“減氮計(jì)劃”刻不容緩
發(fā)布時(shí)間:2023-06-14 氮是一種較穩(wěn)定的元素,通常對(duì)氣候和環(huán)境并不產(chǎn)生危害,空氣成分中就有78%的氮?dú)?。但是氮一旦被活化,它的存在方式就?huì)發(fā)生一系列變化,并會(huì)對(duì)氣候和環(huán)境造成不良影響。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,人類活動(dòng)向大氣中排放了大量活性氮,極大地影響了全球氮循環(huán),并造成了許多嚴(yán)重的環(huán)境問題。
大氣活性氮主要包括氮氧化物和氨。前者主要來自燃燒過程,重要的排放源包括火電廠、工業(yè)爐窯和機(jī)動(dòng)車等。后者主要來自農(nóng)業(yè),重要的排放源包括過量施肥、化肥生產(chǎn)和牲畜養(yǎng)殖等。
氮氧化物本身是對(duì)人體健康有危害作用的氣體,在空氣中濃度過量會(huì)對(duì)呼吸系統(tǒng)造成傷害。氮氧化物還會(huì)通過在大氣中的化學(xué)轉(zhuǎn)化,生成細(xì)顆粒物和臭氧等其他具有更強(qiáng)危害性的大氣污染物。在一定條件下,它會(huì)在大氣中轉(zhuǎn)化為硝酸,與二氧化硫轉(zhuǎn)化而成的硫酸一道形成酸雨。酸雨會(huì)腐蝕材料和破壞文物,并傷害植物的葉和花,導(dǎo)致農(nóng)作物的減產(chǎn)和森林的破壞。長期的酸雨污染還會(huì)導(dǎo)致土壤和水體的酸化,甚至造成大面積森林衰亡和魚類滅絕。
氮污染物氨本身的危害性較低。但是,經(jīng)過大氣轉(zhuǎn)化后,氨最終還是會(huì)沉降到土壤和水體中,加劇其酸化。
除了對(duì)酸化的“貢獻(xiàn)”外,沉降到土壤和水體中的氮還會(huì)產(chǎn)生富營養(yǎng)化作用。眾所周知,氮是一種營養(yǎng)物質(zhì),植物可以利用氮來合成生長所需的物質(zhì),這是有利的一面。但是,當(dāng)?shù)某两党^植物可以利用的量時(shí),便會(huì)產(chǎn)生所謂的土壤氮飽和。在這種情況下,過量的氮會(huì)從土壤流失到水體,一方面污染了水體,造成水體富營養(yǎng)化,另一方面還會(huì)加劇其他營養(yǎng)元素的流失和營養(yǎng)失衡。在氮飽和條件下,植物的生長反而受到限制,造成森林和草原的縮減,甚至發(fā)生物種的改變,即生物多樣性的降低。
近年來,人們開始關(guān)注大氣氮污染導(dǎo)致的氣候效應(yīng)。因?yàn)槌两档酵寥乐械牡獣?huì)發(fā)生硝化和反硝化過程,在某些特殊的條件下,比如高溫高濕、酸性土壤和較高的氮沉降等,會(huì)產(chǎn)生較高的氧化亞氮排放。氧化亞氮是一種重要的溫室氣體,雖然其對(duì)氣候變化的影響只有二氧化碳的1/8左右,但其單位效應(yīng)卻是二氧化碳的250倍。總之,大氣氮污染有著多方面嚴(yán)重影響。最近的一份研究報(bào)告指出,氮污染、主要是大氣氮污染給歐盟造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)3萬億元。
控制氮氧化物排放的措施,主要是對(duì)工業(yè)煙氣和機(jī)動(dòng)車尾氣進(jìn)行脫硝處理,同時(shí)增加清潔能源,如太陽能、風(fēng)能和生物能源的利用,減少煤和石油等化石燃料的消耗??刂瓢迸欧诺闹饕緩绞呛侠硎┓?,通過轉(zhuǎn)變施肥方式減少化肥的揮發(fā)和流失,同時(shí),在不降低農(nóng)作物產(chǎn)量的前提下減少化肥的用量。
利用氮循環(huán)過程的技術(shù)運(yùn)用,有利于自然界的氮元素的平衡,較少惰性氮轉(zhuǎn)向活性氮,從而減少溫室效應(yīng)和氮污染。例如:硝化抑制劑的固氮作用可以減少化肥的使用量,減少硝酸鹽水體污染的產(chǎn)生量。有利于“減氮”,同時(shí)有利于減少異養(yǎng)反硝化作用達(dá)到“減碳”作用,氨化催化作用、硫自養(yǎng)反硝化作用、低溫脫硝可以快速將有機(jī)氮素、氮氧化物轉(zhuǎn)化為惰性氮,從而減少腐化有機(jī)氮、氨氮、硝酸鹽氮、氮氧化物在自然界的停留時(shí)間污染環(huán)境。