唐山市农业源排放清单研究——以氨排放为例

唐山市环境规划科学研究院（唐山市生态环境宣传教育中心） 王淼

一、引言

氨（NH3）是大气氮循环重要组成部分，呈碱性，对维持生态平衡有重要作用。但氨作为一种大气污染源同时也在影响着生态环境，引起温室气体增多[1-2]，使空气质量恶化，并危害人类健康。通过近年来的研究发现氨是雾霾的隐形元凶，大气中的氨对颗粒物的形成和增长起着极其重要的作用，可以说是大气霾污染的生成促进剂，所以生态环境部在2018年公布了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》明确控制氨排放。近年来我国各地相继开展了氨排放清单的研究，如周静等[3]、尹沙沙等[4]、董艳强等[5]分别对苏州市、珠江三角洲、长江三角洲人为源氨排放清单进行了估算。唐山作为一座重工业城市，近年来重污染天气出现评率较高，而在大气污染防治方面主要关注工业企业、汽车尾气、煤炭燃烧、扬尘等方面，对农业源氨排放关注较少，因此，研究唐山市农业源氨排放有利于改善环境，为唐山市大气污染控制和空气质量改善提供科学依据。

二、材料与方法

（一）研究区域及数据来源

以2020年为基准年，研究区域为唐山市范围，区域划分以18个县（区）为准，主要研究农业源分类中的固氮植物、秸秆堆肥、土壤本底、人体粪便、氮肥施用、畜禽养殖。本次研究主要参考生态环境部发布的《大气氨源排放清单编制技术指南（试行）》相关要求，依据由农业农村局收集的部分数据，再结合唐山市统计年鉴等基础活动水平数据，计算唐山市农业源氨排放量。

对于固氮植物源类，主要收集各县区内花生、大豆等的种植面积；秸秆堆肥源类主要收集秸秆产生量以及堆肥比例；氮肥施用收集的是各县区使用的氮肥类型、施用量以及施肥方式；畜禽养殖收集各县区不同畜禽种类的出栏、存栏数量，以畜禽养殖场备案规模标准为依据，标准以上按照集约化养殖统计，标准以下按照散养统计；土壤本底源类收集的是各县区耕地面积，人体粪便源类主要收集各县区农村人口数，两种源类主要通过统计年鉴进行收集活动水平数据。

（二）排放因子法

唐山市农业源氨排放量估算采用排放因子法，计算公式如下：

式中：E为氨排放量，t；i、j分别为县（区）和源类别；A为活动水平数据；EF为排放因子。

三、结果

（一）各源类贡献率分析

由数据可知，在2020年唐山市农业源NH3排放量中，全年总排放量为71481.31t，占比最大的源类是畜禽养殖，其排放量为62669.08t，占农业源比例达到了87.67%，排放量次之的分别是氮肥施用、人体粪便，排放量分别为4136t和3136t，排放量占比分别为5.79%和4.39%，而土壤本底、秸秆堆肥和固氮植物排放量则最少，排放量占比依次为1.43%、0.60%、0.12%（见图1）。

图1 唐山市农业源氨排放分担率

在畜禽养殖源类中，共统计了牛、鸡、羊、猪、驴、马、骡、鸭、鹅等动物，根据NH3排放量数据得知，在该源类中NH3排放量占比最大的动物是牛，排放量占比达到了67.804%，而次之的几种动物分别是鸡、羊、猪，排放量占比分别为15.034%、8.797%、7.181%，对于其他几种动物，由于养殖数量较少所以排放量占比也很小，驴、马、骡、鸭、鹅占比分别为0.881%、0.179%、0.116%、0.006%、0.001%（见图 2）。

图2 畜禽养殖各畜禽种类氨排放分担率

在氮肥施用源类，根据统计的数据得知，使用的肥料主要为尿素、复合肥、碳铵、硫铵、其他氮肥，各肥料NH3排放量占比分别为94.07%、5.72%、0.17%、0.03%、0.01%，虽然复合肥使用量比尿素使用量较高，但由于尿素会提供大量氨，使得尿素的NH3排放量远大于其他肥料。

（二）各县区排放量分布

通过数据计算，唐山市农业源氨排放量最大的县区分别是滦南县、玉田县、丰润区和遵化市，氨排放量分别为16938.93t、10921.40t、6824.23t和6629.58t，排放量占比分别为23.70%、15.28%、9.55%和9.27%，氨排放量最小的县区为路北区，年排放量为295.88t，排放量占比仅为0.41%（见图3）。

图3 唐山市农业源氨排放空间分布图

从表1可知，在氨排放量最大的四个县区内，排放量占比最大的源类均为畜禽养殖，排放量分别为 15242.19t、10079.84t、5332.96t和5802.06t，排放量占 比 分 别 为 89.98%、92.29%、78.15%和87.52%，同时在各县区内排放占比最大的畜禽种类均为牛，排放量占各县区畜禽养殖比例分别达到了81.83%、69.91%、61.20%和52.01%。鸡作为畜禽养殖中第二大氨排放源，排放量最大的县区分别为玉田县、滦南县、丰润区和遵化市，排放量分别为1805.39t、1237.30t、1104.19t和1023.05t，占各县区畜禽养殖比例分别为17.91%、8.12%、20.70%和 17.63%。

表1 唐山市农业源氨排放清单 单位：吨

在氮肥施用源类中，氨排放占比最大的县区分别为滦南县、丰润区和滦州市，排放量分别为1150.89t、945.61t和 483.45t，占比分别为27.83%、22.87%和11.69%。在人体粪便源类中，主要与农村人口数量有关，氨排放占比最大的县区分别为迁安市、遵化市和丰润区，排放量分别为387.11t、382.96t 和 361.94t，占比分别为12.34%、12.21%和11.54%。在土壤本底源类中，主要与耕地面积有关，氨排放占比最大的县区分别为滦南县、乐亭县和玉田县，排放量占比分别为 17.08%、13.29% 和 10.59%。在秸秆堆肥源类中，氨排放占比最大的县区分别为丰润区、玉田县和滦南县，排放量占比分别为 19.16%、19.07% 和 13.87%。在固氮植物源类中，氨排放占比最大的县区分别为滦州市、滦南县和迁安市，排放量占比分别为21.61%、20.97%和 14.32%（ 见图4）。

图4 唐山市各县区氨排放分担率图

（三）不确定性分析

氨排放清单估算结果不确定性的主要来源在于部分数据的缺失、数据的估算[6]和排放因子本地化的不足等。在畜禽养殖方面，收集到的数据只有全年总量，而估算氨排放时却需要考虑多个粪便管理阶段，所以增加了很大的不确定性。氮肥施用方面，氨排放量结果与酸性、碱性土壤、温度有较大关系，无法进行详细的统计和调研，所以基础数据也有较大的不确定性。排放因子直接使用指南中的数据，未进行本地化，故存在一定的不确定性。

四、结论

（1）通过收集唐山市各县（区）基础活动水平数据，建立了唐山市2020年农业源氨排放清单，排放总量为71481.31t。

（2）畜禽养殖是唐山市农业源中最主要的氨排放源，排放量为62669.08吨，占农业源氨排放总量的87.67%，在该源类中NH3排放量占比最大的动物是牛，占比达到了67.80%。

（3）滦南县、玉田县、丰润区和遵化市是最大的氨排放县（区），氨排放量为6629.57t-16938.93t。