co2和n2怎么分离(新研究N2O排放量是CO2的)

农业是 N2O 浓度增加的主要原因。如果我们希望稳定地球气候,就必须减少排放。

我们的新研究发现,来自农业和其他来源的一氧化二氮在大气中积累的速度如此之快,以至于本世纪地球将面临危​险的 3℃ 变暖。

每年,有超过 1 亿吨氮以合成肥料的形式喷洒在农作物上。同样数量的牲畜粪便也用于牧场和农作物。

如此大量的氮使农作物和牧场的生长更加丰富。但它也会释放一氧化二氮 (N2O),一种温室气体。

农业是造成人口集中度增加的主要原因,本世纪可能仍将如此。农业和工业中的 N2O 排放可以减少,如果我们希望稳定地球气候,我们必须采取紧急行动。

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2000 年的大气一氧化二氮浓度。从冰芯和大气中进行的观测。资料来源:BoM/CSIRO/AAD。

一氧化二氮从何而来?

我们发现,近几十年来,土壤和海洋等自然来源的 N2O 排放量没有太大变化。但来自人类的排放量迅速增加。

2018 年,大气中 N2O 的浓度达到了十亿分之 331 ,比工业时代开始之前的 1750 年左右的水平高出 22%。

在截至 2016 年的十年中,农业造成了全球近 70%的 N2O 排放。这些排放是通过土壤中的微生物过程产生的。在合成肥料和粪便中使用氮是这一过程的关键驱动因素。

N₂O 的其他人类来源包括化学工业、废水和化石燃料的燃烧。

N₂O 在高层大气中被破坏,主要是通过太阳辐射。但是人类排放 N2O 的速度比它被破坏的速度快,所以它会在大气中积累。

N2O 既会消耗臭氧层,又会导致全球变暖。

作为一种温室气体,N2O 的升温潜能值是二氧化碳 (CO2) 的 300 倍,并且在大气中平均存在 116 年。它是仅次于二氧化碳(在大气中持续数千年)和甲烷之后的第三大温室气体。

当 N₂O 与平流层中的臭氧气体相互作用时,它会消耗臭氧层。其他消耗臭氧层物质,例如含氯和溴的化学品,已被联合国蒙特利尔议定书禁止。尽管《巴黎协定》试图降低其浓度,但该议定书并未禁止 N₂O。

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减少农场肥料的使用对于减少 N2O 排放至关重要。上图

我们发现了什么

政府间气候变化专门委员会制定了未来情景,概述了到 2100 年世界可以采取的不同减排途径。我们的研究发现,N2O 浓度已开始超过所有情景中预测的水平。

目前的浓度与本世纪远高于 3℃ 的全球平均气温升高一致。

我们发现,在过去的三十年中,全球人为造成的 N2O 排放量增长了 30%。农业排放主要来自东亚、欧洲、南亚和北美使用的合成氮肥。非洲和南美洲的排放主要来自牲畜粪便。

就排放增长而言,最大的贡献来自新兴经济体——尤其是巴西、中国和印度——近几十年来,这些经济体的作物产量和牲畜数量迅速增加。

澳大利亚的N2O 排放量在过去十年中一直保持稳定。农业和废物排放的增加已被工业和化石燃料排放的下降所抵消。

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从 1980 年到 2016 年,人类活动产生的 N₂O 排放的区域变化,以每年百万吨氮为单位。数据来自:田等人。2020,自然。资料来源:全球碳项目和国际氮倡议。

该怎么办?

N2O 必须成为减少温室气体排放的努力的一部分,并且已经有工作要做。自上世纪90年代末,例如,努力降低化工行业的排放量都取得了成功,特别是在生产的尼龙,在美国,欧洲和日本。

减少农业排放更为困难——必须维持粮食生产,而且没有简单的氮肥替代品。但确实存在一些选择。

在过去的二十年中,随着农业生产力的提高,欧洲的 N2O 排放量有所下降。这主要是通过政府减少水道和饮用水污染的政策来实现的,这些政策鼓励更有效地使用化肥。

其他减少农业氧化亚氮排放的方法包括:

  • 更好地管理动物粪便
  • 以更符合植物生长需求的方式施肥
  • 交替作物,包括那些自己产生氮的作物,如豆类,以减少对肥料的需求
  • 可降低 N2O 产量的高效肥料。

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2007-16 年全球一氧化二氮预算。从田等人采用。2020. 自然。资料来源:全球碳项目和国际氮倡议。

实现净零排放

停止过度使用氮肥不仅对气候有益。它还可以减少水污染并提高农场盈利能力。

即使有正确的农业政策和行动,也需要合成肥料和粪肥。为了使该部门净零温室气体排放量,需要稳定的环境,新的技术将需要。

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