国际贸易重新分配了全球一氧化二氮排放及责任模式

《Journal of Cleaner Production》：International trade redistributes global nitrous oxide emissions and responsibility patterns

　　

摘要

一氧化二氮（N₂O）是一种强效温室气体和臭氧消耗物质，然而现有的评估仍以生产责任核算（PBA）为主，掩盖了消费在全球供应链中的作用，并可能掩盖了排放外包和表面减排。因此，我们建立了一套从1995年到2020年全球N₂O排放的长期消费责任评估体系，共同追踪贸易隐含的排放流量、生产与消费责任之间的不对称性、脱钩模式及其潜在的结构性驱动因素。这一综合框架使我们能够考察不断变化的全球供应链如何重塑N₂O排放的空间分布、减排责任以及效率提升与消费驱动的排放增长之间的平衡。N₂O排放增加了25.8%，而贸易隐含排放增长更快，2020年占总排放的36.9%。隐含N₂O流量表现出双重结构性重组：传统的"南向北"责任不对称依然存在，而"南南"转移则迅速扩大并日益集中于主要新兴经济体走廊，尤其是巴西—中国纽带。PBA与CBA之间的分歧表明，排放发生地与相关消费发生地之间的空间分离日益扩大。与此同时，排放强度的降低未能抵消需求增长。这些发现呼吁将N₂O治理从领土排放控制转向全球消费责任，将氮素减排与贸易公正和环境公平联系起来。

引言

一氧化二氮（N₂O）是一种强效温室气体和臭氧消耗物质（Ravishankara等人，2009年）。其100年全球增温潜势约为CO₂的273-298倍，而其约114年的大气寿命意味着当前的排放可持续影响气候超过一个世纪（H. Tian等人，2024年）。尽管减排努力主要集中在CO₂和受管制的卤代碳化物上，大气中N₂O浓度仍在上升（Zhu等人，2025年）。大量N₂O来自农业活动，尤其是氮肥使用、粪污管理和畜牧生产，这使得减排与食物生产、农场生产力、消费者需求及减排成本的分配密切相关（Reay等人，2012年）。农业和其他人类活动带来的氮素投入不断增加，加大了对全球氮循环的压力，使得N₂O减排对于限制变暖、保护臭氧层以及减少食物系统中的氮素损失至关重要（Fanning and Raworth，2025年；P. Tian等人，2024年；Uwizeye等人，2020年）。

1980年至2020年间，全球年人为N₂O排放增加了约40%，其中农业直接排放对这一增长贡献最大（H. Tian等人，2024年）。近期研究在量化全球N₂O收支和源解析方面取得了重大进展，表明农业活动占人为排放的一半以上，主要热点包括农田土壤、热带森林、伴有动物粪污还田的牧草土壤以及溪流和小型湖泊（P. Tian等人，2024年；Zhu等人，2025年）。现有研究还突出了显著的时空异质性，其中毁林后期、施肥、降雨或灌溉事件以及冻融循环是N₂O释放的重要"热时刻"（McClain等人，2003年；Wang等人，2023年）。在过程层面，微生物和生物地球化学研究的进展进一步明确了硝化和反硝化的主导作用，同时表明在某些环境中，生物-非生物耦合途径可能对N₂O的产生做出不可忽视的贡献（Chang等人，2022年；Zhu等人，2025年）。然而，大多数现有评估仍以生产责任核算为基础，该方法将排放定位在排放释放点，但无法揭示最终需求如何通过全球供应链重新分配这些排放。在这种情况下，领土排放改善可能与进口商品中隐含的环境压力并存。因此，消费责任核算可以通过考察在考虑国际贸易隐含排放后生产责任排放的表面改善是否持续存在，从而补充领土核算（Afionis and Sakai，2022年；Peters，2008年）。

多区域投入产出（MRIO）模型通过捕捉各经济体间复杂的产业间联系和贸易相互依赖性来实现这一整合（Lenzen等人，2012年、2017年）。除追踪排放如何通过全球供应链重新分配外，评估减排进展还需要评估排放是否正在与经济增长脱钩。脱钩分析，特别是Tapio弹性框架，已日益与生产和消费责任核算相结合，以评估在考虑贸易隐含排放后，领土减排的表面表现是否持续（Hassani等人，2026年；Infante-Amate等人，2025年；Liang等人，2023年；Shan等人，2025年；Tapio，2005年）。然而，脱钩指标具有描述性而非因果性，当生产责任指标忽略贸易隐含的外包压力时，表面的环境改善可能被高估（Papie?等人，2021年；Shan等人，2021年）。对高收入经济体的研究进一步表明，观测到的部分脱钩可能反映了通过全球供应链将环境负担外部化，而非消费驱动影响的真正减少（Kulionis and Wood，2020年）。相比之下，全球供应链在重新分配N₂O排放中的作用却受到较少关注。现有研究主要聚焦于个别基准年份、选定农产品或贸易隐含排放的静态快照（Caro等人，2014年；Han等人，2019年；Shan等人，2021年）。

