既不能缺氮也不能過氮 糧食安全和環境保護如何兼顧?
央廣網北京11月10日消息(總台中國之聲記者富賾)據中央廣播電視總台中國之聲《新聞超鏈接》報道,農(nong) 業(ye) 中,氮肥為(wei) 全球糧食生產(chan) 貢獻了約一半的力量,在保障全球糧食安全方麵功不可沒。
然而,全球氮素的分布格局並不均衡,氮素流失的同時會(hui) 導致嚴(yan) 重的空氣和水汙染。一邊是保糧食安全,另一邊是保環境健康,氮素如何科學管理,成為(wei) 了全球議題。
在國家自然科學基金委員會(hui) 與(yu) 聯合國環境規劃署共同支持的國際合作研究項目的支持下,浙江大學環境與(yu) 資源學院教授穀保靜與(yu) 非洲科學家展開合作,正在試圖回答這一極具挑戰性的問題。
氮元素在我們(men) 的日常生活中發揮著怎樣的作用?氮過量可能帶來哪些危害?氮循環的路徑是怎樣的?中非國家合作,如何推動國家之間的均衡可持續發展?
氮循環如何進行?
浙江大學環境與(yu) 資源學院教授穀保靜介紹,氮氣是氮元素最常見的存在形態,在空氣中約占78%。但空氣中的氮氣尤其穩定,很難被生物直接利用。
氮循環主要從(cong) 空氣中的惰性氮氣開始,一般通過3種途徑進入生態係統:一是生產(chan) 化肥,氮氣與(yu) 氫氣反應生成氨,再硝化轉成尿素,變成被人類利用的氮肥。二是汽車尾氣,氮氣與(yu) 氧氣在高溫高壓的氣缸中反應生成氮氧化物。三是豆科作物固氮,豆科植物根部的根瘤菌是最常見的固氮微生物,它們(men) 能將大氣中的氮轉化為(wei) 植物可以利用的含氮化合物,促進植物生長。
進入生態係統中,一部分氮變成養(yang) 分促進植物生長發育,一部分氮流失到空氣、水體(ti) 等環境中,或是累積在土壤裏導致土壤酸化。流失在環境中的氮又發生遷移,比如,從(cong) 河流上遊遷移到下遊,從(cong) 農(nong) 田、養(yang) 殖場遷移到水體(ti) ,並且也會(hui) 揮發到空氣中。隨著空氣下落,又隨著西風帶飄到近海區域。一旦進入水體(ti) ,這些氮就發生價(jia) 態的轉化或生物驅動的化學反應過程,從(cong) 銨態氮轉化為(wei) 硝態氮。硝態氮反硝化後又變成氮氣或氧化氮排到空中,這就是氮循環的整個(ge) 過程。
氮素流失有哪些危害?
穀保靜介紹,氮排放主要可以分為(wei) 兩(liang) 類,一類是農(nong) 業(ye) 園,氮肥的使用以及養(yang) 殖場的廢棄物都有大量的氮流失;另一類是非農(nong) 業(ye) 園,如生活汙水中含的氮以及燃燒化石能源排放出的氮氧化物。這也帶來氮素汙染的問題,主要表現在5個(ge) 方麵,總結起來就是“WAGES”。
“W”指的是水汙染,比如太湖水汙染主要是氮素超標,造成了水體(ti) 的富營養(yang) 化等。
“A”指的是空氣汙染,比如來源於(yu) 農(nong) 業(ye) 園的氨氣、來源於(yu) 汽車尾氣和電廠排放的氮氧化物等,這些物質構成了PM2.5的主要內(nei) 容。
“G”指的是溫室氣體(ti) ,氧化亞(ya) 氮帶來的溫室效應相當於(yu) 300倍的二氧化碳,加劇南極的臭氧層空洞。
“E”指的是生物多樣性減少,空氣中的氨與(yu) 氮氧化物等汙染物變成顆粒態沉降,落在生態係統中將導致生物多樣性降低。我國每年化肥總氮量2000餘(yu) 萬(wan) 噸,空氣沉降下來的氮就高達1000多萬(wan) 噸。
“S”指的是土壤酸化,化肥水解產(chan) 生的氨以及大氣氮沉降的銨態氮,落在土壤和水體(ti) 中就變成了硝酸根,釋放出氫離子後就導致了土壤的酸化。
氮素管理,我們(men) 該怎麽(me) 做?
麵對碳素汙染帶來的問題,人類也在不斷努力消除危害。穀保靜介紹,對於(yu) 農(nong) 業(ye) 園而言,過量的氮隻是放錯地方的資源,如果合理利用,不僅(jin) 可以降低汙染,還可以增產(chan) 。比如用機械精細化施肥,既減少氮流失還能提高產(chan) 量,養(yang) 殖場中也可以通過封閉儲(chu) 存發酵係統,降低氮汙染,同時增加有機肥。對於(yu) 非農(nong) 業(ye) 園而言,工廠可以通過電廠脫硝和三元催化脫硝等方式減少氮排放,汙水處理廠也可提高排汙標準。作為(wei) 消費者,雖然不能直觀感受到農(nong) 業(ye) 生產(chan) 端的大量氮肥流失,但優(you) 化消費行為(wei) ,盡量不浪費食物,對於(yu) 減少氮排放也有很大的幫助。
穀保靜表示,氮素過量雖然會(hui) 帶來環境問題,但農(nong) 業(ye) 生產(chan) 中也不能沒有氮肥,氮素一旦降低,必然影響糧食產(chan) 量,從(cong) 而威脅糧食安全。在有關(guan) 氮通量的研究上,我國將重點與(yu) 非洲國家開展合作,既能減輕我國氮素過量的問題,也能幫助非洲解決(jue) 糧食安全問題。未來,我國將持續與(yu) 聯合國環境規劃署合作,推動化肥在全球的再分配,為(wei) 全球可持續發展作出貢獻。
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