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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

中国改革开放以来，四十年的发展历程中，国民经济的高速发展已然成为常态，城市化进程也在不断加快推进。但与经济同时发展的还有环境污染问题（主要包括空气污染、水污染、噪音污染等），因此我国正努力开展环境治理工作。对于空气污染的治理，我国通过制定与颁布各项法规与减排目标来控制污染气体的排放，比如“十一五”规划（2006-2010年）中设定SO2减排目标为10%，“十二五”规划（2011-2015年）也首次制定了NOx减排10%的目标，有了明确的减排目标后我国确实在SO2、NOx的治理方面卓有成效，此外一系列诸如北京奥运会（2008年）、上海世博会（2010年）、广州亚运会（2012年）、APEC峰会（2014年）、首都大阅兵（2015年）、中国国际进口博览会（2018年）等重大国内外活动也为我国短期空气污染治理积累了宝贵的实战经验。尽管如此，我国的PM2.5污染形势仍然十分严峻，这不仅表明我国的减排工作仍有巨大的进步空间，也暴露了许多不足之处。SO2、NOx减排虽提升到了国家层面并得到实质效果，但PM2.5形势仍未得到很好的控制，我们不得不寻求更多的突破点。NH3也是二次无机气溶胶形成的重要促进成分，但我国并未明确地将NH3的减排工作进行规范。由此看来，NH3减排工作势在必行。 氨气（NH3），是一种无色有强烈刺激性气味的气体。氨是大气中含量最丰富的碱性气体，其排放后易与空气中的致酸前体物SO2、NOx反应生成(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4NO3等铵盐，约占PM2.5质量浓度的一半或者更高，这些铵盐对雾霾的形成起到了极大地促进作用。它在大气氮循环中起着不可或缺的作用。现有的众多研究表明氨对酸沉降、能见度、土壤酸化、温室效应和水体富营养化等诸多环境问题都有着间接甚至是直接的影响。NH3很容易通过农业和非农业等诸多途径释放到环境中。NH3的农业来源主要包括氨肥施用和畜牧业生产养殖，占全球氨排放总量的80%以上。尽管农业来源NH3在全球、区域尺度上占主导地位，但其对城市氨预算的贡献却不成比例。非农业来源NH3(如道路交通、城市绿地、人居排泄物、燃煤电厂、废水、固体废弃物、土地填埋、生物质和废物的燃烧等途径)只占全球NH3排放总量的一小部分，而且可能更集中于某些局部地区，特别是人口密集的城市地区。 根据文献记载，世界各地都存在人类排泄物NH3的排放现象，而对于大多数发达国家来说，它们的农村地区人类排泄物NH3排放更明显。但与欧洲和美洲不同的是，为了缓解排污除污压力，中国城市人类排泄物主要储存在各建筑物底部的化粪池中，化粪池充当的角色是“粪便污水前端处理设施”。贮存于化粪池的人类排泄物并非直接排入污水管，当达到一定贮存时间后，化粪池内的微生物群分解就会产生大量气体（包括NH3），通过与外界联通的楼顶排气管道将其废气排入大气，而后相关部门统一对排泄物与污水再进一步处理。虽说目前对于人体排泄物的氨排放研究尚未得到广泛关注与认同，但是鉴于我国的特殊国情，其一是人口总基数大与城市化进程的持续推进，导致城市越来越拥挤，人口增加进而导致城市地区氨排放的增加；二是我国的“粪便污水前端处理设施”——化粪池确实有待改进，因此，中国城市建筑的人类排泄物是NH3排放的一个重要来源。中国城市人类排泄物的这种潜在且独特的重要氨来源，需要得到更多的关注。

