张福锁是中国农业大学资源与环境学院的一名教授。2013年2月20日，他所在的研究小组联合英国、荷兰和德国的科学家在媒体发表论文指出，过去30年间，中国陆地生态系统氮沉降显著升高，增幅将近六成，中国局部区域的氮沉降水平已达到欧洲上世纪80年代的水平，即欧洲历史上的最高值。

国际氮素联合会主席马克·萨顿教授指出，如果中国继续目前的氮排放趋势，到2050年，氮氧化物的排放量将增加2倍。

“那样的结果将是不可想象的。”张福锁称。

工业革命改变呼吸

早期地球大气中的氮气含量是现在的2倍，当生命以各种形态进化、更替时，被淘汰的生物掩埋于地下成为化石，作为构成植物和动物的基本元素之一，氮也随之储存在地壳或地幔中，这个过程持续了上亿年。

工业革命之后，人类开始将埋藏在地下、已经转化为石油和煤炭的化石能源挖掘出来开发利用，随着人类对能源的需求与日俱增，石油和煤炭燃烧所造成的氮氧化物的排放也水涨船高。

不仅如此，工业革命时期的另一发明化肥，在解决了全世界人口粮食问题的同时却制造了另一个问题，铵态氮和硝态氮排放不断增加，畜牧业的不断扩张也加剧了这个趋势。

以内燃机为标志的第二次工业革命带来了汽车，汽车在城市间穿梭，氮氧化物的排放也越来越大。

1972年召开的第一次国际环保大会是全世界环境研究领域和保护领域的一个转折点。大会的一个焦点，是关于营养物质对沿海和海洋的影响。当时科学界对氮沉降影响的认识主要停留在海洋领域，在全球范围内，农业灌溉和大气沉降则是海水中过量氮的主要来源。

海洋中氮浓度的提高导致浮游藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，水体中溶解氧量下降，鱼类及其他生物大量死亡。

大会之后，人们开始意识到氮排放对于空气和生态系统同样存在影响。

最近30年间，氮沉降的组成又发生了显著变化。1980年，氮沉降中有不到20%的氮以硝酸盐的形式存在，这一数值到了2010年增长到30%。“这说明由工业和汽车尾气所造成的氮排放的增长速度远快于农业和畜牧所产生的氮排放。”张福锁说。

基于环境空气污染物对健康影响的科学研究，世界卫生组织于2005年发布了《空气质量准则（2005年全球更新版）》，该准则规定了四种典型污染物的空气质量指导值，分别是颗粒物、臭氧、二氧化氮和二氧化硫。在这四种典型污染物中，前三者都与氮排放有关。

近期逐渐被公众所认知的PM2.5和PM10是颗粒物的代称，含氮有机颗粒物是其中的一种；臭氧（O3）是二氧化氮和挥发性有机化合物暴露在太阳光（紫外线）辐射下时发生光化反应而产生的气体；二氧化氮则是汽车尾气排放出的一氧化氮与氧气迅速反应生成的产物。超过一定范围，这三种物质都将对生态系统和人体健康产生影响。

非农业源后来居上

学术界按照最终形态来划分氮排放的两个渠道，其中农业施肥和畜牧业造成了铵态氮、硝态氮的增加，工业与汽车排放主要造成了氮氧化物的增加，前者统称为农业源，后者统称为非农业源。通过比较两者比值的大小就能推算出长期时段内，两个排放源增长的快和慢，这也正是张福锁及其同事在研究讲题时所使用的方法之一。

自上世纪90年代后期开始，中国农业大学的研究小组在开展华北平原农田系统氮素去向研究的同时，启动了大气氮沉降研究工作。之后，通过国内外相关单位的合作，逐步建立了一个由50多个监测站点组成的基本覆盖全国的大气氮沉降监测网。

在此基础上，研究小组进一步收集了自1980年以来国内外公开发表的大量有关中国氮素沉降的文献数据、植物叶片氮含量数据和长期定位试验无氮区作物吸氮量数据等，构建了中国氮沉降通量及相关参数的大样本数据库。

研究人员在前述论文中指出，自1980年以来的经济增长，已经使中国成为世界第一大氮排放国家，从1980年至2010年中国陆地生态系统氮素沉降显著升高。1980年每公顷年均13.2公斤氮，2000年以后每公顷年均21.1公斤氮。增幅约每公顷8公斤，比1980年代高60%。

研究还发现，从1980年至2000年，同样在长期不施氮肥条件下农田生态系统中的水稻、小麦和玉米三大粮食作物的吸氮量平均增加近两成，而非农田生态系统木本、草本和所有物种的叶片含氮量平均增加约三成；而同时期的植物叶片含磷量没有发生显著改变。“这说明氮沉降已经对非农业生态系统的植物产生了影响。”张福锁的同事、中国农业大学教授江荣风介绍说。

