我们的营养世界以更少的污染生产更多的食物和能源的挑战。

我们的营养世界以更少的污染生产更多的食物和能源的挑战。里约 + 20 的关键信息营养益处和威胁 我们世界的可持续性从根本上取决于营养物质 ， 为了养活 70 亿人 ， 人类将氮 （ N ） 和磷 （ P ） 的全球陆地循环增加了一倍以上。 现在 ， 世界的氮磷循环失衡 ， 造成了重大的环境 ， 健康和经济问题 ， 这些问题很少受到关注。 获得营养的不足仍然限制了粮食生产 ， 并导致世界某些地区的土地退化 ， 而磷储量有限代表了未来全球粮食安全的风险。 除非采取行动 ， 否则人口和人均能源和动物产品消费的增加将加剧养分流失、污染水平和土地退化 ， 进一步威胁我们的水、空气和土壤的质量 ， 影响气候和生物多样性。营养挑战 需要采取一项新的全球努力 ， 以减少养分流失并提高所有部门的整体养分利用效率 ， 同时为绿色经济奠定基础 ， 以生产更多的粮食和能源 ， 同时减少环境污染。 新的努力必须跨越经济部门和环境媒体之间的界限 ， 以科学证据为基础 ， 分享最佳做法 ， 并解决目前限制采用的重大文化和经济障碍。行动选项 全球社会现在需要商定哪种现有的政府间进程最适合率先改善 21 世纪的营养管理 ， 或者是否需要新的政策进程。 一种选择是加强《保护海洋环境免受陆上活动污染全球行动纲领》 （ GPA ） 的任务 ， 以解决土地 ， 空气和水之间的相互联系 ， 涉及全球供应。考虑到整个链条上的所有养分来源和养分利用效率 ， 考虑到它们的区域差异。制定任务 新的政府间努力的中心目标必须是表明如何在整个周期内改善不同规模的氮磷管理 ， 同时为履行对水 ， 空气 ， 土壤 ， 气候和生物多样性的现有承诺做出量化贡献 ， 同时支持改善粮食和能源安全 - 具有净社会和经济效益。 现在 ， 对全球营养重点的国际授权至关重要 ， 强调需要授权评估科学证据 ， 分享最佳实践 ， 并努力达成政府间协议 ， 为我们的营养世界的可持续发展采取可量化的步骤。 营养过多和过少营养素喂养世界世界需要养分 ， 特别是氮 （ N ） 和磷 （ P ） ， 这对于饲养农作物和动物以养活不断增长的世界人口至关重要。 自 19 世纪以来 ， 天然营养来源和回收一直不足以满足人类需求的增加。这导致了对氮和磷的开采来源的开发 ， 并利用能源将非反应性大气氮 （ N2 ） 转化为反应性氮 （ Nr ） 化合物。 世界能源使用的大约 2 ％ 用于 Nr 的工业制造 ， 主要通过 Haber - Bosch 工艺生产氨。 磷仍然是从有限的采矿中获得的富含磷酸盐的矿床 ， 目前世界供应仅来自几个主要国家。 肥料的使用对于养活一半的人至关重要对确保 21 世纪全球粮食安全至关重要。养分损失造成了全球污染网络存在与高水平营养素使用相关的主要问题, 特别是在欧洲、北美、南亚和东亚以及拉丁美洲。 营养素的利用效率非常低 ： 平均超过 75 ％ 的添加营养素最终损失到环境中 ， 浪费了用于生产它们的能源 ， 并通过排放温室气体一氧化二氮 （ N2O ） 和氨 （ NH3 ） 来造成污染大气中的硝酸盐 （ NO3 ） ， 磷酸盐和有机 N 和 P 化合物流失到水中。 营养素的过度供应或营养素之间的不平衡降低了营养素的使用效率。这通过将牲畜纳入食物链而进一步减少 ， 从而大大增加了 N ＆ P 污染水平。 燃烧化石燃料会产生大量额外的 Nr 资源 (约占人类 Nr 产量的 20%) ，可以捕获和使用 ， 但目前被浪费为氮氧化物 （ NOx ） 排放到空气中 ， 导致颗粒物和地面 （ 对流层 ） 臭氧对人类健康 ， 生态系统和粮食生产系统产生不利影响。养分不足加剧土地退化在非洲 ， 拉丁美洲和亚洲部分地区 ， 仍然有很多地区的营养素太少。特别是 ： 许多农民无法获得负担得起的矿物肥料 ， 当地资源的缺乏和基础设施的供应差增加了已经波动的价格 ， 限制了农业产量。生物固氮和粪肥回收是当地关键的营养来源 ， 并不总是得到最佳利用。 