东京大学研究生院农学生命科学研究科的伊藤昭彦教授等人揭示了人为来源的活性氮（Nr）对地球环境的影响。碳循环通过大气中的二氧化碳浓度影响气候的现象早已为人所知，而在此次研究中，研究人员使用人类活动造成的氮排放清单、大气化学模型和陆地氮循环模型，首次揭示了排放到环境中的活性氮通过改变大气中的微粒子和温室气体，以及陆地生态系统的碳收支影响气候系统的现象。该发现有望为未来推进同时减少人为来源的氮及温室气体的有效气候应对措施提供依据。该研究成果已发表在期刊《Nature》上。
图1 2019年人为来源活性氮造成的辐射强迫（供图：东京大学）
氮被大量应用于农田的堆肥、化肥以及化学工业中，并以活性氮（Nr）的形式排放到环境中，氮引发了各种各样的环境问题。然而，此前人们并未充分了解氮循环的变化对地球气候影响的全貌。
马克斯·普朗克研究所（Max Planck Institute）等机构组成的国际合作研究团队使用一种能够处理地表氮动态以及氮在大气中的传输和化学反应的模型对上述问题进行了分析。在陆地生态系统的氮循环方面，研究团队使用了多个模型相互比较（全球氮模型对照项目第二阶段，NMIP2）的结果，而东京大学等机构开发的模型“植被痕量气体综合模拟（Vegetation Integrated SImulator for Trace gases，VISIT）”也为这一结果的取得做出了贡献。
分析的结果表明，地球上Nr循环的变化既产生了温室效应，也带来了冷却效应，两者相互抵消，自工业革命以来这种循环产生了净冷却效应。
具体而言，在土壤中微生物的作用下产生并释放的温室气体一氧化二氮（N₂O），以及氮氧化物（NOｘ）在化学反应下产生的对流层臭氧（O₃）加剧了温室效应。另一方面，同样由大气中的化学反应所导致的微粒子（气溶胶）对太阳辐射的反射、温室气体甲烷（CH₄）的减少，以及沉积在地表的氮促进植被生长而引起的二氧化碳的吸收则加剧了冷却效应。以1850年至2019年间的辐射强迫来衡量，这种冷却效应的大小估计为-0.34瓦/平方米，规模相当于CO₂等人为温室气体造成的温室效应的约六分之一。
分析结果还提示，氮排放所导致的这些效果在不同地区表现出不同的强度，特别是由于气溶胶的影响，较强的负辐射强迫（引起冷却效应的效果）正在亚洲、欧洲和北美洲发挥作用。
此次的研究首次阐明了Nr不仅影响地区环境污染，也对地球气候造成影响的全貌。这项成果有望为更有效地实施减少人类活动排放的Nr相关气体的气候变化应对措施提供依据。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature
论文：Global net climate effects of anthropogenic reactive nitrogen
DOI：0.1038/s41586-024-07714-4
