想到加州的霧霾，你可能會想到擁擠高速公路上空的棕色霧靄。但一項新研究表明，這個黃金之州的農田排放的某些形成汙染的氣體量與道路行駛的車輛大致相同。這比研究人員之前的估計要高得多，使得該州這些氣體的總產量估計增加了高達51%。
加州中央山谷的農場生產美國大部分的水果和蔬菜，全年進行多次輪作，期間大量施肥。但在大多數密集型農業作業中，人們認為作物僅吸收了所施用肥料中大約一半的氮。土壤中的微生物會分解剩餘的部分，產生氮氧化物，即 NOx。這些氣體與大氣中的光和有機物發生反應，產生臭氧。它們還會促進空氣中顆粒物的形成。NOx 以及臭氧和顆粒物都可能威脅呼吸系統健康。
加州大學戴維斯分校的博士後研究員瑪雅·阿爾馬拉斯在注意到美國臭氧汙染最嚴重的 10 個城市中有 5 個位於中央山谷後，決定調查農田對空氣汙染的貢獻。雖然催化轉換器和其他發動機改進措施已幫助顯著降低了洛杉磯和舊金山的 NOx 水平，但她說，“我們在中央山谷和其他農村地區沒有看到這些飛躍”。許多因素（包括柴油卡車運輸、石油生產和地理位置）都導致了這個盆地的空氣不流通和汙染物滯留問題。但阿爾馬拉斯認為，該地區廣闊的農田也可能與此有關。
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為了驗證這個想法，她和她的同事使用了一個模型，該模型考慮了氮輸入、氣候、土壤溼度水平和其他因素，以預測土壤微生物產生氣體的量。研究人員發現，該州 20% 至 32% 的 NOx 排放來自農田，而道路機動車排放的 NOx 佔 29% 至 36%，這是上週在《科學進展》雜誌上發表的報告中的結論。這些結果明顯高於加州空氣資源委員會 (CARB) 之前估計的約 4% (pdf)，該估計值基於薩克拉門託 200 公里範圍內農場的資料。為了驗證他們的結果，該團隊在弗雷斯諾和維塞利亞之間的聖華金谷上空進行了六次輕型飛機飛行，該地區是中央山谷內農業高度發達的地區，並收集了空氣樣本。他們使用這些讀數來估算土壤中的 NOx 排放量，並減去了 CARB 加州排放預測分析模型中源自化石燃料的 NOx 排放量的當地估計值。結果與該模型對該地區的預測相似。
在許多其他農作物種植地區，施肥農田對 NOx 的產生貢獻很大，儘管排放量通常取決於生長季節。據估計，在中西部，土壤中 NOx 的排放量在夏季佔總排放量的 40%。
加州大學伯克利分校的大氣科學家羅納德·科恩（未參與該研究）稱這項新研究“發人深省”，並表示它表明農業肥料對加州 NOx 總排放量做出了很大貢獻。他說，用更多的現場測量來驗證結果非常重要。（這是研究人員計劃下一步做的事情之一。）儘管如此，科恩補充說，“當我們試圖減少人類接觸空氣汙染時，我們需要更仔細地考慮這些來源。” 科恩說，一種方法是繼續減少汽車、卡車和飛機的排放量。改變耕作方式也可能有所幫助。
其中包括監測植物對肥料的吸收，以便更有效地施用肥料，以及改用緩釋肥料，使用覆蓋作物來吸收過量的氮或施用硝化抑制劑（阻止微生物產生 NOx 的化學物質）。加州食品和農業部的肥料研究和教育計劃正在推廣許多這些方法，該部門公共事務主管史蒂夫·萊爾說。
“農民在根據新興科學調整其做法方面有著悠久的歷史，我們將關注進一步的研究是否會證實此處報告的結果，”加州農場局聯合會的政府事務經理吉姆·休斯頓說，該組織是一家為農民和牧場主服務的非營利組織。“重要的是要注意，該研究建議的大部分步驟已經在進行中。農民希望使用適當的肥料量，並且長期以來一直依賴加州大學在施肥方面的專業知識。”
阿爾馬拉斯還正在與加州大學戴維斯分校的公共衛生研究人員合作，以瞭解這種汙染可能如何影響人類健康。她說：“NOx 往往是相當區域性的汙染，因此受此影響最大的人將是那些居住在這些農業地區的人。”