无法使作物收成与足够的养分回报相匹配 ， 导致养分和有机物枯竭 ， 降低土壤质量 ， 并增加通过侵蚀和农业侵入原始生态系统而导致土地退化的风险。 水和微量营养素 （ 例如硫 ， 锌 ， 硒等 ） 的短缺会限制 N 和 P 的利用效率 ， 从而阻止对这些主要营养素的最佳利用。主要营养威胁欧洲氮素评估 1 强调了养分污染的五个主要威胁。这些可以扩展到反映养分过多或过少的全球威胁 ， 如下所示。该图突出了营养相互作用的复杂性 ， 同时提供了易于记住的 5 个关键问题的简短列表。它们共同构成了营养过多或过少的 WAGES ：水质- 包括沿海和淡水死区 ， 缺氧 ， 鱼类死亡 ， 藻类大量繁殖 ， 硝酸盐污染的含水层和不纯的饮用水 ， 这些都是由于 Nr 和 P 富营养化造成的。空气质量- 包括由 NOx 和 NH3 排放形成的颗粒物以及由二氧化氮 （ NO2 ） 和地面臭氧 （ O3 ） 的浓度增加导致的人类寿命的统计缩短。温室气体平衡- 包括 N2O 的排放以及与其他 Nr 形式的相互作用 ， 包括对流层 O3 ， 颗粒物和大气 Nr 沉积。 N2O 现在也是平流层臭氧消耗的主要原因 ， 增加了 UV - B 辐射引起皮肤癌的风险。生态系统和生物多样性- 包括具有高保护价值的物种的丧失 ， 自然适应很少的营养物质。大气 Nr 沉积造成的富营养化是一种潜在的压力 ， 威胁着许多 “受保护 ” 的自然生态系统的生物多样性。土壤质量- 过度施肥和过多的大气 Nr 沉积使自然土壤和农业土壤酸化 ， 而 Nr 和 P 养分的短缺导致土壤退化 ， 微量营养素的短缺会加剧土壤退化 ， 导致肥力丧失和侵蚀。从目前的精炼努力中可以看出 ， 氮和磷向我们的环境中流失的增加“行星边界 ”For key global threats. The huge extent to which active nitrome production and losses exceeded the boundary has already been widely publicised. Efforts are now needed to improve the dosse - response relationship and quantial variation. 营养素是一个越来越大的威胁 ， 需要采取紧急行动自 1960 年代以来，人类对合成氮肥的使用在全球范围内增加了 9 倍，而磷的使用增加了两倍。为了养活不断增长的世界人口，并且由于动物产品消费的增加，预计在未来 50 年内将进一步大幅增加，这反映了饮食生活方式的持续变化。这些变化将加剧当前的环境问题，除非采取紧急行动来提高 N 和 P 的使用效率 - 最大限度地提高获得有用产品的比例，同时最大限度地减少对环境的浪费污染。不采取行动的后果包括大气 N2O 增加造成的进一步变暖影响，水，空气和土壤质量持续恶化，缩短人类寿命，同时威胁生态系统服务和生物多样性。尚未评估全部损害成本，但全球生态系统服务的年度损失，包括仅沿海氮磷污染对渔业的损害，估计就损失了 2000 亿美元。 4 更好地利用营养素将减少这些污染威胁，同时改善粮食和能源生产。未来 P 短缺的可能性是最近争论的一个主要问题。很少有国家的已知储量能够长期满足自己的 P 需求 (例如Procedre摩洛哥，阿尔及利亚 1000 年 ），其他时间较短 （ 美国，中国，巴西 ： 50 年 ） 5，而其他国家则没有显着的储备 （ 例如Procedre德国、日本) 。无论全球磷储备是否可以在几十年或几个世纪内养活人类，长期获得磷都是一个关键问题，需要更有效的做法和消耗更少营养的消费模式。全球肥料氮和磷消耗趋势和预计可能的未来 （ 以 N 和 P2O5 表示 ） 。 2有效的解决方案必须在本地到全球范围内解决 N & P 周期问题氮和磷循环在多个空间尺度上运行，从单个场的动态，通过空气和水污染的跨界运输，到 N2O 浓度的全球增加。