原载于财新。作者为NRDC项目官员周雅婧。
报告封面|图源:UNEP
氧化亚氮是继二氧化碳和甲烷之后的全球第三大温室气体,也是主要的臭氧层消耗物质之一,但在减排方面并未得到足够的重视。在2024年11月举行的第29届气候变化大会上,联合国环境规划署发布了首份评估氧化亚氮全球影响的报告(以下简称评估报告)。这份报告指出,若不控制氧化亚氮的排放,将很难实现《巴黎协定》提出的1.5°C温控目标。
根据评估报告,氧化亚氮排放量的增速快于预期,对气候和臭氧层构成双重威胁。如果推行评估报告建议的措施,全球氧化亚氮可以减排40%以上,而农食系统的转型还可推动氧化亚氮排放量实现更大幅度的削减。下文将介绍评估报告的一些要点,并对中国氧化亚氮的排放情况进行了梳理。
一、评估报告的要点
1. 氧化亚氮的排放来源
氧化亚氮排放分为自然源和人为源两种。自然源排放主要来自土壤和海洋中的微生物活动,排放量相对稳定。工业革命前,由于大气平流层对氧化亚氮的吸收作用,氧化亚氮的大气浓度也保持相对稳定。工业革命以来,农业、工业生产、化石能源燃烧等人类活动产生的人为源氧化亚氮排放快速增长,人为源氧化亚氮的排放量较工业革命前增长了十倍,且增速还在加快,导致大气中氧化亚氮的浓度不断上升。
根据评估报告,2020年全球人为源氧化亚氮排放总量约为28.3亿吨二氧化碳当量。在人为源排放中,75%的排放来自于农业部门,其中约90%是施用土壤肥料(化肥和粪肥)导致的直接或间接排放。己二酸、硝酸等化工生产的副产物贡献了约5%的排放量。剩余20%来自于化石燃料燃烧、废水和废弃物以及生物质燃料燃烧等。到2050年,全球氧化亚氮的排放量预计将比2020年增长30%。
2. 氧化亚氮减排的重要性
氧化亚氮的温室效应是二氧化碳的273倍,大气寿命超过100年。工业革命以来,人为源氧化亚氮排放导致全球升温0.1°C,约占总温升幅度的10%。IPCC第六次评估报告表明,全球气温已比19世纪末高出约1.1°C。若不采取减排措施,到本世纪末,人为源氧化亚氮排放还将导致全球温度再上升0.2°C。
除温室效应外,氧化亚氮对臭氧层的消耗也不容忽视。尽管在《蒙特利尔议定书》的约束下,多数消耗臭氧层物质的生产和使用得到了有效控制,臭氧层空洞有所恢复,但氧化亚氮并不是《蒙特利尔议定书》受控物质。据评估报告分析,目前大气中的氧化亚氮对臭氧层的消耗约等于其他所有还在排放的消耗臭氧层物质的总和。若不加控制,本世纪内臭氧层浓度将降至历史最低点,给人类健康和生态环境的稳定带来极大挑战。
3. 氧化亚氮的减排潜力
评估报告指出,如果充分利用现有的减排技术,再结合减少食物浪费等行动,到本世纪末,全球有望实现最高2350亿吨二氧化碳当量的氧化亚氮减排量,约等于全球每年因化石燃料燃烧产生的碳排放的6倍。在所有人为源排放中,农业部门的减排潜力最大,可将排放量较2020年削减40%;工业部门减排技术成熟,最容易实现减排,现有减排技术的充分利用可实现90%以上的减排效率;因化石能源燃烧、废弃物处理、水产养殖等产生的氧化亚氮排放则可依靠减碳措施的协同效应逐渐降低。
(1) 农业减排潜力最大
在农业领域,氧化亚氮的排放主要是由土壤肥料的不当施用导致的。目前,主要的减排手段是通过使用缓释肥等高效肥料和土壤改良剂、合理选择作物品种、保护性耕作和进行灌溉管理等方式,提高肥料中氮元素被作物吸收利用的比例。近年来,全球多数区域农业氧化亚氮排放有不断增加的趋势。然而,自2016年起,东亚地区农业氧化亚氮排放量在缓慢下降。评估报告指出,这主要是由于中国等东亚国家控制肥料施用的结果。实践证明,实施肥料控制是可以实现氧化亚氮减排的。
