清华大学专家提出 解决水体富营养化新办法

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    本报北京3月1日电（记者邓晖）争分夺秒拯救地球！电影《流浪地球》的情节牵动千万人心。现实中，各国顶尖科学家也在为地球功能的正常运转贡献智慧。记者1日从清华大学获悉，该校地球系统科学系、清华海峡研究院喻朝庆博士等近日在《自然》杂志发表题为《恢复中国水环境质量需全面加强氮管理》的文章，揭示了中国从1955年到2014年人类活动导致的氮流失量，建立了各省淡水环境氮容量的“安全”阈值。

    据悉，这是科学界首次量化定义氮排放“行星边界”的区域阈值。文章为近年来全球环境容量限界研究的区域应用提供了新方法，为全方位解决中国水体富营养化问题提供了量化依据。

    “为实现人类可持续发展，需要将对全球环境的影响维持在安全界限以内。这称之为‘行星边界’。”清华理学院院长宫鹏介绍，众多边界定义中，氮素污染是最让科学家们头疼的难题之一，“氮元素在不同区域的迁移转化受复杂的生物地球化学过程影响，难以用简单的物质平衡模型得到可靠结果；而复杂的水文和水质演变机理模型在大尺度模拟中所需的数据十分缺乏”。

    因此，关于氮排放安全阈值评估研究目前尚无可靠量化定义方法。瑞典科学家约翰·罗克斯特伦等曾提出全球每年3500万吨氮的安全阈值，一些学者基于氮平衡模型开展全球尺度的阈值评估，但仍存在很大的不确定性。

    上述文章结合中国不同区域代表性水体中历史总氮浓度的观测数据和基于DNDC作物模型及其他氮平衡模型计算的氮流失数据，重构了1995年到2014年间中国氮排放与水质演变的时空关系。结果表明，中国绝大多数省份的氮排放在20世纪80年代中期超过了水环境安全阈值，全国水环境的氮容量安全阈值为每年520±70万吨，但目前实际排放量每年达到1450±310万吨；有14个省仅农田氮流失量就超过自身阈值，主要分布在缺水的北方。

    “中国当前的氮管理面临严峻挑战。”喻朝庆团队对不同氮管理措施的减排潜力进行了评估，如提高农田管理水平、污水处理的除氮效率等，效果均不显著。他认为，目前唯一可行的方法是重构传统的城乡养分循环体系：“在提高农田氮肥利用效率的基础上，还需要将城乡有机废物的还田率从目前的40%以下提高到86%以上，其中9个省份需要将还田率提高到95%以上。”

    喻朝庆特别推荐的是将工业废水和生活污水分流，在防止土壤污染和疾病传播的前提下将生活污水接入灌溉系统：“这不但可彻底解决中国的水体富营养化问题，还可为农民增收提供机会。”