近日，国际权威期刊《Nature Communications》在线发表了题为 “Mitigation potential of global ammonia emissions and related health impacts in the trade network” 的研究论文，报道了全球贸易网络中农业氨排放的环境健康影响及相应的协同减排策略。 该研究以全球农业氨减排为切入点，强调了基于经济贸易联系为基础的区域协同减排可以有效地减少氨气排放，为解决当前面临的农业氨减排困境提供了新思路。此项成果由我校环科院李柯教授（共同第一作者）联合北京航空航天大学、中国矿业大学、美国普林斯顿大学、英国伦敦大学学院等国内外多家单位的研究人员共同完成。

农业生产中化肥施用和动物粪便管理是大气中氨气（NH3）排放的主要来源（约占90%）; 而氨气又是大气细颗粒物PM2.5中无机组分的重要来源。相比对工业活动排放的严格管控，全球范围内对农业源污染的控制却远远落后，主要原因包括对农业源排放重视不足、减排技术和污染观测网络发展滞后、农业面源减排相对困难以及农产品供应链高度全球化等。近期已有不少研究强调：随着对交通、工业和电力部门排放的管控，氨气减排对于进一步改善空气污染是至关重要的。这不仅是由于基于大气化学机理， SO2 、NOx 和NH3反应生成无机PM2.5呈现非线性，也因为大部分氨气减排措施的成本会低于更严格的SO2 和NOx减排措施的成本。另外，在未来全球人口进一步增加下，农产品需求上升会加剧氨气的环境健康影响。因此探究有效的氨气排放控制策略对于维护粮食安全和空气质量至关重要。

该研究从全球贸易网络视角出发，整合环境投入产出模型、大气化学传输模型、网络分析模型和情景量化模型，致力于提出全球氨气减排的控制策略。首先，该研究根据分部门的EDGAR氨气排放清单数据和全球投入产出模型（MRIO）量化了国际贸易活动导致的氨气排放，发现在2012年全球的农业生产端中约23%（11,840 Gg）的氨气排放是和国际贸易产品(或者服务)相关。然后，进一步利用大气化学模型评估了贸易活动中氨气排放造成空气污染和环境健康影响，结果显示导致了全球超过6万人的空气污染相关过早死亡。从部门分布来看，畜牧业、农作物种植相关的排放分别贡献了健康损失的60%和40%；从国家分布来看，主要发展中国家（如中国、印度、巴基斯坦等）的健康损失占了全球的70%。

由于农产品的贸易活动具有很高的地缘依赖，该研究利用网络分析方法进一步厘清了全球农业贸易健康影响的区域分布特征。发现三个具有明显区域特征的贸易网络主导着全球的农业贸易活动，其中64%的健康损失是在区域贸易网络内发生的。通过上述对农业贸易网络特征的认识，区别于以往常规的局地减排策略，该研究从贸易网络内区域协同减排的角度提出了氨排放的三种减排策略：即贸易端（主要是贸易结构调整包括进口替代和出口转移），生成端（主要是化肥使用减少及使用效率提升和提升粪便管理水平）和消费端（主要是减少食物浪费和饮食结构调整）。通过在每个贸易网络中建立协同减排机制，该研究发现：尽管生成端减排在控制氨气方法是最有效的，但贸易端减排和消费端减排的效果是基本相当的。此外，由于农业也是主要温室气体甲烷和氧化亚氮的重要排放源，该研究提出的解决方案对于农业源排放控制有着重要的科学意义和政策启示。

李柯教授课题组长期从事大气化学及其与气候变化交叉领域的研究工作，致力于解决空气污染与气候治理领域的前沿科学问题。在大气污染成因及协同控制、气候变化影响空气污染等方向取得了一系列创新性成果，主要论文多次发表在美国科学院院刊PNAS和Nature杂志系列子刊等国际顶尖学术期刊，成果被新华社、中国日报、纽约时报等广泛报道。该研究得到了国家重点研发计划（2019YFA0606800）和哈佛-南信大空气质量和气候联合实验室等的资助。

图: 贸易驱动的氨气排放健康效应的全球主要网络特征, 显示了从区域贸易网络协同的角度制定减排策略的重要性。

论文信息：

Ma, R.#, Li, K.#, Guo, Y.X., Zhang, B.*, Zhao, X.L., Linder, S., Guan, C.H., Chen, G.Q., Gan, Y.J., and Meng, J.* (2021). Mitigation potential of global ammonia emissions and related health impacts in the trade network. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25854-3

李柯课题组主页：https://faculty.nuist.edu.cn/keli