唐山市農(nóng)業(yè)源排放清單研究
——以氨排放為例

唐山市環(huán)境規(guī)劃科學(xué)研究院（唐山市生態(tài)環(huán)境宣傳教育中心） 王淼

一、引言

氨（NH3）是大氣氮循環(huán)重要組成部分，呈堿性，對(duì)維持生態(tài)平衡有重要作用。但氨作為一種大氣污染源同時(shí)也在影響著生態(tài)環(huán)境，引起溫室氣體增多[1-2]，使空氣質(zhì)量惡化，并危害人類健康。通過近年來的研究發(fā)現(xiàn)氨是霧霾的隱形元兇，大氣中的氨對(duì)顆粒物的形成和增長(zhǎng)起著極其重要的作用，可以說是大氣霾污染的生成促進(jìn)劑，所以生態(tài)環(huán)境部在2018年公布了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》明確控制氨排放。近年來我國(guó)各地相繼開展了氨排放清單的研究，如周靜等[3]、尹沙沙等[4]、董艷強(qiáng)等[5]分別對(duì)蘇州市、珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲人為源氨排放清單進(jìn)行了估算。唐山作為一座重工業(yè)城市，近年來重污染天氣出現(xiàn)評(píng)率較高，而在大氣污染防治方面主要關(guān)注工業(yè)企業(yè)、汽車尾氣、煤炭燃燒、揚(yáng)塵等方面，對(duì)農(nóng)業(yè)源氨排放關(guān)注較少，因此，研究唐山市農(nóng)業(yè)源氨排放有利于改善環(huán)境，為唐山市大氣污染控制和空氣質(zhì)量改善提供科學(xué)依據(jù)。

二、材料與方法

（一）研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源

以2020年為基準(zhǔn)年，研究區(qū)域?yàn)樘粕绞蟹秶瑓^(qū)域劃分以18個(gè)縣（區(qū)）為準(zhǔn)，主要研究農(nóng)業(yè)源分類中的固氮植物、秸稈堆肥、土壤本底、人體糞便、氮肥施用、畜禽養(yǎng)殖。本次研究主要參考生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《大氣氨源排放清單編制技術(shù)指南（試行）》相關(guān)要求，依據(jù)由農(nóng)業(yè)農(nóng)村局收集的部分?jǐn)?shù)據(jù)，再結(jié)合唐山市統(tǒng)計(jì)年鑒等基礎(chǔ)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，計(jì)算唐山市農(nóng)業(yè)源氨排放量。

對(duì)于固氮植物源類，主要收集各縣區(qū)內(nèi)花生、大豆等的種植面積；秸稈堆肥源類主要收集秸稈產(chǎn)生量以及堆肥比例；氮肥施用收集的是各縣區(qū)使用的氮肥類型、施用量以及施肥方式；畜禽養(yǎng)殖收集各縣區(qū)不同畜禽種類的出欄、存欄數(shù)量，以畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)備案規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)以上按照集約化養(yǎng)殖統(tǒng)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)以下按照散養(yǎng)統(tǒng)計(jì)；土壤本底源類收集的是各縣區(qū)耕地面積，人體糞便源類主要收集各縣區(qū)農(nóng)村人口數(shù)，兩種源類主要通過統(tǒng)計(jì)年鑒進(jìn)行收集活動(dòng)水平數(shù)據(jù)。

（二）排放因子法

唐山市農(nóng)業(yè)源氨排放量估算采用排放因子法，計(jì)算公式如下：

式中：E為氨排放量，t；i、j分別為縣（區(qū)）和源類別；A為活動(dòng)水平數(shù)據(jù)；EF為排放因子。

三、結(jié)果

（一）各源類貢獻(xiàn)率分析

由數(shù)據(jù)可知，在2020年唐山市農(nóng)業(yè)源NH3排放量中，全年總排放量為71481.31t，占比最大的源類是畜禽養(yǎng)殖，其排放量為62669.08t，占農(nóng)業(yè)源比例達(dá)到了87.67%，排放量次之的分別是氮肥施用、人體糞便，排放量分別為4136t和3136t，排放量占比分別為5.79%和4.39%，而土壤本底、秸稈堆肥和固氮植物排放量則最少，排放量占比依次為1.43%、0.60%、0.12%（見圖1）。

圖1 唐山市農(nóng)業(yè)源氨排放分擔(dān)率

在畜禽養(yǎng)殖源類中，共統(tǒng)計(jì)了牛、雞、羊、豬、驢、馬、騾、鴨、鵝等動(dòng)物，根據(jù)NH3排放量數(shù)據(jù)得知，在該源類中NH3排放量占比最大的動(dòng)物是牛，排放量占比達(dá)到了67.804%，而次之的幾種動(dòng)物分別是雞、羊、豬，排放量占比分別為15.034%、8.797%、7.181%，對(duì)于其他幾種動(dòng)物，由于養(yǎng)殖數(shù)量較少所以排放量占比也很小，驢、馬、騾、鴨、鵝占比分別為0.881%、0.179%、0.116%、0.006%、0.001%（見圖 2）。

