《One Earth》：Cutting global nitrogen emissions by one-third for balanced and achievable SDGs by 2030
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本刊推荐：为应对氮污染对可持续发展目标(SDGs)实现的严峻挑战，研究人员开展了氮管理与SDGs关联性研究。通过建立SDG驱动框架评估全球氮排放路径，发现实现平衡的SDGs需在2030年前将全球氮排放削减32%（5000万吨），其中大气减排3000万吨，水体减排2000万吨。现有技术方案仅能实现57%大气目标和33%水体目标，需结合社会经济转型才能达成目标。该研究为全球氮治理提供了科学依据，凸显了跨部门协同减排的重要性。
当全球各国为2030年可持续发展目标（SDGs）奋力前行时，一个隐形挑战——氮污染，正悄然成为实现这些目标的巨大障碍。过量氮排放不仅导致水体富营养化、大气污染加剧，还通过PM2.5等颗粒物威胁人类健康，更以强效温室气体N2O的形式加速气候变化。尽管氮元素对粮食安全至关重要，但其低效使用正引发一系列环境危机，使多项SDGs进展受阻。
在这一背景下，浙江大学周毅、谷保静等研究人员在《One Earth》发表研究，首次建立了氮相关SDGs评估框架，量化分析了全球氮排放与可持续发展目标的内在联系。研究揭示：要实现平衡且可实现的SDGs（氮相关SDG指数平均分>75且各目标分>60），必须在2030年前将全球氮排放削减32%，相当于比2020年水平减少5000万吨。其中大气减排3000万吨（NH3、NOx和N2O），水体减排2000万吨（NO3-）。
尤为关键的是，研究发现现有最佳可行减排技术（BFR）仅能实现所需减排量的一半左右，即便投入1760亿美元也只能产生2910亿美元收益。这表明单纯依靠技术手段不足以达成目标，必须将技术措施与社会经济转型相结合，才能真正推进可持续发展进程。
研究人员主要通过以下关键技术方法开展研究：首先构建了耦合人类与自然系统（CHANS）氮模型，整合14个子系统（后合并为8个）的氮流动数据；建立了包含12个SDGs、31个指标的氮相关SDG评分体系；设计了氮相关SDG实现（NSA）和最佳可行减排（BFR）两种情景进行预测；采用蒙特卡洛模拟（10000次）进行不确定性分析；并基于GAINS模型框架开展成本效益评估，量化了生态系统服务、人类健康和气候影响等多维度效益。
氮相关SDG挑战
通过新开发的评分框架评估发现，2020年全球氮相关SDGs平均得分仅为66分（范围45-90），其中SDG2（零饥饿）得分最低，显示粮食安全领域存在严重氮管理问题。区域差异显著，撒哈拉以南非洲和小岛屿发展中国家SDG2得分仅25和20分，而OECD国家在农业氮利用效率（NUE）和清洁产业方面表现较好。值得注意的是，环境类SDGs（如SDG13气候行动、SDG15陆地生物）得分普遍高于经济导向的SDGs，表明氮污染压力主要集中在农业、工业和废物管理等人类主导系统。
重塑氮管理以实现SDG目标
CHANS模型测算显示，2020年全球氮排放达158Tg（百万吨），其中农业贡献最大， cropland（耕地）和livestock（畜牧）分别占40%（63Tg）和36%（56Tg）。NSA情景分析表明，要实现SDGs目标，需将总排放削减至106Tg，其中NH3、NOx、N2O和NO3-分别减少29%、5%、5%和36%。东亚和南亚需承担最重减排任务（39%），而非洲因人口增长和粮食安全需求仅需减排3%。
技术减排潜力
BFR情景显示，现有技术最大可实现15%减排（132Tg），其中NOx减排潜力最大（19%），主要来自工业和家庭部门。NH3减排17%（11Tg）中耕地贡献最大（6Tg），但工业子系统减排效率最高（22%）。N2O减排主要依靠工业和废物管理系统（效率50%和23%），而非主要排放源农业。NO3-减排受限于面源污染特性，需依靠作物品种调整和河岸缓冲带等措施。
成本效益分析
BFR情景下全球减排总成本估计为1760亿美元，固体废物管理和工业部门占比最高（34%和29%）。总经济效益达2910亿美元（收益成本比1.7:1），其中生态系统服务收益1660亿美元，健康改善收益1510亿美元，气候影响负收益250亿美元。耕地系统效益成本比最高（4.4:1），而工业和废物管理系统因投资需求大，比率低于1。
经济潜力评估
从BFR到NSA情景的过渡可释放3050亿美元经济潜力，主要集中在中国、印度和美国等高排放国家。大洋洲和撒哈拉以南非洲因BFR减排已超过NSA目标而呈现负经济潜力。这一潜在价值凸显了政策创新和技术突破的重要性。
研究结论强调，实现氮相关SDGs目标需要技术措施与社会经济转型双轨并行。尽管最佳可行技术能带来显著收益，但仅靠技术无法弥合减排差距。政策制定应优先考虑成本效益高的耕地和畜牧系统措施，同时将氮管理整合到气候行动、清洁水和可持续农业等更广泛政策议程中。区域差异化策略和国际合作至关重要，特别是对排放热点地区东亚和南亚，需通过技术转移和能力建设加速氮减排进程。该研究为全球氮治理提供了量化依据，指明了实现可持续发展目标的可行路径。
