Глобальная оценка закиси азота
Закись азота, считающаяся суперзагрязнителем, является третьим по значимости парниковым газом и самым значительным веществом, разрушающим озоновый слой, выбрасываемым сегодня. Его антропогенные выбросы, которые в основном происходят от сельскохозяйственного использования синтетических удобрений и навоза, растут быстрее, чем прогнозировалось ранее. Эта оценка определяет меры по борьбе с выбросами, доступные сегодня, которые могут сократить эти выбросы более чем на 40 процентов ниже текущих уровней.
Преобразования в производстве продовольствия и общественных системах могут привести к еще более глубоким сокращениям. Закись азота является частью азотного цикла — азот необходим для всей жизни на Земле и глобальной продовольственной системы. Сокращение его антропогенных выбросов должно быть основано на устойчивом подходе к управлению азотом, который также сократит потерю других соединений азота в окружающую среду. Амбициозные действия с использованием этого подхода могут приблизить мир к достижению его цели по температуре в 1.5° по Цельсию, защитить стратосферный озоновый слой и улучшить качество воздуха и воды, одновременно защищая продовольственную безопасность, экосистемы и здоровье человека. Этот подход является важной частью стратегии многоцелевого использования суперзагрязнителей, которая, наряду с усилиями по достижению чистых нулевых выбросов углекислого газа к середине столетия, необходима для того, чтобы вывести мир на устойчивый путь к достижению долгосрочных климатических целей.
Загрузить полную оценку здесь.
ВОЗМОЖНОСТИ ДЕЙСТВОВАТЬ СЕЙЧАС
Рис. 2.1 Тенденции изменения уровней закиси азота в атмосфере, полученные с помощью измерений ледяного керна или фирнового воздуха (треугольник) и окружающего воздуха (круг), показанные для северного (темно-синий) и южного (светло-синий) полушарий, в частях на миллиард по объему.
Закись азота — это долгоживущий парниковый газ, примерно 270 раз более мощный, чем выбросы углекислого газа в расчете на потепление Земли.
Его антропогенные выбросы ответственны примерно за 10 процентов (около 0.1° Цельсия) чистого глобального потепления на сегодняшний день с момента промышленной революции. Это также вещество, разрушающее озоновый слой.
Хотя закись азота не контролируется Монреальским протоколом, ее текущие антропогенные выбросы являются большую угрозу озоновому слою, чем любое химическое вещество, контролируемое в соответствии с этим протоколом.
Амбициозные действия по сокращению выбросов закиси азота могут приблизить мир к достижению широкого спектра глобальных целей в области климата, озона и других аспектов охраны окружающей среды и здоровья человека.
Рис. 2.1 Оценочные глобальные выбросы и неопределенности, основанные на уровнях в атмосфере, предполагая постоянную продолжительность жизни закиси азота 116±9 лет, эквивалент закиси азота и диоксида углерода, мегатонн в год
ПРЕИМУЩЕСТВА ПЕРЕВЕШИВАЮТ СТОИМОСТЬ ДЕЙСТВИЙ
КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА
Если выбросы закиси азота продолжат расти нынешними темпами, то не существует правдоподобного пути ограничения глобального потепления 1.5° Цельсия в контексте устойчивого развития, как определено в Парижском соглашении. (Раздел 4.1.2)
Даже сохранение нынешних выбросов закиси азота на постоянном уровне ограничит возможности общества по сдерживанию глобального потепления до 1.5° Цельсия и потребует гораздо более существенных и дорогостоящих сокращений выбросов углекислого газа и метана. (Раздел 4.1.2)
Масштабное снижение выбросов закиси азота может предотвратить выбросы углекислого газа в объеме, эквивалентном 235 миллиардам тонн к 2100 году, что составляет примерно 6 лет текущих выбросов углекислого газа от сжигания ископаемого топлива. (Раздел 4.1.2)
Устойчивый подход к управлению выбросами закиси азота в сельском хозяйстве также может значительно сократить выбросы короткоживущих соединений азота — других оксидов азота и аммиака, — что быстро улучшит качество воздуха, но вызовет дополнительное потепление в краткосрочной перспективе, в первую очередь из-за снижения охлаждающего эффекта аэрозолей.
