清华新闻网6月3日电 中国是氮肥消费量最大的国家，高通量的氮输入引发了多方面环境氮污染问题，也带来大量二氧化碳、氧化亚氮和甲烷等温室气体排放，碳-氮耦合代谢关联效应及其协同减污降碳已成为当前研究的最新热点方向。近日，清华大学化工系胡山鹰教授课题组在碳-氮耦合代谢与协同减排研究中取得新进展，研究通过物质流分析法、生命周期清单和情景分析等结合方法，首次构建了中国全行业碳-氮耦合代谢模型，揭示了被忽视的氮代谢管理与温室气体管理措施间存在巨大协同潜力，有助于工业、农业、食品、消费和废物等领域的政策制定者更好地推进多维度环境足迹的耦合管理与减污降碳的潜力评估。

课题组通过物质流分析法与生命周期清单方法构建了基于代谢视角的碳-氮耦合环境足迹模型，并整合国家尺度温室气体清单，系统分析了氮代谢对温室气体排放的贡献。研究表明，2015~2020年中国氮代谢不仅引起氧化亚氮（N₂O）温室气体排放561.8 Mt CO₂-eq yr^-1（1 Mt CO₂-eq代表百万吨二氧化碳当量），还包含了二氧化碳（CO₂）排放614.5 Mt CO₂-eq yr^-1、甲烷（CH₄）排放540.1 Mt CO₂-eq yr^-1和碳抵消效应206.3 Mt CO₂-eq yr^-1，占国家温室气体排放总量的13.5%。研究结果揭示了碳-氮耦合效应在代谢尺度上的关联被忽视，协同效应和权衡效应应当被重视。

图1.中国氮代谢与温室气体排放的关联模型与贡献评估

在此基础上，课题组通过碳-氮耦合的全生命周期管理视角构建了协同减排框架，从清洁生产、减少浪费、提高资源循环、末端处理等角度提出11项措施，能够分别实现20.83 Mt N yr^-1氮排放和607.8 Mt CO₂-eq yr^-1的温室气体的减排潜力，其中优先推行控制过量氮肥、提高动物粪便管理、促进农业资源回收、减少社会浪费等措施的协同减排效应最好，而推进尾气处理、污水处理提标等末端处理措施的协同减排效应较差。不同措施的碳-氮减排效应的差异性表明了多维度环境足迹的高效协同管理需要优先考虑基于减量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）视角的减排策略。

图2. 碳-氮耦合管理对中国氮减排和温室气体减排的协同效应

相关研究成果以“氮管理对温室气体减排的贡献——以中国为例”（Contribution of Nitrogen Management to Greenhouse Gas Emission Reduction: A Case Study of China）为题，近日发表于《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology）。

胡山鹰教授为论文通讯作者，南昌大学资源与环境学院石磊教授为论文共同通讯作者，清华大学化工系2018级博士生（已毕业）付航为论文第一作者。化工系2022级博士生赵凯、2020级博士生谢鑫、副教授陈定江等参与了研究工作。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.4c10935

供稿：化工系

编辑：李华山

审核：郭玲