邯郸市大气氨排放和PM2.5的时空分布特征分析

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在生产技术高速发展的今天,农业也有了全新的面貌。但随着高投入与高产出推广范围不但增加,快速发展带来的资源和环境问题日益严重。农业生产中的氨排放量不断增加,其中以畜禽养殖与化肥使用最为显著。氨为PM2.5产生的前体物,随着氨排放量的增加为霾的产生提供了便利条件。所以,就大气氨排放进行科学的分析和提出控制措施,对于治理PM2.5污染具有重要意义。基于此,本研究选取华北平原典型的农业地区邯郸市为研究对象,对2016年邯郸市地域内的氨排放量构建估算指标体系、通过排放因子法建立2016年邯郸市氨排放清单,阐明邯郸市NH3排放量对大气污染的影响及其时空分布特征;通过被动采样方法测定邯郸市冬季大气NH3浓度,分析近年来邯郸市大气NH3浓度时空分布特征;同时对华北典型农业区邯郸市进行同时期的颗粒物PM2.5采集并进行分析,以期找出邯郸市大气氨排放量与颗粒物PM2.5浓度变化的相关性。本研究的主要结果如下:(1)定量了2016年华北典型农业区邯郸市NH3排放总量达52.62千吨,发现不同农业源对大气氨排放的贡献率从大到小依次为:畜禽养殖>氮肥施用>人口>土壤本底>固氮植物;在畜禽养殖业中,不同品类养殖物对大气氨排放的贡献率从大到小依次为:猪>家禽>牛>羊>驴>马;(2)明确了冬季邯郸市NH3排放量较夏季更高,经实验测算其NH3平均浓度为28.1μg/m3,城区和农村监测点NH3浓度无显著空间差异,邯郸市NH3浓度大于国内外大部分城市和农村水平且具有极大的显著性。(3)揭示了2015年-2019年邯郸市NH3排放量的时空分布特征,从年际来说,其年均浓度和沉降量均呈显著上升趋势,发现每年增幅平均为16.53%;从一年四季来说,邯郸市大气NH3浓度和NH3沉降量变化为:春>夏>冬>秋,但季节变化差异不具有显著性。(4)冬季温度较低时,颗粒物PM2.5浓度变化与大气NH3浓度变化存在延迟响应的关系,且具有显著性;冬季温度较高时,颗粒物PM2.5浓度变化与大气NH3浓度变化有同步变化的相关性,且具有显著性特征。(5)邯郸市作为华北平原典型农业区的中心代表之一,可以从畜禽养殖业精益化改革和农用氮肥科学使用两方面推行NH3减排措施,从而改善该区域内颗粒物PM2.5污染现状,逐步实现我国农业经济可持续发展。
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