研究概要：
文章系统剖析了N₂O的生成机制，涵盖生物途径与生物-非生物协同途径。生物途径主要包括两条：一是由NO₃ˉ驱动的反硝化细菌反硝化过程；二是由NH₄﹢驱动的硝化细菌硝化、硝化细菌反硝化及硝化耦合反硝化过程。此外，厌氧条件下，细胞色素c P460蛋白可将两分子NH₂OH直接氧化为N₂O。不同途径的氮氧来源各异，传统¹⁵N单同位素示踪方法难以解析氧来源，而¹⁵N-¹⁸O双同位素示踪技术结合δ¹⁵Nbulk、δ¹⁸O和δ¹⁵Nsp可区分各途径贡献，并与模型结合理解区域及全球尺度通量模式。生物-非生物协同作用广泛存在于各类自然/人工生态系统，通过化学反硝化与羟胺转化路径发生，前者在富含Fe(II)或NO₃ˉ环境中贡献率可达28%，但该机制尚未纳入主流模型，可能致排放低估。控制N₂O排放需从“减少产生”与“增加消耗”两方面协同发力。在农业领域，可通过精准施肥、有机肥替代、间作轮作以及添加硝化抑制剂等方式减少氮肥转化中的N₂O释放，同时引入高活性还原菌增强土壤对N₂O的消耗能力。陆地水体方面，污水处理厂可采用新型脱氮工艺大幅减排，自然水域则可利用厌氧氨氧化菌降低N₂O生成。工业上，选择性催化还原与光/电催化分解等低成本技术已能高效处理高温或高浓度N₂O排放。综合来看，融合精准管理、微生物工程与政策创新，是实现多圈层N₂O减排的关键路径。当前N₂O研究仍面临排放估算不确定、关键排放热点遗漏、原位数据不足等挑战。为提升监测与减排精度，未来需重点加强野外原位观测并构建全球N₂O数据库，融合空天技术与人工智能，在多尺度解析排放机制、预测通量变化并优化管理策略，同时深入揭示气候变暖背景下的N₂O排放规律，以支撑全球精准控排。
我国厌氧氨氧化热区的生态工程
N₂O产生途径
核心PI
祝贵兵 |
中国科学院
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1、生物地球化学过程
2、环境科学与工程
1、中国科学院先导专项：我国典型新污染物风险识别与控制前沿技术；2060 万； 2023-2028，项目负责人
2、国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目：湿地岸边带新型微生物氮循环过程的发生机制、热区分布及氧化亚氮减排的环境效应；297万；2019.01-2022.12；在研
3、基金委重大研究计划滚动支持项目：湖泊微生物驱动碳氮循环的机制与生态环境效应 （负责人，2023.1-2024.12，109万）
4、国家自然科学基金面上项目，干湿交替条件下土壤厌氧氨氧化反应的发生机制与过程效应，2017-01至2020-12，67万元，结题，主持；
5、国家长江生态环境保护修复项目：典型流域磷污染管控方案及应用，2019-07至2020-06，250万元，在研，主持；
6、中国科学院生态环境研究中心基础研究团队项目：湿地岸边带新型氮循环与温室气体N2O减排，2019-01至2021-12，150万元，在研，主持；
7、中国科学院人才项目：中国科学院青年创新促进会优秀会员，2019-01至2022-12，400万，在研，主持；
朱永官 |
中国科学院
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简介：
朱永官，中国科学院生态环境研究中心研究员，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，博士生导师。1989年毕业于浙江农业大学，获学士学位，1992年在中国科学院南京土壤所获得理学硕士学位，1998年在英国帝国理工学院获得理学博士学位。1994年3月至2002年1月先后在英国女王大学，英国帝国理工学院和澳大利亚阿德莱德大学学习和工作，2002年1月回国工作，任中国科学院生态环境研究中心研究员。曾任中国科学院城市环境研究所（筹）筹备组副组长、城市环境研究所所长、党委书记。研究工作涉及土壤-植物-微生物相互作用与生源要素／污染物的循环与转化，土壤-植物系统污染的生态和健康效应。2002年获得国家杰出青年基金资助。主要研究成果于2009年获得国家自然科学二等奖等。
研究及招生方向：
1、土壤-植物-微生物相互作用
2、微生物生态学
3、土壤污染与控制
主要科研项目：
1、农业农村部国家糖料产业技术体系岗位（CARS-170211）“土壤酸化消除与地力提升（南方红黄壤区）”，275万，2021-2025；
2、国家自然科学基金重大项目（42090063）“土壤-植物系统中人畜致病菌与ARGs的互作机制”350万元，2021.01-2025.12；
3、国家自然科学基金重点研究项目（21936006），土壤-植物系统中抗生素抗性基因的传播机制与健康风险，300万， 2020.1-2024.12；
4、国家自然科学基金委员会, 国际(地区)合作与交流项目（32061143015），“农产品抗生素抗性组成及其人类暴露和转移风险研究”, 200万，2020.10-2023.09；
5、国家自然科学基金创新研究群体项目（42021005），“城市-城郊土壤生物地球化学过程与环境质量”，1000万元，2021.01-2025.12；
文章信息：
上述研究成果发表于国际权威期刊《Nature Reviews Earth & Environment》。中国科学院生态环境研究中心祝贵兵研究员为文章第一作者兼通讯作者，朱永官院士为共同通讯作者。
论文发表：
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