氮素污染是全球環(huán)境問(wèn)題的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，但關(guān)于氮排放安全閾值評(píng)估研究目前還沒(méi)有可靠量化定義方法。一些學(xué)者基于氮平衡模型開(kāi)展全球尺度的閾值評(píng)估，但仍存在很大的不確定性。這是由于氮元素在不同區(qū)域的遷移轉(zhuǎn)化受復(fù)雜的生物地球化學(xué)過(guò)程影響，難以用簡(jiǎn)單的物質(zhì)平衡模型得到可靠的結(jié)果；而復(fù)雜的水文和水質(zhì)演變機(jī)理模型在大尺度模擬中所需的數(shù)據(jù)十分缺乏。

該研究結(jié)合中國(guó)不同區(qū)域代表性水體中歷史總氮濃度的觀測(cè)數(shù)據(jù)和基于DNDC作物模型及其它氮平衡模型計(jì)算的氮流失數(shù)據(jù)，重構(gòu)了1955-2014年間中國(guó)氮排放與水質(zhì)演變的時(shí)空關(guān)系。研究人員提出水體氮濃度首次達(dá)到或超過(guò)IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1.0mg/L）所在年份對(duì)應(yīng)的氮流失量為該區(qū)域的氮排放閾值的觀點(diǎn)。

研究結(jié)果表明，全國(guó)水環(huán)境的氮容量安全閾值為每年520±70萬(wàn)噸，但目前氮的實(shí)際排放量每年達(dá)到1450±310萬(wàn)噸。中國(guó)絕大多數(shù)省份的氮排放在上世紀(jì)80年代中期超過(guò)了水環(huán)境安全閾值。有14個(gè)省僅農(nóng)田氮流失量就超過(guò)自身閾值，主要分布在缺水的北方，中國(guó)當(dāng)前的氮管理面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

研究人員對(duì)不同氮管理措施的減排潛力進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，提高農(nóng)田管理水平可減小50%左右的農(nóng)田氮流失，但僅可減小全國(guó)總超排量的1/4。若進(jìn)一步提高污水處理的除氮效率，其能耗會(huì)呈非線性增長(zhǎng)。

目前唯一可行的方法是重構(gòu)傳統(tǒng)的城鄉(xiāng)養(yǎng)分循環(huán)體系。在提高農(nóng)田氮肥利用效率的基礎(chǔ)上，將城鄉(xiāng)有機(jī)廢物的還田率從目前的40%以下提高到86%以上，其中9個(gè)省份需要將還田率提高到95%以上。

研究人員推薦的幾種方法中，其中一種是將工業(yè)廢水和生活污水分流，在防止土壤污染和疾病傳播的前提下將生活污水接入灌溉系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分回收又減小農(nóng)業(yè)的水資源消耗。以2010年價(jià)格計(jì)，基礎(chǔ)設(shè)施所需成本近7000億元。實(shí)現(xiàn)人畜糞便全部循環(huán)利用的年運(yùn)行成本約1200-1900億元，略高于2014年的城市生活污水處理成本1100億元。

這不但可徹底解決中國(guó)的水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，還可為農(nóng)民增收提供機(jī)會(huì)。

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