談及美國的貿易收支,農業是一個不得不說的亮點。美國農產品出口產值在過去十年增長了一倍,但當貨輪滿載玉米、小麥、豬肉駛往外國港口時,很多汙染物也被遺留下來,其中之一就是氨——農場肥料所包含的氨或是家畜尿液、糞肥所產生的氨會釋放到大氣中。氨會和其他空氣汙染物發生反應,產生微小粒子。這些顆粒隨呼吸進入人體並沉積在肺部,引發哮喘、支氣管炎和心臟病。
一項新分析顯示,氨對美國人健康造成的損害比預期更嚴重。氨汙染可引起居民過早死亡,其所造成的經濟損失甚至超過農民獲得的利潤。一些分析家認為,這些驚人數字凸顯出美國對農業排放實施更嚴格監管和審查農產品補貼的必要性。耶魯大學經濟學家Robert Mendelsohn 說:「如果農業造成的汙染讓我們的生活變得更糟糕,這非常可悲。」波士頓市美國東北州際協調空氣使用管理機構首席科學家Paul Miller說:「氨可能成為公共健康保護領域下一個研究重點。」
儘管機動車和野火也會產生氨,但進入空氣中的氨主要來自農業。在全世界範圍內,氨排放量不斷增長,且很大程度上是不受管制的。氨分子和氮氧化物或硫氧化物(NOx和SOx)發生反應後生成的微粒物質的當量直徑小於2.5 微米(PM2.5)——這是危害最大的一種細顆粒物。
2003年完成的一項針對北卡羅來納州迅速發展的養豬業的大規模研究發現,與其他農業汙染物相比,因氨汙染導致的健康受損從而造成的經濟損失更大。領導該研究的羅利市北卡羅來納州立大學的C. M. Williams說:「這令人震驚。」其他研究者通過計算得出,平均而言,美國每公斤氨的健康成本在10~73美元。哈佛大學大氣化學家Fabien Paulot和Daniel Jacob開發出一種新模型,能夠發現氨何時何地來源於何種農業生產活動。該模型還考慮了溫度、溼度、NOx和SOx的含量等因素。博爾德市科羅拉多大學空氣品質建模員Daven Henze說:「相較於過去完成的模型,該模型前進了一大步。」
Paulot和Jacob利用他們的模型計算出多大比例的氨和PM2.5 來自美國食品出口。接下來,他們利用美國環境保護署開發的方程式計算其造成的健康影響和相關經濟成本——通過詢問調查對象願意出多少錢降低因氨汙染而過早死亡的風險。每年,因長期接觸PM2.5及相關汙染物而過早死亡的人數約為5100,研究人員將該結果在線發布於《環境科學與技術》上。儘管不同區域的健康成本有顯著不同,但城市是重災區,這緣於NOx濃度高和人口密集。總體而言,氨汙染造成的影響是令人瞠目的:每公斤氨的健康成本是100美元,或者說每年360億美元。與此相反,美國出口食品淨值僅為235億美元。
一些專家對這些數字表示懷疑,指出新空氣汙染模型尚未經過同行評審,且不同類型的PM2.5化學成分對健康的影響仍沒有定論。華盛頓市肥料研究所Kathy Mathers說:「氨汙染似乎不是毒副反應的驅動力。」佛蒙特州米德爾伯裡學院經濟學家Nicholas Muller擔心,如果將其他農業大氣汙染物(諸如柴油機產生的PM2.5)也納入評測範圍,與農業相關的健康成本實際上可能更高。Muller說:「該研究提供了更多證據表明,在某些情況下,更嚴格的控制可能是合情合理的。」
到目前為止,美國監管部門一直忽視氨汙染所造成的負面影響,因為用氨阻斷來自發電廠的SOx和NOx是一種便宜又簡便的方式。結果是,人口稠密的東北部州必須遵照美國環保署針對PM2.5的限制,即使它們位於許多發電廠的下風向。但這些州同時也是主要農業區域的下風向。如果其PM2.5標準被嚴控,那麼氨很有可能成為監管者的下一個目標。
讓畜牧養殖業和乳製品業遠離城市或許是此事最大的收益。更優化的管理實踐也能減少對肥料和家畜造成的損失。Williams說,在北卡羅來納州,他鼓勵很多養豬農民開始思考如何利用糞肥發電,進而有效減少氨汙染。(生物谷Bioon.com)
生物谷推薦的英文摘要
Environmental Science & Technology DOI: 10.1021/es4034793
Hidden Cost of U.S. Agricultural Exports: Particulate Matter from Ammonia Emissions
Fabien Paulot * and Daniel J. Jacob
We use a model of agricultural sources of ammonia (NH3) coupled to a chemical transport model to estimate the impact of U.S. food export on particulate matter concentrations (PM2.5). We find that food export accounts for 11% of total U.S. NH3 emissions (13% of agricultural emissions) and that it increases the population-weighted exposure of the U.S. population to PM2.5 by 0.36 μg m–3 on average. Our estimate is sensitive to the proper representation of the impact of NH3 on ammonium nitrate, which reflects the interplay between agricultural (NH3) and combustion emissions (NO, SO2). Eliminating NH3 emissions from food export would achieve greater health benefits than the reduction of the National Ambient Air Quality Standards for PM2.5 from 15 to 12 μg m–3. Valuation of the increased premature mortality associated with PM2.5 from food export (36 billion US$ (2006) per year) amounts to 50% of the gross food export value. Livestock operations in densely populated areas have particularly large health costs. Decreasing SO2 and NOx emissions will indirectly reduce health impact of food export as an ancillary benefit.