活性氮和人类健康:眼前和长远的意义

活性氮对人类健康的影响表现在许多有益和不利的方面.有益方面,最为重要的是活性氮不断增加全球和区域性的食物供给,并提高了可利用食物的营养质量.在贫困、干旱、洪涝、战争以及难民涌入等因素造成食物紧缺时,膳食中氨基酸和蛋白质的摄入量不足是引起营养不良的主要原因.已掌握的大量数据即便还是有限的,也足以表明环境中活性氮流通量的增加通过其他一些作用途径对人类健康产生了显著的影响.职业原因和广大人群室内和户外生活所接触到的空气污染中的活性氮对人类的健康产生了不良影响.活性氮还可通过水污染和全球变暖影响人类健康,其产生的水污染包括地下水污染产生的高铁血红蛋白血症以及使鱼类死亡和对人体有毒的赤潮富营养化.环境中活性氮类的污染物普遍存在,因此,很难界定活性氮对人们健康产生特定影响的程度.鉴于活性氮影响到全人类,为了确定氮相关污染物及其衍生物对人类健康产生的有利和不良影响的程度和性质,需要多学科合作,进行长期的研究.     

活性氮梯级流动的研究进展

为应对活性氮梯级流动通量急剧增加所引发的生态环境问题,文章结合国内外研究模型及不同尺度的相关研究,系统分析了活性氮梯级流动研究的重要性与关键点,提出了目前研究的可待完善之处。分析结果表明,活性氮梯级流动研究对于减轻活性氮环境负荷、优化食物和能源生产有重要的理论价值与指导意义。目前活性氮流动多集中于食物生产过程的氮素收支研究及大尺度研究,管理的综合决策研究有待完善。为此,提出四点建议:(1)加强省、市及乡镇等尺度研究;(2)加强活性氮梯级流动通量、效率及关键影响因素的研究;(3)分析经济发展及政治决策对活性氮梯级流动的影响;(4)加强活性氮与环境之间互馈机理的研究。     

欧洲的氮状况

欧洲(不包括前苏联)的氮收支表明,欧洲氮循环加速的三个主要驱动力是肥料生产(14MtN/a)、矿物燃料燃烧及其它工业(3.3MtN/a)和各种产品中的氮输入(7.6MtN/a).本文估计了欧洲粮食、能源和工业产品系统中活性氮元素的各种泄漏,评估了它们对人类健康及水陆生态系统的影响.考虑到氮流转中的可能后果,未来欧洲有关封闭氮循环和减少活性氮泄漏的环境政策措施最好集中于三个主要驱动力.在确定氮排放上限和制定氯流控制的综合政策方面,如肥料使用、输入和氮水平,临界负载可能是非常有用的工具.     

亚洲氮循环案例研究

以IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)方法为基础,用IAP-N-1.0氯循环模型分析1961～2030年时间序列、亚洲各国家和地区的氮收支情况.农作物数据来源于联合国粮农组织(FAO)数据库.各参数及排放因子以亚洲国家检测出的数据为主,缺省值采用IPCC的默认值.本文主要讨论了活性氮产生及其不同的迁移和转化途径,以及环境对氮的富集作用和主要驱动因子.亚洲地区活性氮含量从1961年约14.4 Tg N/a迅速地增加到2000年约67.7 TgN/a,预计到2030年可能达105.3Tg N/a.人类对食物和能源需求的增长,以及缺乏提高氮肥利用率、降低矿物燃料燃烧释放NOx的有效措施,使得由人类活动产生的大部分活性氮在环境中累积.解决这一问题还有待于用先进的生物技术,研制出新型高效氮源来代替目前的合成氮.     

