科学家最近发现，人类的氮足迹已经遍布曾经被认为是偏远和原始的流域，这表明我们对世界的影响比之前想象的更为广泛。
这些发现表明，自然的氮平衡已经发生了巨大转变，现在主要受人为因素驱动。这个充满氮的世界可能会对健康、生态和气候产生破坏性影响。
氮是所有生命的重要元素。然而，其各种形式对环境的影响并不相同。例如，一氧化二氮是一种特别强大的温室气体。据美国环保署称，它捕获热量的能力比二氧化碳强300倍，并且可以在大气中停留300年。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
与此同时，氮气占我们呼吸的空气的近80%，相对来说是惰性的。其他形式，如硝酸盐，在大气中形成气溶胶，可以播种云，这通常对气候有净冷却效应。
硝酸盐、亚硝酸盐和一氧化二氮可以自然产生，也可以来自人类活动。许多这些化合物是燃烧的副产品，无论是在汽车和卡车中还是在工厂和发电厂中。然而，最大的来源是农业。随着世界人口激增至70亿人，许多人认为氮肥是增加作物产量以养活饥饿星球的唯一途径。
但真正令人惊讶的是这些影响的规模。根据上个月在《科学》杂志上发表的一份报告，研究人员发现，人类活动产生的活性氮比所有自然界加起来的还要多。
阿尔伯塔大学地球科学教授、该论文的合著者亚历山大·沃尔夫说：“几乎可以肯定的是，人类活动产生的新的固定氮和可利用氮的总量比自然过程产生的总和还要多。”“事实证明，氮循环比之前认为的更受人类的普遍控制。”
一个重要的组成部分是液态肥料
固定氮是指从空气中提取并转化为更具活性的形式（如氨）的氮，无论是通过细菌还是通过人造技术。然而，人类的影响是如此巨大，以至于来自燃烧和农业的氮化合物已经进入了远离农场、道路和郊区社区的湖床。
华盛顿大学水生和渔业科学学院的博士后研究员戈登·霍尔特格里夫说：“我们看到了这种明确的人类指纹，现在地球上没有任何地方完全没有受到人类的影响。”
在研究湖泊中的鲑鱼时，同样是合著者的霍尔特格里夫发现，湖床中的氮比他预期的要轻。氮有几种同位素，它们的原子核中的中子数不同。他解释说，通过燃烧汽油或制造肥料产生的氮倾向于使用较轻的同位素。在检查了美国、加拿大和格陵兰北极圈以北的 25 个湖泊和冰芯后，霍尔特格里夫发现了这些可追溯到 1895 年的独特的人为特征。
其中大部分氮可归因于哈伯-博世工艺，该工艺在世界各地用于每年从空气中提取氮气并将其转化为氨和其他形式，从而帮助生产 5 亿吨肥料。这使得农民能够更有效地种植作物，从而提高产量。
然而，大约一半的农业用氮最终会从土壤中流失到空气或水中。径流消耗海洋和河流中的氧气，造成死亡区。它还可能导致藻类大量繁殖，扼杀其他物种，同时污染饮用水。此外，过量的肥料喷洒会增加大气中的活性氮。
伍兹霍尔研究中心的执行主任兼高级科学家埃里克·戴维森上个月在《生态学问题》杂志上共同撰写了一项研究，评估了美国过量氮的影响。氮化合物不仅仅影响自然；根据戴维森的说法，它们还会危害人类健康。水中的硝酸盐会导致出生缺陷，并与癌症有关。
气候变化可能会使控制更加困难
戴维森说，来自车辆的氮氧化物会在空气中产生臭氧和细颗粒物，使呼吸更加困难。
随着全球天气模式的转变，这些问题可能会变得更糟。戴维森说：“随着气候变化，更好地管理营养物质将更加困难。”“极端天气可能会因为使作物种植更加困难而增加肥料的使用。”
然而，目前尚不清楚氮化合物本身是否会对全球气候产生净变暖或冷却效应。它们通常会在高层大气中捕获热量，但它们也会形成云和雾霾，将太阳辐射反射回太空。从天空落下的过量氮也有助于森林的生长，从而收集和隔离温室气体。这些因素使得难以在气候模型中计算氮的影响。
尽管如此，美国在解决氮排放方面取得了一些进展。1963年通过的《清洁空气法案》迫使汽车制造商生产更清洁的燃烧发动机。“这是图景中的亮点。催化转换器的技术已经取得了巨大的进步。自从《清洁空气法案》及其改进措施通过以来，该国的氮排放量有所减少，”戴维森说。
至于农业，政策制定者需要在满足人们的短期需求和长期生态破坏问题之间取得平衡。戴维森说：“我们知道如何减少农业系统中氮的流失。问题是如何以经济的方式做到这一点。”他建议，一些老式技术，如轮作和作物多样化，可以帮助补充土壤，并使农民免受干旱和恶劣天气的影响。
他解释说：“管理得更好的作物也能更好地适应气候变化。”
经环境与能源出版有限责任公司许可，转载自气候电讯。www.eenews.net，202-628-6500