研究结果表明，来自农业源氨排放的铵态氮是氮素沉降的主体，占总沉降量的将近七成，氮肥的直接排放（农田）和间接排放（养殖场畜禽粪便等）是铵态氮的主要贡献者；而来自非农业源氮氧化物排放沉降约占总沉降量的三成。

值得注意的是，研究人员对比了1980年至2010年的农业源和非农业源排放的比值，是呈下降趋势。“比例的下降，意味着来自工业和运输业的氮排放越来越多。”

经济牺牲环境

“中国早就知道氮沉降很重要，但现实是人多地少。”江荣风说，“既要保持农业生产又要保护环境，两者要协调，这个面临的挑战比欧洲和美国更大，欧洲和美国可以少生产，中国就不行。如果只顾着保护环境，大家就没有饭吃。”

1982年，中国制定并发布了首个环境空气质量标准《大气环境质量标准》，1996年进行了第一次修订，并更名为《环境空气质量标准》。2000年，当时的国家环保部门对这一标准进行了第二次修订。2012年，环境保护部发布了第三次修订的《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）。

原本应该是越来越严格的环境标准，在第二次修订中，不同于以往将标准提高或者将上限收紧，反而对污染物的限制进行了放宽。放宽所涉及三个污染物氮氧化物、二氧化氮和臭氧，三者均与氮有关。

在2000年1月6日国家环保部门发布的“关于《环境空气质量标准》（1996）修改单的通知”中，第一条要求就是取消氮氧化物NOx指标。

在另外两条要求中，大幅调高了臭氧和二氧化氮的浓度限值，其中二氧化氮二级标准的年平均和小时平均浓度都被调高了1倍。

因为氮氧化物的排放直接与燃煤和汽车尾气等化石能源的燃烧相关联，取消这项标准的现实结果是从2000年到2012年长达12年里，中国实际上没有一项可遵循的标准来衡量迅速膨胀的能源需求所带来的空气质量恶化程度。

一位参与《环境空气质量标准》修订的研究人员对记者说，2000年放宽标准的原因只能笼统说与经济增长有关。

这位研究人员告诉记者，目前没有相关的报告能够评估过去12年间三个污染物标准的放宽所带来的环境和公共健康影响。但是，仍然有其他研究数据可以看出相应的结果，现实中最明显的结果就是灰霾和酸雨现象的频发。

酸雨是指pH值小于5.6的雨水等大气降水，其形成最主要是二氧化硫和氮氧化物在大气或水滴中转化为硫酸和硝酸所致，当氮氧化物的排放大量增加时，酸雨的频率和范围也会提高、扩大。

中国气象科学研究院的赵艳霞等人曾对1993年至2006年的中国区域酸雨变化特征和成因进行分析，研究结果指出，酸雨发生范围总体上呈扩大趋势，北方酸雨发生范围扩大明显，南方基本保持不变；酸雨污染重灾区由西南逐步转移至华中和华南中部。就酸雨强度而言，1993年至1998年是最强阶段，1999年至2002年强度有所降低，2003年至2006年酸雨强度重又持续加强，其中北方酸雨强度加强非常明显。

研究人员还认为，华北及黄淮海地区出现酸雨增强的根本原因是随着经济的发展，二氧化硫和氮氧化物的排放量迅速增加所致，论文中提到，虽然雨水酸度的主要控制离子还是硫酸根离子，“但是硝酸根离子对雨水酸度的贡献越来越大”。

2010年后，中国政府开始发布一系列意在控制氮排放的政策，包括2012年发布的《环境空气质量标准》第三次修订、2011年发布的《国家环境保护“十二五”规划》、限制工业氮排放的《火电厂大气污染物排放标准》和限制畜牧业氮排放的《全国畜禽养殖污染防治“十二五”规划》。

中国农业大学教授刘学军告诉记者，在短期范围内确实观察到了一定的氮沉降总量下降，但是以十年为一个周期来看，还是增长的趋势。

环保部副部长张力军曾在一次记者会上表示，“十二五”减排，最难完成的就是氮氧化物。因为氮氧化物的排放，不仅是工业企业的排放、燃煤的排放，更是以汽油、柴油为燃料的机动车的排放。

在非采暖期，北京市一半以上的氮氧化物都来自汽车尾气。

中国式治氮，在轻轻松松度过了12个年头以后，被迫开始了漫长而艰巨的治理之路。

《上海商报》2013年3月7日