Из-за длительного срока службы закиси азота чистый эффект устойчивого подхода к управлению азотом снизит потепление в долгосрочной перспективе. Это вполне оправдано преимуществами для здоровья от улучшения качества воздуха. Напротив, сокращение промышленных выбросов закиси азота обеспечивает климатические преимущества во всех временных масштабах. (Раздел 4.1.2)
ЗАЩИТА ОЗОНОВОГО СЛОЯ
Закись азота в настоящее время является наиболее значительным веществом, разрушающим озоновый слой, выбрасываемым в атмосферу. Разрушительная способность сегодняшних выбросов закиси азота приблизительно равна сумме всех других современных выбросов озоноразрушающих веществ.
К 2050 году амбициозное снижение выбросов закиси азота может обеспечить примерно те же преимущества для озона, что и соглашение Монреальского протокола 2007 года об ускорении поэтапного отказа от гидрохлорфторуглеродов. К 2100 году преимущества могут накопиться и превысить более чем в пять раз преимущества ускоренного поэтапного отказа. (Разделы 4.2.1, 4.2.3)
Масштабное снижение выбросов закиси азота может предотвратить рост числа случаев катаракты на 0.2–0.8% и рост числа случаев рака кожи на 2–10% к 2080–2090 гг. в зависимости от широты. (Раздел 4.2.5)
Самые низкие уровни озона в этом столетии и далее, как ожидается, будут достигнуты, если выбросы закиси азота продолжат расти, а выбросы углекислого газа и метана будут сокращаться в соответствии с климатическими целями. В таком будущем к концу столетия большая часть населения мира может подвергнуться воздействию ультрафиолета, превышающего пиковое истощение озонового слоя в 1995-2005 годах. (Разделы 4.2.4)
Сокращение выбросов закиси азота в рамках устойчивого подхода к управлению азотом значительно улучшит качество воздуха за счет одновременного сокращения выбросов аммиака и окиси азота, которые образуют вредные мелкие частицы и приземный озон. Это принесет много пользы для здоровья, особенно для наиболее уязвимых слоев общества, в конечном итоге предотвратив приблизительно 20 миллионов преждевременных смертей во всем мире к 2050 году, из которых около 4 миллионов будут спасены в следующем десятилетии. (Раздел 4.1.3)
Устойчивый подход к управлению азотом принесет значительные дополнительные выгоды для качества воды, здоровья почвы, а также структуры и функционирования экосистем. Сокращение стока азота, например, снизит риск эвтрофикации водоемов и загрязнения запасов питьевой воды, одновременно уменьшая такие сопутствующие воздействия на здоровье человека, как снижение риска рака толстой кишки.
Меры по снижению выбросов закиси азота могут быть реализованы при одновременном удовлетворении будущего спроса на продовольствие в соответствии с существующими целями продовольственной безопасности. Достижение этого потребует значительных усилий по повышению эффективности использования азота в сельском хозяйстве и сокращению чрезмерного применения азота во многих частях мира. (Раздел 4.1.4)
РЕШЕНИЯ
В настоящее время доступны меры по снижению выбросов, которые могут сократить глобальные антропогенные выбросы закиси азота более чем на 40 процентов ниже текущих уровней. Промышленные выбросы предоставляют возможность для быстрого снижения выбросов закиси азота.
Существует ряд экономически эффективных технологий, которые могут эффективно устранить промышленные выбросы закиси азота и не требуют существенных изменений в существующих производственных процессах. Амбициозное снижение выбросов в этих секторах может сократить выбросы примерно на 2.5 млрд тонн эквивалента диоксида углерода и 160,000 11 тонн эквивалента ХФУ-XNUMX.