农业氧化亚氮的减排不仅仅需要新的施肥技术的应用,更需要推动农民种植方式和全民饮食结构、饮食习惯的改变。全球在肥料使用上存在着明显的区域差异,东亚、南亚、北美、欧洲地区肥料使用率偏高,而撒哈拉以南非洲地区肥料使用率较低,不同的耕作模式、肥料的价格、农民对技术的接受能力等,都对农业减排效果有着显著影响。因此,实现农业氧化亚氮的有效减排,需要采取更多的政策和激励手段鼓励和帮助农民逐步转变耕作模式和耕作思维,并不能一蹴而就。此外,评估报告还指出,为进一步减少农业氧化亚氮的排放,还需要推动居民饮食习惯的改善,在保障居民膳食营养摄入的前提下,减少食物浪费、均衡膳食,将有助于减少因肥料施用和畜牧业粪肥不当管理等产生的氧化亚氮的排放。
(2) 工业减排最易实现
工业部门的氧化亚氮排放主要来源于己二酸和硝酸生产的工业副产,其中己二酸生产排放的氧化亚氮最多。现有的高温分解技术和催化分解技术能消除90%以上的氧化亚氮副产排放,减排技术成熟。由于催化减排技术的应用,2020年全球工业部门氧化亚氮的排放比1980年减少了46%。然而,作为重要的化工原料,己二酸和硝酸的需求还在持续增加,应积极推广减排技术的应用,减少工业氧化亚氮的排放。
目前,推广工业氧化亚氮减排的主要障碍是生产成本问题。欧盟是工业氧化亚氮减排最成功的地区,2013年,欧盟将硝酸、己二酸等工业排放的氧化亚氮纳入其排放交易体系(ETS),欧盟境内的硝酸、己二酸生产厂家必须参与减排,因此实现了氧化亚氮的管控。通过ETS交易,相关厂家也能收回减排设施的安装运营成本。据估算,欧盟的工业氧化亚氮减排成本约为5欧元/吨二氧化碳当量(折合人民币约40元)。相对其他温室气体,工业氧化亚氮的减排成本并不高,据联合国环境署估算,煤矿甲烷和油气甲烷的平均减排成本分别为6.4美元/吨二氧化碳当量和17.4美元/吨二氧化碳当量(折合人民币约46元和125元)。
二、中国氧化亚氮的排放
中国是全球最大的氧化亚氮排放国,约一半的排放来自于农业,四分之一的排放来自于工业生产,剩余排放主要来自于化石燃料燃烧。随着能源转型的推进,化石燃料燃烧产生的氧化亚氮排放将逐渐降低。因此,农业和工业氧化亚氮的减排应成为未来氧化亚氮管控的重点。
近年来,通过推广合理施肥和新型肥料,中国农业氧化亚氮排放量有所下降。但中国人口多、耕地面积小,土地资源十分紧张,目前饲料粮仍依靠进口,粮食供应安全问题仍十分突出。在保障粮食供应的前提下,进一步减少肥料的施用,需要结合政策补贴、科普宣传、试点示范等多种手段持续推动农民种植模式的改变,从而实现高效氮肥的科学施用,加速农业氧化亚氮的减排。
中国的工业氧化亚氮排放占比远高于全球水平,且排放量在不断上升。作为全球最大的己二酸生产国,2021年,中国工业氧化亚氮的排放占比已从2012年的12%升至近28%。随着中国汽车工业、电子电器行业的不断发展,作为重要中间原料的己二酸的需求也将不断增长。工业氧化亚氮的减排重点是降低减排成本、提升企业减排动力。结合欧盟等地区的减排经验,通过政府补贴或参与碳市场交易等形式可以降低企业减排成本。
2024年初,中国发布《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》,明确提出将“研究制定其他非二氧化碳温室气体排放控制行动方案”。联合国环境规划署的评估报告为中国氧化亚氮排放控制行动方案的制定提供了参考。结合中国氧化亚氮的排放特点,充分利用评估报告中提出的减排举措,制定符合中国情况的控制方案,将有助于加快中国氧化亚氮的减排,助力2060碳中和目标的实现。