确定优先营养素以实现水质改善和减缓气候变化

《Environmental Science & Technology》：Identifying Priority Nutrients for Achieving Water Quality Improvement and Climate Change Mitigation

　　河湖生态系统非CO?温室气体排放与污染物输入的相互作用机制研究。基于全球数据集和建模开发了溶解CH?和N?O估算器，以洞庭湖为例模拟污染物减排情景，发现直接排放下降但间接排放存在矛盾现象，其与碳氮比变化相关，符合Redfield比例的碳氮限制原理，提出协同控制碳氮输入的治理建议。

　　

河流和湖泊生态系统是全球非二氧化碳（非CO₂）温室气体（GHGs）的来源，同时也是污染物的吸收器，面临着减少温室气体排放和控制水污染的双重挑战。然而，污染物输入与温室气体排放之间的相互作用仍不明确。本研究基于全球非二氧化碳温室气体的综合数据集和先进的建模方法，开发并验证了一种用于估算流域中溶解态甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）排放量的方法，并在全球范围内进行了应用。以洞庭流域（DTW）为例，设计了多种污染物输入情景，以探讨污染物输入变化对甲烷和氧化亚氮产生的二氧化碳当量（CO₂e）排放的影响。模拟结果表明，在溶解态温室气体排放热点地区实施污染物输入减少措施将更有效地降低二氧化碳当量排放。此外，研究发现了一个关键悖论：虽然减少污染物输入会持续降低直接产生的二氧化碳当量（CO₂e_D）排放，但在某些情况下，水生系统产生的间接二氧化碳当量（CO₂e_I）排放却可能仅略有减少。这一悖论与水生系统中的碳氮比例变化密切相关，可以通过Redfield比率所定义的碳氮限制原理来解释。因此，我们的研究表明，在溶解态温室气体排放热点地区同时控制碳和氮的输入对于改善水质和减缓气候变化至关重要。