地球的氮循环是最严重超出行星边界的。农业生产和化石燃料燃烧会释放氨(NH3)、氮氧化物(NOx)和一氧化二氮(N2O)等氮污染物，造成空气污染并破坏生态系统。这些污染物危害人类健康、作物和生态系统。鉴于全球不断增长的能源和粮食需求，预计这种损害将进一步增加。

氮污染缓解技术和政策——所谓的"氮干预"——在改善空气质量和减少对生态系统的影响方面的潜力尚未得到充分探索。传统的氮收支研究(追踪氮在空气、水和土壤中的流动，但缺乏生物地球化学转化的细节)与地球科学研究(模拟这些转化，但通常侧重于单一环境介质)之间存在差距。

为了解决这一知识差距，一个国际研究小组结合多学科方法来评估氮干预如何改善空气质量和减少氮沉积。他们发表在《科学进展》杂志上的研究发现，改善燃料燃烧条件、提高农业氮利用效率、减少粮食损失和浪费等干预措施，可以显著降低空气污染、作物损失和生态系统风险导致的过早死亡。虽然通常考虑的是空气或水质等个人目标，但认识到氮管理的广泛协同效益对未来的政策设计和有效的污染控制至关重要。

“我们建立了一个综合评估框架，将未来的氮政策情景与综合评估模型、空气质量模型和剂量反应关系结合起来，以评估雄心勃勃的措施如何在详细的地理层面上减少空气污染和生态系统破坏，”第一作者、北京大学和IIASA联合任命的博士后郭怡新解释说。

研究表明，与2015年相比，到2050年，雄心勃勃的氮干预措施可以将全球氨和氮氧化物的排放量分别减少40%和52%。这将减少空气污染，防止81.7万人过早死亡，降低地面臭氧浓度，并减少作物产量损失。如果没有这些干预措施，到2050年环境破坏将进一步恶化，其中非洲和亚洲受到的影响最大。另一方面，如果这些措施得到执行，非洲和亚洲将从中受益最多。

“我们发现，随着时间的推移，氮干预带来的好处越来越大，到2050年的效果比2030年更大。预计东亚和南亚的氨和氮氧化物减少幅度最大，主要是通过改进作物做法和工业部门采用技术。这些减少将有助于降低空气污染水平，使许多区域更容易实现世界卫生组织的中期目标。此外，随着人口的增长，这些干预措施的健康效益将增加，特别是在发展中地区，”Yixin补充说。

“我们的研究结果强调，氮干预可以显著帮助实现多个可持续发展目标，包括良好健康和福祉(SDG3)、零饥饿(SDG2)、负责任的消费和生产(SDG12)和陆地生命(SDG15)，”该研究的合著者、北京大学大气与海洋科学系终身副教授张林说。

“这项合作研究表明，IIASA的研究可以在全球范围内推广。环境影响的解决方案因地区而异，即使是针对氮污染等复杂问题，也能提出定制化的政策建议，”该研究的合著者、IIASA能源、气候和环境项目污染管理研究小组的高级研究员威尔弗里德·维尼沃特(Wilfried Winiwarter)总结道。