麻省大学阿姆赫斯特分校
信用:CC0公共领域
一氧化二氮(N2O)是一种强有力的温室气体，其升温能力是二氧化碳的300倍
由于农田的肥料流失，越来越多的氮被冲入河流和小溪，呼吸氮的微生物将一些肥料分解成N2O，河水在流向海洋时释放到大气中
但是，直到现在，科学家们还没有清楚地了解这一过程是如何进行的，径流中有多少部分最终变成了N2O，或者可以采取什么措施来减少N2O的排放
“人类正在从根本上改变氮循环，”马修·温尼克说，他是最近发表在《AGU进展》杂志上的一篇新论文的唯一作者，也是马萨诸塞州阿默斯特大学的地球科学教授
“我们已经改变了氮在环境中的移动方式
“这种变化很大程度上可归因于大量富含氮的化肥，这些化肥散布在农田里，下雨时会流入溪流和河流，并转化为硝酸盐
科学家们早就知道土壤和河床中的微生物有助于“反硝化过程”，即硝酸盐被转化为无害的二氮气体或N2O
但是转化过程的确切机制仍然是一个谜，这从N2O排放量的广泛估计中可以看出——介于两者之间
全球排放量的5%和10%——每年可归因于溪流
温尼克的创新是重新访问了一个大型实验数据集，该数据集使用化学反应模型和河流湍流模型对美国72条河流中的N2O进行了量化，化学反应模型可以跟踪氮是如何通过河流系统转化的，河流湍流模型捕捉了河流本身的机械力是如何将硝酸盐输送到河床的，而河床是反硝化作用发生的地方
这种新颖的组合，将化学反应模型的高分辨率与湍流模型配对，使得温尼克能够看到硝酸盐是如何从河流移动到河床的，这也是他发现的关键
事实证明，有效决定N2O产量的是“反硝化效率”，即输送到流床的硝酸盐部分，它在反硝化过程中经历各种反应
河床转化硝酸盐的效率越高，释放的N2O就越少
但是在脱氮效率较低的地方，温尼克发现了相对较高水平的N2O排放
此外，硝酸盐被输送到的河床也起着重要作用
布满小缺氧区或缺氧区的河床也有助于防止N2O的释放
温尼克认为，这种对氮循环的新理解有助于为减缓气候变化的努力提供信息
他写道:“提高溪流处理人为氮的能力也可能减少成比例的N2O排放。”
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