国内外研究现状

在大气氨排放清单的估算上方面，国外已经进行了大量的研究工作，早期相关的研究主要集中在欧洲地区。以往对NH₃的排放研究大多着力于禽畜养殖以及氨肥施用等农业源上，例如，Buijsman等（1987）^[20]关于欧洲氨排放清单研究，从多角度讨论畜禽源氨排放与氨肥施用氨排放。Demmers等（1999）^[21]详实描述了当时技术水平条件下的养猪厂、养鸡场氨排放定量监测过程，这也从侧面反映当时的氨排放监测重点是农业源。我国科学界对于排放源清单的研究起步较晚，20世纪90年代才开始的大气污染物排放源清单的研究对象为SO₂、NOx、VOC、和PM等污染物，大气氨排放源清单的研究却相对较少，其研究进展相对于国外仍存在差距，1997年前后我国才陆续开展氨排放研究。例如，孙庆瑞等（1997）^[22]和王文兴等（1997）^[23]从畜禽（牛、猪、禽、马、羊5个种类）、氨肥施用与生产量，估算全国年氨排放量；徐新华等（1997）^[24]和王振刚等（2005）^[25]利用国外排放因子估算来自畜禽和氮肥施用及生产的大气氨排放，分别对江浙沪地区与湖北省进行氨排放清单的建立工作。研究初期我国学者进行氨排放清单的研究存在许多局限，研究对象少且集中在农业源氨排放，涉及到的排放源种类不够全面，最重要的是排放因子采用的是国外研究结果，显然存在较大误差。近几年我国频发的大范围雾霾事件引起国内广大学者对氨排放清单的关注，相关的研究工作在此基础上得到一定的进展。例如，董艳强（2009）等和肖书伟（2010）分别估算了长江三角洲和贵阳市的氨排放量，不仅考虑农业源，而且考虑到了生物质燃烧、人体排泄、工业工艺和城市交通等非农业排放源，肖书伟的研究还考虑到了宠物排放。越来越多的实际测量表明城市区域存在着更为复杂多样的非农业源NH₃的排放。在英国，交通部门(16%)和污水(12%)为主要非农业NH₃排放来源，占全国NH₃总量的15%。在城市大气NH₃来源研究方面，Yao系统分析了不同时空尺度下城市NH₃历史观测数据，仿真研究后证实城市NH₃主要来源于城市绿地。Cao认为汽车尾气排放是城市NH₃的最大来源。常运华等人首次发现并定量了以化粪池形式存储的建筑人居排泄物是城市内部一个重要且稳定的NH₃排放源。由此看来，全球对于非农业NH₃排放源存在不同的意见。非农业NH₃排放和来源值得科学界进行更全面的讨论。

根据NH₃的性质，可采用主动吸附法和被动吸附法将其吸附收集。在此之前，被动采样方法已经被用于报道在城市各种建筑的楼顶排放气体管道中NH₃浓度极高。然而，其高浓度和高强度排放的机理尚未得到深入的研究。与主动方法相比，被动吸附法采样分辨率低，长时间曝光后容易达到饱和，而且采集的样品不能长期保存，容易被污染。主动吸附法中根据分析原理的不同又可分为物理法、化学法和光学法。主动采样虽维护成本较高，但是其应用范围更广，能根据需求调整设备的参数设计实验，数据更具高效性与可靠性，自动化水平极高则能大力推进科研工作。

2. 研究的基本内容

使用在线气体和气溶胶成分监测仪对楼顶排气管道的氨浓度进行监测分析，研究城市建筑人居排泄物在不同的人流量、不同的温度等条件下氨的排放情况及其规律。

一、预设实验步骤：

1)学习igac仪器操作；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

一、 实验设计

（1）实地考察南京信息工程大学楼顶排气管道，使用teflon管将在线气体和气溶胶成分监测仪与楼顶排气管道进行连接，为避免周边环境干扰，teflon管插入排气管道1.5m深处；

4. 参考文献

[1]sutton m a , dragosits u , tang y s , et al. ammoniaemissions from non-agricultural sources in the uk[j]. atmospheric environment,2000, 34(6):855-869.

[2]battye w , aneja v p , roelle p a . evaluation and improvement of ammonia emissions inventories[j]. atmospheric environment, 2003, 37(27):3873-3883.

[3]lei h , wuebbles d j . chemical competition in nitrate and sulfate formations and its effect on air quality[j]. atmospheric environment, 2013, 80:472-477.