想到加州的雾霾，你可能会想到拥挤高速公路上空的棕色雾霭。但一项新研究表明，这个黄金之州的农田排放的某些形成污染的气体量与道路行驶的车辆大致相同。这比研究人员之前的估计要高得多，使得该州这些气体的总产量估计增加了高达51%。
加州中央山谷的农场生产美国大部分的水果和蔬菜，全年进行多次轮作，期间大量施肥。但在大多数密集型农业作业中，人们认为作物仅吸收了所施用肥料中大约一半的氮。土壤中的微生物会分解剩余的部分，产生氮氧化物，即 NOx。这些气体与大气中的光和有机物发生反应，产生臭氧。它们还会促进空气中颗粒物的形成。NOx 以及臭氧和颗粒物都可能威胁呼吸系统健康。
加州大学戴维斯分校的博士后研究员玛雅·阿尔马拉斯在注意到美国臭氧污染最严重的 10 个城市中有 5 个位于中央山谷后，决定调查农田对空气污染的贡献。虽然催化转换器和其他发动机改进措施已帮助显著降低了洛杉矶和旧金山的 NOx 水平，但她说，“我们在中央山谷和其他农村地区没有看到这些飞跃”。许多因素（包括柴油卡车运输、石油生产和地理位置）都导致了这个盆地的空气不流通和污染物滞留问题。但阿尔马拉斯认为，该地区广阔的农田也可能与此有关。
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为了验证这个想法，她和她的同事使用了一个模型，该模型考虑了氮输入、气候、土壤湿度水平和其他因素，以预测土壤微生物产生气体的量。研究人员发现，该州 20% 至 32% 的 NOx 排放来自农田，而道路机动车排放的 NOx 占 29% 至 36%，这是上周在《科学进展》杂志上发表的报告中的结论。这些结果明显高于加州空气资源委员会 (CARB) 之前估计的约 4% (pdf)，该估计值基于萨克拉门托 200 公里范围内农场的数据。为了验证他们的结果，该团队在弗雷斯诺和维塞利亚之间的圣华金谷上空进行了六次轻型飞机飞行，该地区是中央山谷内农业高度发达的地区，并收集了空气样本。他们使用这些读数来估算土壤中的 NOx 排放量，并减去了 CARB 加州排放预测分析模型中源自化石燃料的 NOx 排放量的当地估计值。结果与该模型对该地区的预测相似。
在许多其他农作物种植地区，施肥农田对 NOx 的产生贡献很大，尽管排放量通常取决于生长季节。据估计，在中西部，土壤中 NOx 的排放量在夏季占总排放量的 40%。
加州大学伯克利分校的大气科学家罗纳德·科恩（未参与该研究）称这项新研究“发人深省”，并表示它表明农业肥料对加州 NOx 总排放量做出了很大贡献。他说，用更多的现场测量来验证结果非常重要。（这是研究人员计划下一步做的事情之一。）尽管如此，科恩补充说，“当我们试图减少人类接触空气污染时，我们需要更仔细地考虑这些来源。” 科恩说，一种方法是继续减少汽车、卡车和飞机的排放量。改变耕作方式也可能有所帮助。
其中包括监测植物对肥料的吸收，以便更有效地施用肥料，以及改用缓释肥料，使用覆盖作物来吸收过量的氮或施用硝化抑制剂（阻止微生物产生 NOx 的化学物质）。加州食品和农业部的肥料研究和教育计划正在推广许多这些方法，该部门公共事务主管史蒂夫·莱尔说。
“农民在根据新兴科学调整其做法方面有着悠久的历史，我们将关注进一步的研究是否会证实此处报告的结果，”加州农场局联合会的政府事务经理吉姆·休斯顿说，该组织是一家为农民和牧场主服务的非营利组织。“重要的是要注意，该研究建议的大部分步骤已经在进行中。农民希望使用适当的肥料量，并且长期以来一直依赖加州大学在施肥方面的专业知识。”
阿尔马拉斯还正在与加州大学戴维斯分校的公共卫生研究人员合作，以了解这种污染可能如何影响人类健康。她说：“NOx 往往是相当局部的污染，因此受此影响最大的人将是那些居住在这些农业地区的人。”