尽管越来越多的文献开始从消费责任或贸易视角研究N₂O排放，但现有研究在时间范围和分析范围上仍然碎片化。以往研究量化了全球CH₄和N₂O足迹（Tian等人，2019年），比较了主要经济体之间生产和消费责任的农业排放（Han等人，2019年），考察了农业温室气体贸易网络（Zhao等人，2020年），并研究了家庭CH₄和N₂O足迹（Yan等人，2021年）。近期的研究追溯了N₂O排放在全球贸易网络中的流动，但大多数仍限于基准年份、选定行业或静态网络结构。因此，隐含N₂O转移的长期演变、生产责任与消费责任脱钩之间的分歧，以及消费责任排放的结构性驱动因素仍然知之甚少。这些差距尤为重要，因为N₂O排放高度集中在农业和食物生产领域，其中肥料使用、食物需求和国际贸易共同塑造排放模式。解决这些问题需要将排放的空间重新分配与消费责任及变化的潜在驱动因素联系起来。

为解决这些差距，本研究从生产-消费一体化的视角考察了1995年至2020年全球隐含N₂O排放的演变。我们不仅关注单一时间点消费责任排放的规模，还追溯国际贸易如何重塑N₂O排放的空间分布，由此产生的生产与消费分离如何影响减排责任的分配和评估，以及长期驱动这些变化的结构性力量。具体而言，本研究回答三个问题。（1）生产责任核算（PBA）和消费责任核算（CBA）在评估各国N₂O排放轨迹和脱钩绩效方面有多大差异，这些差异对排放责任的跨境重新分配意味着什么？（2）国际贸易中隐含的N₂O排放的空间格局如何随时间演变，在全球贸易网络中"南向北"和"南南"排放转移的相对作用发生了怎样的变化？（3）排放强度、生产结构、最终需求结构、人均最终需求和人口在驱动消费责任N₂O排放变化中扮演了什么角色，效率提升是否足以抵消需求驱动的增长？通过将隐含排放的空间重新分配与责任核算和排放变化的结构性驱动因素联系起来，本研究为评估全球N₂O减排和制定兼顾生产和消费责任的氮素治理策略提供了更全面的基础。

节选片段

环境扩展多区域投入产出

环境扩展多区域投入产出（EE-MRIO）框架是量化全球尺度上环境、经济和社会足迹的有力分析工具（Leontief，2018年）。该方法的主要优势在于全面覆盖最终产品和服务的复杂供应链中产生的直接和间接环境压力。从根本上说，MRIO框架将产业间联系系统化并

时空动态与部门构成

全球N₂O排放增加了25.8%，从1995年的7205.17千吨增至2020年的9066.25千吨（图1a）。不同收入群体的趋势各异。中高收入国家（UMICs）在整个研究期间排放最高，排放增加了33.0%，从2882.47千吨增至3833.43千吨。中低收入国家（LMICs）和低收入国家（LICs）增长最快。在低收入国家，排放增加了105.0%，从406.95千吨增至834.12千吨。相比之下，高收入国家（HICs）

空间重组与南南贸易的崛起

我们的实证结果完善了既有的全球环境不平等框架，该框架此前将生态剥削概念化为从全球南方到全球北方的单向流动（Hickel等人，2022年）。定量分析揭示了全球N₂O贸易网络中的空间重新配置，这由新兴经济体之间贸易走廊的扩散和中国角色绝对功能逆转所驱动（Dalin等人，2012年；Shan等人，

结论

本研究提供了1995年至2020年国际贸易如何重塑全球人为N₂O排放的空间分布、消费责任、减排绩效和结构性驱动因素的长期评估。研究结果得出三个主要结论。第一，贸易隐含了日益增长的全球N₂O排放份额，并成为跨国转移排放责任的重要渠道。到2020年，全球超过三分之一的N₂O排放是

CRediT作者贡献声明

陈宁：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、形式分析、数据整理、概念化。梁伟：监督、调查、资金获取、概念化。王正国：验证、形式分析、数据整理。苟芬：撰写——审阅与编辑、监督、形式分析。徐心瑶：形式分析、数据整理。栾千怡：数据整理。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究由国家自然科学基金（资助编号：42571148）、中国博士后科学基金（资助编号：2026M790367）和国家重点研发计划（资助编号：2024YFF0809301、2023YFF1305100）资助。

陈宁|梁伟|王正国|苟芬|徐心瑶|栾千怡