全球一氧化二氮排放趋势及其对气候变化的影响

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波士顿学院（2024USNews美国大学排名：39）的气候研究人员领导了一项关于一氧化二氮（N2O）排放的全球最全面的评估研究，发现从1980年到2020年，N2O排放量持续增加，2020年农业排放量达到800万吨，比1980年的480万吨增加了67%。该研究由波士顿学院地球系统科学与全球可持续发展中心主任田汉钦领导，汇集了全球近60名研究人员的数据，结果发表在《地球系统科学数据》期刊上。研究指出，农业生产是人类驱动的N2O排放的主要来源，占2010年代排放量的74%，主要来自化肥和动物粪便的使用。N2O是一种比二氧化碳和甲烷更强效的温室气体，对臭氧层有破坏作用，并加剧气候变化。研究还发现，2020年和2021年的N2O排放速度是历史上最快的。全球农民在1980年使用了6000万吨化学氮肥，到2020年这一数字增加到1.07亿吨。同年，动物粪便贡献了1.01亿吨氮肥，总使用量达到2.08亿吨。研究表明，减少N2O排放是限制全球温度上升的唯一解决方案，因为目前没有技术可以从大气中去除N2O。研究还指出，中国和欧洲的N2O排放有所减少，而美国的农业排放继续上升，工业排放略有下降。全球碳项目执行主任Josep Canadell表示，2020年和2021年的大气N2O增长率比以往任何一年都高，比前十年的平均增长率高出30%以上。改进农业实践、限制氮肥和动物粪便的使用可以帮助减少温室气体排放和水污染。

全球一氧化二氮（N2O）排放趋势从1980年到2020年间显著增加。根据全球碳项目发布的新报告，从1980年到2020年，N2O排放量增加了40%，加速了气候变化。N2O是第三大人造温室气体，其全球变暖潜力是二氧化碳的近300倍。报告指出，N2O的浓度在过去800,000年中达到了前所未有的水平。主要来源包括氮肥的使用和动物粪便。尽管N2O在大气中的含量远低于二氧化碳和甲烷，但其对全球变暖的贡献不容忽视。研究表明，2020年至2022年间，N2O的增长率比1980年以来的任何时期都要高。中国是自1980年以来N2O排放量增加最多的国家，而欧洲的排放量有所下降，美国的排放量则相对稳定。研究强调，减少人类活动产生的N2O排放是减缓其增长速度的唯一途径，因为目前没有技术可以从大气中去除这种气体。

农业实践对N2O排放的影响是显而易见的。农业N2O减排策略因其作为温室气体的强效性而被认为是必要的。然而，随着平流层氯的减少，N2O对平流层臭氧（O3）的影响日益增加，这意味着N2O减排的更广泛大气影响需要进一步研究。研究计算了通过空间分离部署硝化抑制剂（每吨二氧化碳当量70-113美元）和粉碎玄武岩（无成本共益）来减少1.35 TgN2O/年（约占2020年排放量的5%）。在2025-2075年期间的地球系统模型模拟中，在高（SSP3-7.0）和低（SSP1-2.6）地表变暖情景下，这种N2O减排减少了由NOx驱动的O3破坏，导致区域性平流层O3增加，但对总O3柱恢复的影响最小。到2075年，N2O和CO2减排的辐射强迫相当于有益的9-11 ppm CO2去除。研究结果支持有针对性的农业N2O减排，以帮助各国实现净零排放目标而不妨碍O3恢复。

在不同地区，N2O排放的情况也有所不同。全球温室气体排放主要由人类活动产生，关键气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）和氟化气体（F-气体）。二氧化碳主要来源于化石燃料的使用、森林砍伐和土地开发；甲烷来自农业活动、废物管理、能源生产和使用；一氧化二氮主要来自农业活动如肥料使用；氟化气体则来自工业过程、制冷和各种消费品的使用。全球温室气体排放按经济部门划分，电力和热力生产占最大比例，其次是工业、农业、林业和其他土地使用、交通和建筑。自1850年以来，全球二氧化碳排放显著增加，主要由于化石燃料消费和工业排放的增加。非二氧化碳温室气体排放也显著增加。尽管排放趋势持续上升，但2010年至2019年间，能源和工业部门的年排放增长有所放缓。2020年，全球十大温室气体排放国为中国、美国、印度、欧盟、俄罗斯、印度尼西亚、巴西、日本、伊朗和加拿大，这些国家占全球总排放量的67%。土地使用变化相关的排放和吸收未包括在内，但在某些地区如美国和欧洲，土地使用变化对二氧化碳有净吸收作用，部分抵消了其他地区的森林砍伐排放。

化肥和动物粪便在N2O排放中的作用不可忽视。根据波士顿学院研究人员领导的全球碳项目发布的新报告，1980年至2020年间，人为引起的N2O排放量增加了40%，极大地加速了气候变化。农业生产是主要来源，占人为N2O排放的74%，主要归因于化肥和动物粪便的使用。2020年，农业排放量达到800万吨，比1980年的480万吨增加了67%。N2O是一种比二氧化碳和甲烷更强效的温室气体，其浓度在2022年达到336亿分之一，比工业化前水平增加了25%。研究表明，全球温室气体排放应迅速下降以避免气候变化的最严重影响，但2020年和2021年的N2O排放量却创下历史新高。报告呼吁改进农业实践，减少氮肥和动物粪便的使用，以降低温室气体排放和水污染。研究还指出，一些国家在减少N2O排放方面取得了成功，如中国和欧洲。然而，美国的农业排放量仍在上升。全球碳项目成立于2001年，旨在分析人类活动对温室气体排放和地球系统的影响，提供碳、甲烷和N2O的全球预算，以支持进一步的研究、政策和国际行动。

综上所述，波士顿学院的研究揭示了全球N2O排放的严峻形势，特别是农业生产对N2O排放的巨大贡献。全球碳项目的报告进一步强调了N2O作为强效温室气体的危害，并指出了不同地区在N2O排放方面的差异。化肥和动物粪便的使用是N2O排放的主要来源，改进农业实践、限制氮肥和动物粪便的使用是减少N2O排放的关键措施。尽管一些国家在减少N2O排放方面取得了进展，但全球范围内的N2O排放仍在上升，特别是在美国。因此，全球各国需要共同努力，采取有效措施减少N2O排放，以应对气候变化的挑战。