河流N2O可持續(xù)減排：建基線，定主因，找策略

近日，北京大學環(huán)境科學與工程學院籍國東教授課題組在《國家科學評論》發(fā)表研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)自然河流普遍存在由硝酸鹽決定的N2O排放基線，人類活動污染物輸入導致基線排放整體上移和排放熱點的出現(xiàn)。對氨氮和有機污染的有效控制可以消除熱點排放，其中消除全球農(nóng)業(yè)河流11%和城市河流14％熱點的減排效果分別為51.6%和63.7%，而通過去除硝酸鹽降低基線排放則是一項長期挑戰(zhàn)。該研究為全球河流N2O可持續(xù)減排及工程管理提供了參考基線和科學依據(jù)。

全球河流N2O排放基線（EF-lines）

該研究對全球3047個不同類型河流N2O排放因子數(shù)據(jù)集進行了薈萃分析，發(fā)現(xiàn)EF5r的變化幅度在5個數(shù)量級以上，平均值為0.50%，大于IPCC采用的0.26%，且在不同類型的河流中存在顯著差異，自然河流（0.79%）顯著高于農(nóng)業(yè)河流（0.06%）和城市河流（0.18%），該結(jié)果強調(diào)了分類型估算全球河流N2O排放的重要性。更為重要的是，該研究發(fā)現(xiàn)自然河流具有普適性的N2O排放基線（EF-lines，EF5r = k/[NO3-], k = 0.02），人類活動導致農(nóng)業(yè)河流和城市河流的排放基線顯著提升，k值分別增至0.09和0.05。深入分析發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)河流和城市河流分別有11%和14%的樣點偏離基線，成為N2O排放的熱點。

圖1. 全球河流N2O排放基線

不同類型河流N2O排放模式

人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市生活導致N2O排放基線整體上移和排放熱點出現(xiàn)，產(chǎn)生農(nóng)業(yè)和城市河流兩種不同類型的N2O排放模式。農(nóng)業(yè)河流以面源為主，基線排放更高，k值增至0.09；城市河流由點源主導，熱點排放更為顯著。機理分析發(fā)現(xiàn)，硝酸鹽是決定基線排放的主因，氨氮和有機污染則導致熱點排放。

圖2. 不同類型河流N2O排放模式

河流N2O可持續(xù)減排策略

基于不同類型河流N2O排放基線和模式，該課題組探究了全球河流N2O可持續(xù)排放策略。結(jié)果表明：有效控制氨氮和有機污染，無需控制硝酸鹽，即可消除農(nóng)業(yè)和城市河流N2O排放的熱點區(qū)域。其中，消除全球農(nóng)業(yè)河流11%和城市河流14％熱點的減排效果分別為51.6%和63.7%。但是，如果進一步將農(nóng)業(yè)和城市河流的排放基線降低至自然河流的水平，則需控制硝酸鹽；如果以更高的成本修復80%以上的樣點，其N2O減排量僅為44.4%（農(nóng)業(yè)河流）和33.2%（城市河流）。因此，全球河流N2O可持續(xù)減排的首要策略是消除熱點地區(qū)的有機和氨氮污染，具體的工程管理措施是提高城市污水的收集和深度處理能力，加快農(nóng)業(yè)和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境綜合治理進程。

圖3. 全球河流N2O可持續(xù)減排策略

小結(jié)

該研究通過建立全球河流N2O排放基線，揭示了農(nóng)業(yè)和城市兩種不同類型河流N2O排放模式及驅(qū)動因子，發(fā)現(xiàn)硝酸鹽是決定基線排放的主因，有效控制氨氮和有機污染的可消除全球河流一半以上的N2O排放。這一發(fā)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)和城市河流分類治理工程具有重要價值，有助于制定更有效的河流可持續(xù)管理策略。

了解詳情，請閱讀原文

Sustainable management of riverine N2O emission baselines. National Science Review. doi:10.1093/nsr/nwae458