我国人为源气态活性氮排放时空变动特征分析

随着粮食和能源需求的增加,农业生产和化石燃料燃烧带来的活性氮污染越来越成为影响我国环境和人民健康的重要因素之一.通过对2000、2005及2010年全国31个省(直辖市、自治区)的人为源气态活性氮排放总量、单位GDP及单位人均排放量的Moran's I指数和GetisOrd G*i指数进行空间分析,探讨了气态活性氮排放及其强度的时空变动特征.结果表明,全国的气态活性氮排放及其强度呈现明显的空间集聚特征.在空间分布特征上,全国活性氮排放表现为高值集聚分布,其热点主要位于华北平原和长江中下游平原地区;排放强度方面则为高值聚集和低值聚集兼备.通过对3个年份的冷热点比较分析发现,排放强度的冷点地区变化较小,热点地区变化较大.其中,单位GDP排放强度方面,冷点地区处于东南沿海地区,热点地区则由西北地区缩小到四川、甘肃两省;而单位人口排放强度方面,冷点地区范围有所缩减,热点地区则由分散转变为集中分布于京津冀及周边的山西、内蒙古和辽宁等.分析人为源气态活性氮时空分布格局和特征及其形成原因,可为评估和减缓气态活性氮排放对生态环境的影响提供科学基础.     

湖北省油菜种植氮足迹分析

农业领域大量活性氮损失造成的环境污染问题日渐突出,分析农业生产过程中活性氮的排放特征及其影响因素,对指导农业生产的低氮化具有一定现实意义。该文以湖北省油菜种植大县沙洋县为案例地,基于生命周期分析法,核算油菜种植过程的氮足迹,并分析不同耕作方式、轮作模式和肥料类型对油菜田间种植阶段活性氮排放的影响。结果表明,油菜田间种植环节产生的活性氮占总排放量的98.13%,是整个生命周期过程中活性氮排放的主要来源。免耕较常规翻耕可减少1.31%的活性氮排放。轮作方式对活性氮排放影响显著,前茬为旱作棉花情况下的活性氮是前茬作物为水稻的1.4倍。肥料类型对所排放活性氮的组分有显著影响,施用有机肥可有效减少活性氮排放。研究结果可为农业低氮种植、发展低碳农业提供参考。     

光照对我国常见藻类的影响机制及其应用

作为地球上分布最广泛的初级生产者,藻类对生态系统和人类的生产生活至关重要,在能源环境、医疗保健、食品和水产养殖等多个领域均有应用。光照是影响藻类生长和生理活动的关键环境因子之一,光照强度、光照周期、光谱组合、光强波动等多个因素都会对藻类产生影响,具体机制包括影响藻类生长速率和生物量积累、影响藻类光合活性和酶活性、影响藻类色素组成和胞内物质组成、影响藻类新陈代谢产物等。综述了目前国内外相关研究进展,总结了我国常见的41个藻种生长的最适光强或光强范围,分析了光照对藻类的影响机制,探讨该机制在资源型藻类高效利用和有害藻类科学防控中的应用,提出了未来光照对藻类影响的研究方向。     

21世纪的化石燃料

本文全面论述了化石燃料在21世纪能源需求供给中的重要性、未来能源供给,以及未来能源利用对全球气候产生的影响.考虑了当前和潜在的替代能源.得出的结论是即使其他资源衍生的能源大幅增加,21世纪大部分时间内,化石燃料仍是主要能源,CO2的封存将成为越来越重要的要求.     

土壤和海洋生态系统中硝酸盐和有机碳浓度之间的化学剂量关系

工业革命以来,世界范围内的人工肥料的生产、化石燃料的使用以及农业上豆科作物的种植使自然环境中活性氮数量上升了1个数量级.人类对氮循环的这种重组尽管增加了粮食的产量,但是也越来越引起广泛的环境问题.其中1个环境问题就是硝酸盐在淡水和海岸带生态系统的累积.在这里,我们建立的生态系统,有机氮在自然界稳定的     

第一届国际氮会议在荷兰举行

1997年3月在荷兰Nordwijkerhout召开了由荷兰住房、空间规划和环境部以及国立公共卫生和环境研究所主持的第一届国际氮会议.会议旨在阐明氮的关键作用和它的复杂转化,讨论的热点有:建议要有一个减少氮污染的整体考虑,使能同时达到解决环境酸化、富营养化、卫生和全球变暖的目标;人类活动对氮循环干扰最大的地区是亚洲,除非采取剧烈措施,否则问题仍将严重;减少环境氮污染的一条途径是把环境代价算入原料或产品价格中;减少氮化合物排放的一种可能性在于社会变化,如增加自行车,较多转向植物性食物等,需要加强教育、交流和提高公众意识;减少氮排放的最有效方法是减少食物生产中的动物数量,要在农业中更有效地使用氮.