清華新聞網(wǎng)6月3日電 中國(guó)是氮肥消費(fèi)量最大的國(guó)家，高通量的氮輸入引發(fā)了多方面環(huán)境氮污染問題，也帶來大量二氧化碳、氧化亞氮和甲烷等溫室氣體排放，碳-氮耦合代謝關(guān)聯(lián)效應(yīng)及其協(xié)同減污降碳已成為當(dāng)前研究的最新熱點(diǎn)方向。近日，清華大學(xué)化工系胡山鷹教授課題組在碳-氮耦合代謝與協(xié)同減排研究中取得新進(jìn)展，研究通過物質(zhì)流分析法、生命周期清單和情景分析等結(jié)合方法，首次構(gòu)建了中國(guó)全行業(yè)碳-氮耦合代謝模型，揭示了被忽視的氮代謝管理與溫室氣體管理措施間存在巨大協(xié)同潛力，有助于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、消費(fèi)和廢物等領(lǐng)域的政策制定者更好地推進(jìn)多維度環(huán)境足跡的耦合管理與減污降碳的潛力評(píng)估。
課題組通過物質(zhì)流分析法與生命周期清單方法構(gòu)建了基于代謝視角的碳-氮耦合環(huán)境足跡模型，并整合國(guó)家尺度溫室氣體清單，系統(tǒng)分析了氮代謝對(duì)溫室氣體排放的貢獻(xiàn)。研究表明，2015~2020年中國(guó)氮代謝不僅引起氧化亞氮（N2O）溫室氣體排放561.8 Mt CO2-eq yr-1（1 Mt CO2-eq代表百萬噸二氧化碳當(dāng)量），還包含了二氧化碳（CO2）排放614.5 Mt CO2-eq yr-1、甲烷（CH4）排放540.1 Mt CO2-eq yr-1和碳抵消效應(yīng)206.3 Mt CO2-eq yr-1，占國(guó)家溫室氣體排放總量的13.5%。研究結(jié)果揭示了碳-氮耦合效應(yīng)在代謝尺度上的關(guān)聯(lián)被忽視，協(xié)同效應(yīng)和權(quán)衡效應(yīng)應(yīng)當(dāng)被重視。
圖1.中國(guó)氮代謝與溫室氣體排放的關(guān)聯(lián)模型與貢獻(xiàn)評(píng)估
在此基礎(chǔ)上，課題組通過碳-氮耦合的全生命周期管理視角構(gòu)建了協(xié)同減排框架，從清潔生產(chǎn)、減少浪費(fèi)、提高資源循環(huán)、末端處理等角度提出11項(xiàng)措施，能夠分別實(shí)現(xiàn)20.83 Mt N yr-1氮排放和607.8 Mt CO2-eq yr-1的溫室氣體的減排潛力，其中優(yōu)先推行控制過量氮肥、提高動(dòng)物糞便管理、促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源回收、減少社會(huì)浪費(fèi)等措施的協(xié)同減排效應(yīng)最好，而推進(jìn)尾氣處理、污水處理提標(biāo)等末端處理措施的協(xié)同減排效應(yīng)較差。不同措施的碳-氮減排效應(yīng)的差異性表明了多維度環(huán)境足跡的高效協(xié)同管理需要優(yōu)先考慮基于減量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle）視角的減排策略。
圖2. 碳-氮耦合管理對(duì)中國(guó)氮減排和溫室氣體減排的協(xié)同效應(yīng)
相關(guān)研究成果以“氮管理對(duì)溫室氣體減排的貢獻(xiàn)——以中國(guó)為例”（Contribution of Nitrogen Management to Greenhouse Gas Emission Reduction: A Case Study of China）為題，近日發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）。
胡山鷹教授為論文通訊作者，南昌大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院石磊教授為論文共同通訊作者，清華大學(xué)化工系2018級(jí)博士生（已畢業(yè)）付航為論文第一作者。化工系2022級(jí)博士生趙凱、2020級(jí)博士生謝鑫、副教授陳定江等參與了研究工作。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c10935
供稿：化工系
編輯：李華山
審核：郭玲