Рисунок 2.3 Источники и стоки закиси азота, мегатонны закиси азота в год. Приведенные значения являются средними за 2010–2019 гг. Источник: Tian et al. 2024
Доступные в настоящее время меры (потенциал снижения ~40%)
Производство кислоты
Производство адипиновой кислоты: каталитическое восстановление и термическая деструкция
Производство азотной кислоты: каталитическое восстановление и термическая деструкция
Обращения с отходами
- Улучшение очистки сточных вод для увеличения содержания азота2/N2Коэффициент O
- Сокращение сжигания биомассы и ископаемого топлива.
Эффективность управления фермой
- Тестирование азота: Тестирование азота в почве и растениях
- Внесение азота: дробное внесение с использованием удобрений с контролируемым высвобождением; ингибиторы уреазы и нитрификации; сниженные нормы внесения; и повышенная переработка навоза.
- Управление посевами: включение азотфиксирующих культур в севообороты, уменьшение обработки почвы и использование покровных культур.
- Рационы животноводства: оптимизация потребления белка
- Выпас: ротационный выпас
- Хранение/обработка навоза: разделение твердого вещества и навозной жижи; хранение в сухих условиях и быстрая сушка; анаэробное сбраживание
- Контроль дренажа: буферные полосы
- Планирование: Интеграция растениеводства и животноводства
Избегание компромиссов
Ряд новых мер по декарбонизации могут привести к увеличению выбросов закиси азота.
Существует значительный риск того, что увеличение использования аммиака в качестве топлива для морского судоходства и биотоплива, получаемого из удобренных сельскохозяйственных культур, может привести к значительным выбросам закиси азота, частично или полностью нивелируя их предполагаемые преимущества для климата.
Например, недавние исследования показывают, что выбросы закиси азота при использовании аммиака в качестве судового топлива могут, если не управлять ими должным образом, превысить выбросы закиси азота в сельском хозяйстве. (Раздел 6.3.3)
Необходимо лучше понять компромиссы между сокращением выбросов углекислого газа, метана и закиси азота во всех секторах, чтобы можно было усовершенствовать технологии и разработать политику управления рисками. (Раздел 6.3.3)
МНОГОСТОРОННИЕ ВАРИАНТЫ ДЕЙСТВИЙ ПО ЗАКИСИ АЗОТА
Воздействие закиси азота на озоновый слой и климат, в сочетании с ее тесными связями с другими соединениями азота, означает, что она подпадает под действие нескольких многосторонних природоохранных соглашений, включая Парижское климатическое соглашение и Венскую конвенцию об охране озонового слоя. (Раздел 6.4)
Более того, комплексный подход посредством устойчивого управления азотом, включая масштабные меры по снижению выбросов закиси азота, позволит сократить выбросы других соединений азота и будет способствовать достижению ряда других международных целей.
Они включают в себя:
- Задача 7 Глобальной рамочной программы по сохранению биоразнообразия: сократить потери питательных веществ в окружающей среде как минимум вдвое к 2030 году;
- Гётеборгский протокол нацелен на аммиак и оксиды азота в соответствии с Конвенцией о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния;
- Ряд целей в области устойчивого развития, в частности:
Цель 2: Ликвидация голода, достижение продовольственной безопасности и улучшение питания, а также содействие устойчивому развитию сельского хозяйства;
Цель 6: Обеспечить доступность и устойчивое управление водными ресурсами и санитарией для всех;
Цель 12: Обеспечить устойчивые модели потребления и производства;
Цель 13: Принять срочные меры по борьбе с изменением климата и его последствиями путем регулирования выбросов и содействия развитию возобновляемых источников энергии.
В конечном итоге успешная реализация любых многосторонних усилий по сокращению выбросов закиси азота или азота в более широком смысле потребует согласованных действий на национальном и субнациональном уровнях.