《 我国学者与海外合作者在中国碳氮综合管理研究方面取得进展》

  • 来源专题:能源情报网监测服务平台
  • 编译者: 郭楷模
  • 发布时间:2025-06-20
  • 在国家自然科学基金青年科学基金项目(A类)(批准号:42325707)等资助下,浙江大学谷保静教授团队与海外合作者,在中国碳氮综合管理研究方面取得进展。相关成果以“Integrated carbon and nitrogen management for cost-effective environmental policies in China”为题,于2025年6月5日在《科学》(Science)期刊在线发表。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads4105。

    碳和氮是全球生物地球化学循环关键元素,在维持土壤健康、促进植物生长、保护生物多样性等方面发挥重要作用。然而,人类源碳氮排放量快速增加影响地球系统安全。实施碳氮综合管理优化策略,调整多界面(空气、土壤、水体等)和跨部门(工业、农业、林业等)动态碳氮耦合过程,对我国实现低成本高效用的环境治理具有重要意义。

    研究团队自主构建了人类-自然耦合系统碳氮循环模型(CHANS-CN),系统解析了中国16个关键子系统的碳氮耦合过程,并通过多情景模拟揭示了中国碳氮综合管理的减排潜力和经济可行性。通过整合碳氮减排措施库和子系统碳氮耦合机理,识别了碳氮综合管理的优选措施和优先部门,在碳中和的国家战略目标下,预计到2060年将减少91%的碳排放和74%的氮排放,且能够使碳氮排放比回到稳定的历史区间(35~44)。相比单一碳或氮管理,综合管理策略的社会效益显著提升,2060年总实施成本带来的社会收益(包括人类健康、生态系统和气候效益)超过实施成本的四倍。综合管理能将单位减排成本降低37%,达到3.1美元每千克碳氮当量(CNIeq),显示出其在减排成本和社会效益之间的双重优势。

    碳氮综合管理根据区域自然资源和经济限制差异设置碳氮减排措施组合与优先度,可促使生产过程与区域自然和社会经济条件相协调,促进碳排放和氮污染有序减少,为基于自然的解决方案提供了依据,为制定多层次和弹性的碳氮管理策略提供了科学支撑。

  • 原文来源:https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab448/info95054.htm
相关报告
  • 《我国学者与海外合作者在地球温室期甲烷代谢微生物方面取得进展》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-12-24
    • 微生物与环境之间存在着密切的相互作用。微生物不仅被动地适应环境,更能够主动地改造环境。其中,微生物如何通过甲烷影响地球宜居性演化是重要的前沿科学问题。在现代环境中,我们可以直接监测甲烷代谢微生物的活动。然而,对于地质时期而言,由于缺乏诊断性的地质地球化学指标,对这一关键地质微生物功能群的研究成为了一个巨大的挑战。 在国家自然科学基金项目(批准号:42293290、42302345、42330201)等资助下,中国地质大学(武汉)谢树成院士团队与国外合作者在地球温室期甲烷代谢微生物研究方面取得重要进展,相关成果以“白垩纪温室世界甲烷为湖泊浮游食物网添加燃料(Methane fueled lake pelagic food webs in a Cretaceous greenhouse world)”为题,于2024年10月21日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS),并在当期“In This Issue”中作为亮点成果进行推介。论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2411413121。 研究团队通过分析不同生物来源的分子化石碳同位素组成,发现在1.2亿年前的白垩纪温室期,微生物可以通过甲烷产生-氧化过程支撑湖泊食物网,并减缓气候变暖。在此过程中,湖泊中的产甲烷菌制造了大量甲烷;这些甲烷随后被甲烷氧化菌利用;浮游动物继续以这些甲烷氧化菌为食,从而将甲烷中的碳和能量传递到生态系统食物链的更高层次。这一生态过程减少了甲烷向大气的排放,同时起到了减缓气候变暖的作用。 该研究不仅有助于理解白垩纪温室期地质微生物对地球重大环境转型的影响,也对理解当前全球变暖情景下湖泊甲烷循环及其生态功能具有重要意义。
  • 《我国学者与海外合作者在埃迪卡拉纪海洋磷循环研究方面取得进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-06-30
    • 在国家自然科学基金项目(批准号:41825019、42130208、41821001)等资助下,成都理工大学李超教授研究团队与国外合作者在埃迪卡拉纪海洋磷循环研究方面取得进展。研究成果以“解密埃迪卡拉纪磷循环(Uncovering the Ediacaran phosphorus cycle)”为题,于2023年5月31日在《自然》(Nature)上在线发表。论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06077-6。 作为生命关键组成元素,磷(P)是控制现代和地质历史时期海洋生产力大小的首要营养盐,而氧气(O2)则是复杂真核生命代谢所必需的氧化剂,破解二者关系是地球宜居性演化研究的关键内容。现代海洋中,P和O2(或氧化程度)在百万年的地质尺度上表现为负反馈关系:当海洋O2升高时,海洋会通过增加铁氧化物吸附等方式将P移出海水进入沉积物,导致海洋生产力以及光合作用产氧下降,从而阻止海洋进一步氧化;相反,海洋O2降低(即海洋出现缺氧时)会将沉积物中的P再活化而重新释放到海洋中,从而增加海洋生产力和氧气产量,阻止海洋缺氧的扩大。这一负反馈机制在很大程度上将现代海洋,乃至显生宙(<539 Ma)氧化为主体的海洋锁定在了一个相对稳定的氧化世界里,使地球上的复杂真核生命得以延续繁衍。很多研究表明:前寒武纪海洋(>539 Ma)具有分层结构,氧化仅存在于海洋的表层,而缺氧占据海洋的主体。那么,显生宙氧化海洋P-O2负反馈过程是否也存在于前寒武纪的海洋中呢?对此,科学家还不能给出很好的回答,其中一个重要原因在于缺乏能够直接有效追踪古海洋溶解P含量的定量指标,因而无法准确定量古海洋中溶解P的波动。 针对上述问题,成都理工大学李超团队采用自己研发的碳酸盐结合态磷酸盐(Carbonate-Associated Phosphate,简称CAP)指标分析了埃迪卡拉纪Shuram Excursion(简称为SE)事件地层,发现世界各地区样品的CAP数据均呈现“M”型演化趋势,磷含量的变化与δ238Ucarb记录的海洋氧化程度是解耦的,这与期望中的显生宙氧化海洋中P-O2循环耦合关系截然不同。研究认为埃迪卡拉纪海洋P-O2循环的解耦合很可能与当时古海洋具有极小的P库有关,这可能是当时广泛缺氧铁化环境(注:一种缺氧和富含Fe2+的水体环境)通过有机磷或蓝铁矿等持续对海洋P移除的结果。研究团队通过改进的COPSE模型的地质模拟,进一步指出SE时期古海洋的氧化是由于地质构造运动增强了大陆风化,让大量陆地风化起源的氧化剂、营养盐输入海洋引起的得到了图中δ34SCAS (碳酸盐结合态硫酸盐硫同位素)数据的支持。研究结果暗示了要打破前寒武纪海洋内部P-O2循环的解耦和实现海洋的氧化可能需要海洋以外的因素来驱动。 该成果揭示了前寒武纪海洋维持漫长缺氧状态的根本原因和早期地球缺氧海洋最终实现氧化的根本机制,极大深化了人类对于地球宜居性演化和复杂生命演化规律的理解。这一成果对于早期地球海洋环境下相关矿产资源和油气资源的形成和勘查也有重要的启示意义。