圖2 畜禽養(yǎng)殖各畜禽種類氨排放分擔(dān)率

在氮肥施用源類，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)得知，使用的肥料主要為尿素、復(fù)合肥、碳銨、硫銨、其他氮肥，各肥料NH3排放量占比分別為94.07%、5.72%、0.17%、0.03%、0.01%，雖然復(fù)合肥使用量比尿素使用量較高，但由于尿素會(huì)提供大量氨，使得尿素的NH3排放量遠(yuǎn)大于其他肥料。

（二）各縣區(qū)排放量分布

通過數(shù)據(jù)計(jì)算，唐山市農(nóng)業(yè)源氨排放量最大的縣區(qū)分別是灤南縣、玉田縣、豐潤(rùn)區(qū)和遵化市，氨排放量分別為16938.93t、10921.40t、6824.23t和6629.58t，排放量占比分別為23.70%、15.28%、9.55%和9.27%，氨排放量最小的縣區(qū)為路北區(qū)，年排放量為295.88t，排放量占比僅為0.41%（見圖3）。

圖3 唐山市農(nóng)業(yè)源氨排放空間分布圖

從表1可知，在氨排放量最大的四個(gè)縣區(qū)內(nèi)，排放量占比最大的源類均為畜禽養(yǎng)殖，排放量分別為 15242.19t、10079.84t、5332.96t和5802.06t，排放量占 比 分 別 為 89.98%、92.29%、78.15%和87.52%，同時(shí)在各縣區(qū)內(nèi)排放占比最大的畜禽種類均為牛，排放量占各縣區(qū)畜禽養(yǎng)殖比例分別達(dá)到了81.83%、69.91%、61.20%和52.01%。雞作為畜禽養(yǎng)殖中第二大氨排放源，排放量最大的縣區(qū)分別為玉田縣、灤南縣、豐潤(rùn)區(qū)和遵化市，排放量分別為1805.39t、1237.30t、1104.19t和1023.05t，占各縣區(qū)畜禽養(yǎng)殖比例分別為17.91%、8.12%、20.70%和 17.63%。

表1 唐山市農(nóng)業(yè)源氨排放清單 單位：噸

在氮肥施用源類中，氨排放占比最大的縣區(qū)分別為灤南縣、豐潤(rùn)區(qū)和灤州市，排放量分別為1150.89t、945.61t和 483.45t，占比分別為27.83%、22.87%和11.69%。在人體糞便源類中，主要與農(nóng)村人口數(shù)量有關(guān)，氨排放占比最大的縣區(qū)分別為遷安市、遵化市和豐潤(rùn)區(qū)，排放量分別為387.11t、382.96t 和 361.94t，占比分別為12.34%、12.21%和11.54%。在土壤本底源類中，主要與耕地面積有關(guān)，氨排放占比最大的縣區(qū)分別為灤南縣、樂亭縣和玉田縣，排放量占比分別為 17.08%、13.29% 和 10.59%。在秸稈堆肥源類中，氨排放占比最大的縣區(qū)分別為豐潤(rùn)區(qū)、玉田縣和灤南縣，排放量占比分別為 19.16%、19.07% 和 13.87%。在固氮植物源類中，氨排放占比最大的縣區(qū)分別為灤州市、灤南縣和遷安市，排放量占比分別為21.61%、20.97%和 14.32%（ 見圖4）。

圖4 唐山市各縣區(qū)氨排放分擔(dān)率圖

（三）不確定性分析

氨排放清單估算結(jié)果不確定性的主要來源在于部分?jǐn)?shù)據(jù)的缺失、數(shù)據(jù)的估算[6]和排放因子本地化的不足等。在畜禽養(yǎng)殖方面，收集到的數(shù)據(jù)只有全年總量，而估算氨排放時(shí)卻需要考慮多個(gè)糞便管理階段，所以增加了很大的不確定性。氮肥施用方面，氨排放量結(jié)果與酸性、堿性土壤、溫度有較大關(guān)系，無法進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)和調(diào)研，所以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也有較大的不確定性。排放因子直接使用指南中的數(shù)據(jù)，未進(jìn)行本地化，故存在一定的不確定性。

四、結(jié)論

（1）通過收集唐山市各縣（區(qū)）基礎(chǔ)活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，建立了唐山市2020年農(nóng)業(yè)源氨排放清單，排放總量為71481.31t。

（2）畜禽養(yǎng)殖是唐山市農(nóng)業(yè)源中最主要的氨排放源，排放量為62669.08噸，占農(nóng)業(yè)源氨排放總量的87.67%，在該源類中NH3排放量占比最大的動(dòng)物是牛，占比達(dá)到了67.80%。

（3）灤南縣、玉田縣、豐潤(rùn)區(qū)和遵化市是最大的氨排放縣（區(qū)），氨排放量為6629.57t-16938.93t。