这种相互联系需要一种考虑到当地和区域条件的国际方法，同时解决全球范围内养分利用效率的必要改进。“变革障碍 ” 的作用也需要采取全球方法。其中包括全球规模的化肥、粮食作物、动物饲料和畜产品贸易，这可能会限制营养最佳做法的采用。一些地区使用过量的养分 ， 废物造成环境污染 ， 而其他地区则没有足够的养分。该地图显示了根据世界主要河流流域估算的人为净氮输入。 3以更少的营养污染生产更多食物和能源的关键行动我们确定了九项关键行动 ， 这些行动对于提高养分利用效率至关重要 ， 从而改善食物和能源生产 ， 同时减少污染环境的 N 和 P 损失。Agriculture1. 提高作物生产中的养分利用效率 ，2. 提高动物生产中的营养利用效率 ，3. 提高畜禽粪便的肥料当量值 ，运输与工业4. 低排放燃烧和节能系统 ， 包括可再生能源 ，5. NOx 捕集与利用技术的发展,废物和回收6. 提高食物供应中的营养效率 ， 减少食物浪费 ，7. 从城市 ， 农业和工业的废水系统中回收氮和磷 ，社会消费模式8. 节约能源和运输 ，9. 降低人类对动物蛋白的消耗 （ 避免过量 ） 。这些行动必须在更广泛的 N 和 P 循环的背景下看待，考虑到获取，使用和回收。需要努力提高每个阶段的养分利用效率 （ NUE ），例如作物和动物生产中的作物。但是，我们特别强调需要解决 “全链 NUE ”，即最终产品中营养素的比例 （ 例如Procedre， 人类食物消耗) 到新的营养素投入 (例如。Procedre， 哈伯 - 博世 Nr，生物氮固定，氮氧化物形成，开采的磷和氮) 。如下图所示，每个组件效率都有助于全链 NUE 。促进现有 Nr 和 P 池回收的行动，如有效回收动物粪便、人类污水和 NOx 捕获和利用技术，都有助于增加全链 NUE 。这些选择包括许多技术措施，例如改进肥料的放置和时间安排，使用减少排放的粪肥储存和撒布方法，以及将粪肥加工成更有效的肥料。 Nutrients flow can be seen as a cycle from resources through the stages of use (blue arrows) with recrying (green arrows). The system is drived by the ‘ motor ’ of human consumption. Numbered circles highabout nine key actions to increase NUE.我们作为公民的选择有很大的不同。虽然有些人仍然营养不良 ， 但许多国家的人们吃的动物产品比健康饮食的最佳选择要多。避免过度食用动物产品 (例如 ， 遵守世界卫生组织关于饱和脂肪的指导方针) 会增加全链 NUE ， 减少 N 和 P 污染 ， 同时有益于我们的健康。通过避免过度消费动物产品对环境和人类健康的全球经济利益仍然需要量化。然而，牲畜在造成营养污染方面的核心作用已经确立。在欧洲氮素评估中，据估计，收获的 Nr 中有 85 ％ 用于喂养牲畜，只有 15 ％ 直接喂养人，而欧盟公民平均消耗的蛋白质比健康饮食所需的蛋白质多 70 ％ 。新的政府间焦点目前 ， 在粮食、气候、水和空气污染以及生物多样性方面的不同努力部分解决了养分管理问题 ， 但没有国际条约将主要的养分益处和威胁联系起来。迫切需要开发联合方法 ， 优化地球的营养循环 ， 以满足我们的食物和能源需求 ， 同时减少对气候、生态系统服务和人类健康的威胁。一种选择是加强政府间 “保护海洋环境免受陆上活动污染全球行动纲领 ” （ GPA ） 的任务。尽管 GPA 目前侧重于海洋环境 ， 但它已经在通过全球养分管理伙伴关系 （ GPNM ） 率先制定跨媒体方法。现在需要国际共识 ， 要求加强 GPA 或其他机构 ：1. 对空气 ， 土地 ， 水 ， 气候和生物多样性之间的养分联系进行全面的全球