氮素污染是全球環(huán)境問題的一個重點(diǎn)內(nèi)容，但關(guān)于氮排放安全閾值評估研究目前還沒有可靠量化定義方法。一些學(xué)者基于氮平衡模型開展全球尺度的閾值評估，但仍存在很大的不確定性。這是由于氮元素在不同區(qū)域的遷移轉(zhuǎn)化受復(fù)雜的生物地球化學(xué)過程影響，難以用簡單的物質(zhì)平衡模型得到可靠的結(jié)果；而復(fù)雜的水文和水質(zhì)演變機(jī)理模型在大尺度模擬中所需的數(shù)據(jù)十分缺乏。

該研究結(jié)合中國不同區(qū)域代表性水體中歷史總氮濃度的觀測數(shù)據(jù)和基于DNDC作物模型及其它氮平衡模型計(jì)算的氮流失數(shù)據(jù)，重構(gòu)了1955-2014年間中國氮排放與水質(zhì)演變的時空關(guān)系。研究人員提出水體氮濃度首次達(dá)到或超過IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1.0mg/L）所在年份對應(yīng)的氮流失量為該區(qū)域的氮排放閾值的觀點(diǎn)。

研究結(jié)果表明，全國水環(huán)境的氮容量安全閾值為每年520±70萬噸，但目前氮的實(shí)際排放量每年達(dá)到1450±310萬噸。中國絕大多數(shù)省份的氮排放在上世紀(jì)80年代中期超過了水環(huán)境安全閾值。有14個省僅農(nóng)田氮流失量就超過自身閾值，主要分布在缺水的北方，中國當(dāng)前的氮管理面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

研究人員對不同氮管理措施的減排潛力進(jìn)行了評估。結(jié)果表明，提高農(nóng)田管理水平可減小50%左右的農(nóng)田氮流失，但僅可減小全國總超排量的1/4。若進(jìn)一步提高污水處理的除氮效率，其能耗會呈非線性增長。

目前唯一可行的方法是重構(gòu)傳統(tǒng)的城鄉(xiāng)養(yǎng)分循環(huán)體系。在提高農(nóng)田氮肥利用效率的基礎(chǔ)上，將城鄉(xiāng)有機(jī)廢物的還田率從目前的40%以下提高到86%以上，其中9個省份需要將還田率提高到95%以上。

研究人員推薦的幾種方法中，其中一種是將工業(yè)廢水和生活污水分流，在防止土壤污染和疾病傳播的前提下將生活污水接入灌溉系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分回收又減小農(nóng)業(yè)的水資源消耗。以2010年價(jià)格計(jì)，基礎(chǔ)設(shè)施所需成本近7000億元。實(shí)現(xiàn)人畜糞便全部循環(huán)利用的年運(yùn)行成本約1200-1900億元，略高于2014年的城市生活污水處理成本1100億元。

這不但可徹底解決中國的水體富營養(yǎng)化問題，還可為農(nóng)民增收提供機(jī)會。