檢測設備主要有3種，第一種是簡易雨水收集器（檢測大氣水汽中的氨含量）；第二種是塗酸海綿（通過酸氨反應檢測氨含量）；第三種為塗酸螺旋玻璃（優先析出氨分子）。雖然這個過程非常繁瑣，但對於分析氨的來源、擴散，以及霧霾的形成很有用處。
實際上，研究人員發現氨含量具有地理差異，且高於預期值。目前，Murphy與同事們正在研究這種地理差異，並試圖找出氨的來源。研究小組將地面監測網絡與空中監測相結合，以繪製城市內氨濃度圖。此外，他們通過風的走向來檢視氨是如何從附近的農業區飄入市區的，以尋找可能被忽視的氨來源。
例如，Zondlo使用移動設備通過激光檢測美國和中國城市中汽車排放的氨，發現車輛所產生的氨氣是預測的2倍。Zondlo說：“汽車尾氣排放可能在城市的顆粒物汙染中起重要作用，因為氨的生成與其他產生PM2.5的助燃化合物非常接近。
在猶他州，監管機構希望對鹽湖城的氨源有更好的瞭解，這將有助於他們建立更好的計算機模擬空氣汙染事件，這是擬定解決方案的關鍵。例如，如果證實了氨是從鄰近山谷的農場流入城市，政府可以嘗試通過要求農民限制肥料的使用來抑制這些來源。但如果是像汽車這樣的城市氨源在導致霧霾中起更重要的作用，這種策略可能就沒有意義了。Murphy說：“城市的氨源那麼多，我們需要掌握全局。”
2018年年初，英國公佈了一項全面的空氣質量計劃，其中包括了到2030年將英國農業氨排放量減少16%。此前，英國一家環境機構發現氨是自2013年以來唯一增加的主要空氣汙染物，如果不採取“緊急行動”，農場的氨排放量將持續上升。為了達到減少氨的目的，政府計劃要求農民限制化肥的施用和覆蓋糞堆，並將對乳製品的經營實施更嚴格的控制。
美國監管機構面臨的一個大問題是缺乏有關氨源的全面數據。Collett說：“沒有檢測數據，就無法實施管理。”到目前為止，美國農業組織拒絕要求農民上報氨排放，認為這是不必要的負擔。他們認為，由於氨氣有很多來源，而且可以長距離飄移，所以任何控制措施都必須經過精心計劃。他們還指出，農民已經採取自願措施來限制排放，比如減少動物飼料中氨的使用量，以及改變糞肥管理方式。
編譯：燈絲
審稿：德克斯特
來源：http://h5.scimall.net.cn/register?from=wechat
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