謝邀。
大眾印象裏,氨氣除了有點味道,幾乎人畜無害。但是,這不是事實。
一個普遍接受的結論是,大氣中氨的含量其實很豐富,主要來源有:牲畜排泄(39%)、自然來源(19%),揮發性化肥(17%)、生物質燃燒(13%),植物排放(7%),其他來源(5%)。在中國的華北平原,有研究認為有兩個主要來源,分別是化肥(54%)和家畜(46%)。我知道你們想說什麽,沒錯,家畜放屁確實是一個汙染源。最近的研究顯示,大氣中的氨氣也有可能來自機動車排放。
中國高氨氣環境濃度和 化肥的使用 有很大的關系。
氨在大氣中的直接作用有兩個:參與顆粒物成核,為空氣中的汙染物由瓦斯狀態變成顆粒態打基礎;形成二次無機氣溶膠。間接影響:形成消光物質(銨鹽),造成能見度下降,是霾形成的一個重要原因。
大氣中的顆粒物有兩個主要的來源,煙囪排放的所謂一次顆粒物,還有大氣中的瓦斯形成的二次顆粒物。
有理論認為,大氣中的水和硫酸可以先形成小分子團簇,然後形成一個穩定的凝結核。但是,在凝結核形成的過程中,瓦斯的凝結和揮發是同時存在的,這些團簇需要突破一定的能量和尺寸大小的壁壘才能穩定下來。此時,在一些物質,如有機物、氨、有機胺存在的情況下,能量壁壘也可以降低,有助於凝結核的穩定。這些小凝結核可以吸附空氣中的瓦斯長成更大的顆粒物;也可以在碰撞中互相結合長大,有點像滾雪球。以上過程產生的顆粒物往往在2.5微米以下,形成的就是二次PM2.5。
氨氣催生了更多的二次顆粒物。
氨也是二次無機顆粒物的重要組成部份。
氨氣在大氣中的化學變化初中學過:大氣中的氨氣可以和酸性物質反應形成銨鹽,以硫酸和硝酸為例:
2Np + pSO4 → (Np)2SO4
Np + HNO3 → NpNO3
硫酸銨為不揮發物質,硝酸銨為半揮發性物質。在空氣中可以進入顆粒相中,形成所謂的二次無機氣溶膠。在中國各地的PM2.5中,銨鹽的含量大多在5-20%之間。 這個比例似乎也不高嘛,但是,在有些地方,銨鹽對消光的貢獻可以占到50%左右。也就是說,灰蒙蒙的天裏有它很重要的貢獻。
說到這裏,有人會說,等等,硫酸和硝酸哪裏來的?它們來自空氣中的二氧化硫酸(主要來自燃煤)和氮氧化物(主要來自機動車,也有煤燃燒)的氧化。在脫除工業氮氧化物的過程中,一個手段是加入氨水,發生氧化還原反應形成無害的氮氣。但是這個辦法有可能增加大氣中氨氣的濃度。
按倒葫蘆起了瓢,嗯。這就是環境治理的窘境。
PS.
二次轉譯自 Secondary, 對應的是一次排放 Primary。「二次」轉譯得不準確也不夠嚴謹。比如上邊的這個例子,要是有好幾步反應,算是幾次汙染物呢?所以轉譯成「次生」相對來說要好一些。
參考:
Y. Zhang, A.J. Dore, L. Ma, X.J. Liu, W.Q. Ma, J.N. Cape, F.S. Zhang. Agricultural ammonia emissions inventory and spatial distribution in the North China Plain Environ. Pollut. 158 (2010) 490–501.
Clarisse, L., Clerbaux, C., Dentener, F., Hurtmans, D., and Coheur, P. F.: Global ammonia distribution derived from infrared satellite observations, Nature Geosci., 2, 478–483,doi:10.1038/NGEO551, 2009.
Zhang, Q., Meng, J., Quan, J., Gao, Y., Zhao, D., Chen, P., and He, H.: Impact of aerosol composition on cloud condensation nuclei activity, Atmospheric Chemistry and Physics, 12, 3783-3790, 2012.