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用價(jià)值1美元的工具對(duì)抗空氣污染

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一種由塑料瓶制成的簡(jiǎn)單的新工具可以幫助追蹤和減少農(nóng)業(yè)中的氨排放,并改善糧食安全。
(圖/巴西農(nóng)業(yè)研究公司)

一種制造成本不到1美元的簡(jiǎn)單的新設(shè)備可以幫助全球努力減少氨排放造成的有害空氣污染,同時(shí)還可以提高對(duì)糧食的獲得。這種小型塑料工具是巴西科學(xué)家與原子能機(jī)構(gòu)和聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(糧農(nóng)組織)合作設(shè)計(jì)的。在使用同位素技術(shù)測(cè)試和確認(rèn)其準(zhǔn)確性后,該工具現(xiàn)在正在推出,用于幫助各國(guó)監(jiān)測(cè)和更好地管理農(nóng)業(yè)(包括畜牧業(yè))的氨排放。

氨,一種氮和氫的化合物,是農(nóng)業(yè)的主要副產(chǎn)品之一,也是諸如化肥和動(dòng)物糞便分解時(shí)釋放出的一種氣體。大氣中氨氣的存在可以成為一氧化二氮(一種強(qiáng)大的溫室氣體)的次要來(lái)源,并可能通過(guò)加劇水污染來(lái)破壞生態(tài)系統(tǒng),以及造成人類(lèi)的健康問(wèn)題。

當(dāng)化肥施用不當(dāng)時(shí),高達(dá)一半的氮可能會(huì)流失到大氣中,這一損失也會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)后果。了解這一損失對(duì)于向農(nóng)民提出如何最好地管理他們的化肥使用的建議至關(guān)重要,這有助于最大限度地提高生產(chǎn)率和效益。

巴西農(nóng)業(yè)研究公司國(guó)家農(nóng)業(yè)生物研究中心的土壤學(xué)家Segundo Urquiaga說(shuō):“平均而言,巴西使用的氮肥中有35%以氨的形式流失到大氣中,這對(duì)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)都有很大影響?!?/p>

隨著世界人口的持續(xù)增長(zhǎng),對(duì)糧食的需求也隨之增長(zhǎng)。這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致畜牧業(yè)的擴(kuò)張,并日益依賴(lài)合成和有機(jī)氮肥來(lái)生產(chǎn)糧食。這也意味著更多的氨排放。這種趨勢(shì)預(yù)計(jì)將在未來(lái)十年繼續(xù)下去,并對(duì)人們的健康和環(huán)境構(gòu)成威脅。

巴西等國(guó)家的專(zhuān)家正在尋找測(cè)量和緩解氨排放到大氣中的方法。許多先進(jìn)的方法,如風(fēng)洞、腔衰蕩光譜和微氣象技術(shù),已經(jīng)可以使用,但它們價(jià)格昂貴,需要高技能的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員來(lái)操作。

“ 過(guò)去, 測(cè)量和緩解這一過(guò)程既費(fèi)力、耗時(shí),又相對(duì)昂貴,”Urquiaga說(shuō),“這項(xiàng)新技術(shù)性?xún)r(jià)比高,速度快,可在任何地方采用。使用它將對(duì)農(nóng)民產(chǎn)生直接影響,農(nóng)民將不僅節(jié)省資源,還減少空氣污染?!?/p>

一種獨(dú)特的新工具

這個(gè)新工具非常簡(jiǎn)單,很容易被誤認(rèn)為是小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目。將一個(gè)大塑料汽水瓶的底部去掉,并將其固定在打開(kāi)的瓶子頂部,形成一個(gè)容器。事先將一小片泡沫浸泡在能捕獲氨的酸性溶液中,然后放在瓶子里,從瓶口向下延伸到一個(gè)用三個(gè)金屬尖頭固定在土壤上的小塑料杯。將這個(gè)容器放置在要監(jiān)測(cè)的植物或牲畜區(qū)域旁邊,每24小時(shí)取出泡沫一次,并將其帶到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

這種獨(dú)特而簡(jiǎn)單的裝置和如何使用它的說(shuō)明是由糧農(nóng)組織/原子能機(jī)構(gòu)糧農(nóng)核技術(shù)聯(lián)合處、巴西農(nóng)業(yè)研究公司和巴西巴拉那農(nóng)業(yè)研究所的科學(xué)家發(fā)明的。

糧農(nóng)組織/ 原子能機(jī)構(gòu)聯(lián)合處土壤學(xué)家和植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家Mohammad Zaman說(shuō):“這個(gè)裝置可以幫助我們了解氨的損失,并轉(zhuǎn)向氣候智能型解決方案,留下足夠的氮來(lái)提高植物生產(chǎn)力,特別是在肥力較低和氮缺乏的土壤中,這可能會(huì)對(duì)糧食生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響?!?/p>

該設(shè)備可以單獨(dú)使用來(lái)精確測(cè)量氨損失,也可以與旨在減少溫室氣體排放及其對(duì)環(huán)境影響的農(nóng)業(yè)實(shí)踐相結(jié)合。這些實(shí)踐包括滴灌系統(tǒng)、與氮素過(guò)程抑制劑一起施用化肥,以及涉及固氮豆類(lèi)的作物輪作。

簡(jiǎn)單但可靠

由于這個(gè)工具很簡(jiǎn)單,因此其結(jié)果的可靠性引起了人們的擔(dān)憂。為了測(cè)試可靠性,科學(xué)家們使用了一種同位素技術(shù),這種技術(shù)涉及在肥料中添加氮-15(見(jiàn)下面“科學(xué)”部分),作為跟蹤、測(cè)量和比較塑料容器捕獲的氨量與釋放的氨量的方式,釋放的氨量是通過(guò)使用氮質(zhì)量平衡法測(cè)量的,以檢查隨著時(shí)間的推移土壤中的氮量。由于氨是一種含氮化合物,因此氮-15方法使科學(xué)家能夠追蹤氨的損失。

試驗(yàn)結(jié)果表明,這種容器是跟蹤一年生和多年生作物使用的有機(jī)肥和合成肥以及牲畜排泄物中氨排放的可靠和適當(dāng)?shù)姆椒??!芭c傳統(tǒng)的密閉容器方法相比,這種方法在測(cè)量和監(jiān)測(cè)氨方面是高效和精確的,”Urquiaga說(shuō)。

巴西、智利、哥斯達(dá)黎加、埃塞俄比亞、伊朗和巴基斯坦等六個(gè)國(guó)家的專(zhuān)家已經(jīng)開(kāi)始使用這一工具。Zaman說(shuō),該工具有望得到更廣泛的使用,特別是在該項(xiàng)目的成果發(fā)表在一期經(jīng)同行評(píng)審的國(guó)際科學(xué)期刊的特刊上之后。此外,還有一項(xiàng)計(jì)劃建議政府間氣候變化問(wèn)題小組將該工具作為一種方法應(yīng)用于世界各地的農(nóng)業(yè)系統(tǒng),特別是發(fā)展中國(guó)家。

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