北京大学物理学院张霖研讨员与合作者在全球农业氨氮的PM2.5

　　北京大学物理学院大气与海洋科学系张霖研讨员与浙江大学谷保静研讨员、英国生态水文中心MarkSutton教授等协作，在全球氮排放的大气环境和健康效应研讨方面获得重要发展。联合研讨团队提出N-share(氮奉献率)目标，用以量化全球不同国家与区域氮排放对PM2.5健康效应的奉献率及氮减排本钱，并指出操控农业氨排放对全球PM2.5污染办理更具有本钱效益。相关效果2021年11月5日发表于《科学》。
　　PM2.5(空气动力学粒径小于2.5μm的颗粒物)是一种首要的大气污染物，严重危害人体健康。PM2.5污染成为许多国家亟需处理的严重环境问题。活性氮(Reactive nitrogen; Nr)排放，包含氨氮(NH3)和氮氧化物(NOx)，是构成大气PM2.5污染的重要排放来历，它们与二氧化硫(SO2)一同在大气中经过化学转化导致PM2.5中二次无机盐构成。因为各国家与区域在氮排放、大气化学、人口密度、经济发展、生活水平等方面的特征差异，很难在全球范围内体系地量化氨氮和氮氧化物排放对PM2.5污染发生的健康效应和减排本钱。因而，亟需一种通用的方法来比较不同国家与区域氮排放构成的健康影响，为全球PM2.5污染办理供给科学依据。
　　北京大学物理学院大气与海洋科学系张霖研讨员与浙江大学谷保静研讨员、英国生态水文中心Mark Sutton教授等展开协作研讨，提出N-share(氮奉献率)目标，在全球标准上表征氮排放对PM2.5空气污染及其健康效应的分摊奉献。N-share与氮素在PM2.5中的质量占比不同，其意义是考虑对PM2.5二次无机盐构成的归纳影响，经过在大气化学数值模型中封闭氨氮和氮氧化物排放但保存其他污染物(如SO2)排放来核算得到。
　　联合研讨团队使用多个全球三维大气化学数值模型(EMEP-WRF、TM5-FASST、GEOS-Chem)，量化了全球不同国家与区域氮排放对PM2.5空气污染及其健康效应的奉献率，并进一步耦合归纳点评模型(GAINS)，评价了全球经过操控氮排放来减轻PM2.5污染健康危险的经济本钱与收益。
　　研讨发现，全球PM2.5污染的N-share从1990到2013年有全体添加，而区域差异很大：亚洲、南美和南非区域明显添加，欧洲明显下降；全球大都国家与区域中氨氮排放对PM2.5污染的奉献率比氮氧化物排放奉献更大，标明PM2.5中二次无机盐构成受氨氮约束更强。1990—2013年间，全球氨氮的PM2.5奉献率从25%添加到32%，而氮氧化物奉献率从17%添加到28%；氮奉献率的添加与其排放总量添加，而另一前体物SO2排放量削减的趋势符合。总氮排放的N-share远小于氨氮和氮氧化物独自的N-share之和体现出两者在二次PM2.5构成进程中的相互作用。
　　联合研讨团队采用了生命年丢失(years of life lost; YLL)目标来评价PM2.5污染对人类健康的影响。结果标明，全球氮排放引起的PM2.5污染导致人类总YLL从1990年的1950万年添加到2013年的2330万年。结合各国家与区域经济发展状况，这相当于构成了1990年约2610亿美元和2013年4200亿美元的健康丢失。
　　因而，下降氮排放及其导致的PM2.5污染能带来巨大的健康效益。研讨预算，削减全球氨氮排放的均匀本钱为1.5美元/千克氮，远低于其减排所带来的约6.9美元/千克氮的健康收益；相比之下，氮氧化物减排的均匀本钱为16美元/千克氮，远高于其约7.3美元/千克氮的收益。操控氨氮的本钱收益率相较操控氮氧化物更高，其间北美区域在操控氨氮排放的本钱收益率最大，其次是欧洲和亚洲(图2)。虽然现在氮氧化物减排的施行本钱超越其PM2.5健康收益，但削减氮氧化物排放还可带来减轻臭氧污染、优化生态体系氮循环等其他优点。
　　研讨指出了全球操控氨排放对减轻PM2.5污染的高社会收益。氮氧化物排放首要来自交通、工业等职业中的化石燃料焚烧进程。全球许多国家和区域，尤其是美国、欧洲等发达区域，现已长时间采纳氮氧化物减排办法，使得进一步减排氮氧化物的边沿本钱加大。
　　但是，氨排放首要来自农业活动，其排放没有有用操控，减排本钱也相对低价，例如优化氮肥施用不只能够削减氨排放，还能够下降氮肥使用量，然后节省减排本钱。因而，在现有氮氧化物排放操控的基础上，加大对氨排放的操控，有助于全球PM2.5空气质量的继续改进。
　　全球各大区域氨氮和氮氧化物减排50%的本钱和收益：A.氨氮减排收益包含PM2.5污染减轻的健康效益以及减小氮肥施用量(Fert)的经济节省，氮氧化物减排收益包含PM2.5和臭氧(O3)污染减轻带来的健康效益；B.氮减排收益与本钱的比值(高于“1”表明减排收益高于本钱)
　　相关研讨效果以“操控氨比操控氮氧化物对减轻PM2.5空气污染更具有本钱效益”(Abating ammonia is more cost-effective than nitrogen oxides for mitigating PM2.5 air pollution)为题，2021年11月5日发表于《科学》(Science)；谷保静(榜首作者)、张霖(第二作者)、Mark Sutton为一起通讯作者，北京大学物理学院2020届博士毕业生陈优帆参加了该项研讨。同期“角度”(Perspective)专栏配发了荷兰莱顿大学Jan Willem Erisman教授题为“氨怎么供养和污染世界”(How ammonia feeds and pollutes the world)的谈论文章。
　　上述研讨工作得到国家自然科学基金等赞助和联合国环境署氮素办理体系(INMS)工作组的技术支持；其他协作者包含来自欧盟委员会联合研讨中心、荷兰环境评价署、澳大利亚墨尔本大学、北京航空航天大学、奥地利世界使用体系分析研讨所、挪威公共卫生研讨院等国内外高校和组织的研讨人员。（部分修改）
　　原标题：物理学院张霖研讨员与协作者在全球农业氨氮的PM2.5健康效应研讨方面获得重要发展