资环学院巨晓棠与中国科学院等单位合作研究揭示中国活性氮对气候变化的影响

　　本网讯 北京时间1月30日，我校资环学院教授巨晓棠作为同等贡献作者，与中国科学院城市环境研究所、南京师范大学共同完成的研究成果，以题为“Impacts of reactive nitrogen on climate change in China” （中国活性氮对气候变化的影响）在Nature出版集团旗下子刊Scientific Reports（《科学报告》）上发表。

　　我国用世界7%的耕地，保障了世界20%人口的食物供应，但为此也施用了世界1/3的氮肥，同时工业生产和化石能源消耗迅速增长。这些生产和生活活动，导致向大气排放气态活性氮（NH3, NOx和N2O）呈井喷式增长。这些气态活性氮在大气中会发生系列化学或光化学反应，产生气溶胶、臭氧等衍生物，对空气质量产生重要影响。已有研究表明，二次气溶胶对雾霾形成有重要作用。不仅如此，这些气态活性氮及其衍生物还通过影响太阳辐射，产生制热或制冷效应而影响地表的热量平衡。欧洲、美国已对活性氮进行了相关研究。中国作为世界上活性氮排放量最大的国家，相关研究还很零散，还没有形成系统的评估报告。随着全球对氮问题的关注度大幅度提升，我国将面临环境外交的更大压力。

　　在此背景下，我国于2014年在全球变化研究领域，启动了重大研究计划项目“我国活性氮源及其对空气质量和气候变化的影响机理研究”。我校巨晓棠教授作为第三课题“气态活性氮的气候效应”主持人，全面参与该项目的组织实施。这篇文章就是该项目组成员共同完成的阶段性成果。

　　研究通过宏数据分析，就我国大气活性氮对气候变化的影响进行了定量评估。定量的七个过程包括：N2O对气候变化的直接贡献，NOx参与大气中影响臭氧和CH4的反应，NOx和NH3形成气溶胶，大气氮沉降影响生态系统碳储量和CH4排放交换，氮肥影响农田碳储量和CH4排放交换，NOx导致近地面O3生成而影响生态系统生产力。得到的主要结果为：中国活性氮排放的GTP20和GTP100分别为 -19±309 和 327±161 Tg CO2e，即20年短周期表现为微弱制冷效应，100年长周期表现为制热效应。由于农业是长寿命温室气体N2O的主要排放者，20年短周期和100年长周期均表现为制热效应，分别为 190±108和186±56 Tg CO2e。工业在20年短周期中表现为制冷效应（-209±201 Tg CO2e），主要是由于化石能燃烧排放NOx改变了对流层臭氧、甲烷和气溶胶浓度导致；但工业在100年长周期尺度上转变为制热效应（141±105 Tg CO2e ），主要是由于增加对流层臭氧而导致的陆地生态系统固碳量的减少所致。未来中国存在着巨大的空间，通过合理施用氮肥、畜禽养殖废弃物的有效管理降低农业活动中N2O和NH3排放，通过提高能源效率降低工业和能源领域的NOx排放，来降低活性氮对空气质量和气候变化的影响。

　　该研究成果对减缓我国经济发展中大气活性氮排放，应对国际社会日益升高的要求控制活性氮污染的呼声具有重要的科学和实践意义。