二氧化碳和甲烷是与人类活动有关的全球变暖的最大驱动因素。但一氧化二氮(俗称笑气)的排放量也在迅速增加，这主要是由于使用合成肥料的大规模农业生产和养牛。
新兴经济体的一氧化二氮排放量增长最快，这些国家的农作物产量和牲畜数量都在增加。(图片来源:iStock)
根据10月7日发表在《自然》杂志上的最新估计，人类活动产生的一氧化二氮排放量在过去四十年里激增了30%，超过了科学家在气候模型中预测的最高排放水平。“我们需要尽快打开排放阀门，”该研究的合著者、斯坦福大学地球系统科学教授罗布·杰克逊说。
在工业时代，二氧化碳造成的温室效应是一氧化二氮的10倍。但一氧化二氮的作用更大:在100年的时间里，一磅氧化二氮使大气变暖的效果是一磅碳的300倍。杰克逊说:“我们加倍关注一氧化二氮，因为它会在大气中停留很长时间，通常在释放后一个世纪或更久。”
在此后的几十年里,1987年的蒙特利尔议定书导致氯氟化碳的逐步淘汰,一次制冷剂和气溶胶中的常见成分,一氧化二氮也成为最伟大的人类威胁臭氧层保护地球免受有害紫外线的辐射。在这里，Jackson讨论了一氧化二氮排放的来源，在哪里和为什么会增加，以及阻止其上升的实际解决方案。
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新兴经济体，特别是巴西、中国和印度的一氧化二氮排放增加的原因是什么?这与美国的一氧化二氮排放活动有何不同?
我们观察到的大多数变化来自于粮食产量的增加，燃烧更多的化石燃料所起的作用较小。世界人口仍在增长。土壤中肥料的使用(我们行为中一氧化二氮的主要来源)，以及世界各地奶牛的数量和水产养殖生产也是如此。牛对一氧化二氮负有直接责任，它们的粪便和许多牛喂养的谷物中基于肥料的排放。
新兴经济体的一氧化二氮排放增长最快，这些国家的作物产量和牲畜数量都在增加。例如，在巴西，氮肥的使用自2005年以来已经增长了一半。巴西现在也是世界上最大的奶牛生产国，拥有超过2亿的牛群。与中国和印度一样，在美国，合成肥料的排放所起的作用更大。
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该研究提到了一种由氮排放和气候变化之间的相互作用而产生的n2o -气候反馈。这个反馈是如何工作的?这个发现的含义是什么?
气候变化和温室气体排放正在改变一氧化二氮的排放。气温升高会增加一氧化二氮的排放。相反，大气中额外的二氧化碳刺激了许多植物的生长，从而增加了氮的吸收，略微减少了N2O的排放。热带森林的砍伐导致了两个抵消效应:土壤排放的快速增长被牧场和再生森林长期的低排放所抵消，除非它们被施肥。
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减少或消除农业和工业一氧化二氮排放最有希望的解决方案是什么?
为牲畜粪便和肥料的使用量设定硬性限制，有助于减少一氧化二氮的排放。(图片来源:iStock)
我们能做的最重要的改变是通过减少氮肥浪费和更接近作物需要氮肥的时间来提高我们作物的氮肥利用效率。从1990年到2010年，欧洲农业土壤的排放量下降了五分之一，部分原因是他们的“硝酸盐指令”。他说:“美国许多农民在使用化肥方面更加节约，避免空气、河流、地下水和沿海地区的氮污染。然而，与欧洲不同的是，我们的一氧化二氮排放仍略有增加，主要是由于农业活动的增加。
化石燃料的使用和工业排放约占人类活动排放的七分之一。中国的工业排放尤其高。美国最大的污染源是佛罗里达州的一家化工厂生产用于尼龙生产的己二酸。该国2018年的N2O排放量相当于200万辆汽车排放的二氧化碳。公司正在努力减少它。减少工业来源的排放是我们减缓一氧化二氮的武器库中最容易实现的目标。
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消费者有多少能力通过我们选择购买和食用的食品来影响气候变化的这一部分?
牛直接或间接地造成了大量的一氧化二氮排放(同时也是甲烷的最大来源之一)。少吃牛肉和奶酪将使我们大多数人更健康，并减少每个人的温室气体足迹。就排放而言，鱼比牛肉好，植物也比鱼好。此外，农业部估计，美国人浪费了我们生产的所有食物的30%到40%，令人震惊——每年超过1000亿磅和1500亿美元的食物。食物浪费导致不必要的温室气体排放。
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为什么在所有情况下观察到的一氧化二氮浓度现在开始超过预测水平?这些场景没有说明什么?
我们根本没有在全球范围内取得进展，特别是在农业生产有所增长的情况下。的首要原因是,大多数国家没有政策来减少一氧化二氮的排放。一些国家减少了工业排放，特别是与尼龙生产有关的排放。那些有农业激励措施的国家已经表明，向农民支付报酬，让他们更有效地使用化肥，对牲畜粪便和肥料的使用量设定硬性限制，以及采取其他措施，可以在保持作物产量和改善下游水质的同时降低排放。如果没有更广泛的政策授权或财政激励措施(或两者兼而有之)，排放量可能会继续上升。
杰克逊是斯坦福大学地球、能源与安保学院的米歇尔·道格拉斯和凯文·道格拉斯教授。他是环境科学(斯坦福地球)的高级研究员，在伍兹环境研究所和Precourt能源研究所工作。《自然》杂志这项研究的第一作者田汉勤(Hanqin Tian)就职于奥本大学(Auburn University)。
这项研究得到了国家航空航天局(NASA)、国家科学基金会、美国商务部、国家海洋和大气管理局(NOAA)以及苏格兰政府6037农村和环境科学与分析服务部的支持。
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