Artikkel

Norsk-kinesisk forskersamarbeid for å redusere nitrogenutslipp

Dag O. Hessen og Nils Chr. Stenseth
Dag O. Hessen og Nils Chr. Stenseth har studert nitrogenforurensning i Kina. Lastebilmodellen er et eksempel på effektiv kinesisk miljøovervåking. Foto: Bjarne Røsjø/UiO Bruk bildet.

Norsk-kinesisk forskersamarbeid for å redusere nitrogenutslipp

Kina bruker enorme mengder nitrogenholdig kunstgjødsel for å brødfø befolkningen, men gjødslingen forårsaker også alvorlig forurensning. Nå vil myndighetene rydde opp, og det kan de gjøre med støtte i beregninger og råd som UiO-forskerne Nils Chr. Stenseth og Dag O. Hessen har utarbeidet sammen med kinesiske kolleger.

Nitrogenholdig kunstgjødsel brukes i stor utstrekning i det kinesiske landbruket
Nitrogenholdig kunstgjødsel brukes i både stor og liten skala av kinesiske bønder. Foto: Yu Chaoqing, Tsinghua University. 

Det vil koste mellom 17 og 26 milliarder dollar i året å redusere de forurensende nitrogenutslippene fra det kinesiske landbruket til et antatt bærekraftig nivå. Det viser en beregning som nylig er lagt fram av professorene Nils Chr. Stenseth, Dag O. Hessen og forskerkolleger ved Tsinghua-universitetet i Beijing. Den vitenskapelige artikkelen med beregningene ble nylig publisert i tidsskriftet Natures Letters-seksjon.

– De kinesiske myndighetene vet godt at de må gjøre noe med disse forurensningene, og jeg vet av erfaring at artikler i velrenommerte forskningstidsskrifter er blitt fulgt opp tidligere. Tsinghua-universitetet er jo også et av de beste universitetene i Kina og blant de høyest rangerte universitetene i verden, sier professor Stenseth.

– I løpet av dette prosjektet har jeg opplevd en veldig åpenhet omkring miljøproblemene i Kina. Det var også imponerende å se at Kina på mange måter overgår Norge når det gjelder miljøovervåking. Kina har en overvåkningskultur på godt og vondt, men det gjør også at de har veldig god oversikt over både utslipp og andre miljødata helt tilbake til 1960-tallet. Disse dataene ble benyttet i prosjektet vårt, sier professor Hessen.

Et globalt gjødslingseksperiment

Dag O. Hessen minner om at gjødselindustriens nitrogenbinding begynte for alvor tidlig på 1900-tallet, blant annet med at Norsk Hydro ble grunnlagt i 1905. Senere innledet Den grønne revolusjonen på 1960-tallet en periode med dramatisk økning av den globale matvareproduksjonen, samtidig med at det globale forbruket av nitrogengjødsel ble tidoblet.

– Gjennom nitrogenbinding og forbrenning i motorer omdanner vi nå store mengder av atmosfærens ikke-reaktive nitrogengass (N2) til former som har både kjemiske og biologiske effekter. Dette er et globalt gjødslingseksperiment. Noen effekter er positive –  som økt skogvekst og økt landbruksproduksjon – men mange er også negative. Da tenker jeg på overgjødsling av vann, forsuringseffekter, økt nitrogen i grunnvann og store utslipp av lystgass (N2O), som er en viktig drivhusgass, forteller Hessen.

– Og Kina har virkelig sin andel i dette, for de står nå for en tredel av verdens forbruk av kunstgjødsel. Men de kinesiske myndighetene ønsker nå å redusere de skadelige nitrogenutslippene fra gjødselbruken, uten at det skal ramme matvareproduksjonen. Vi har beregnet hvor mye det vil koste å redusere utslippene i Kina fra dagens nivå på 14,5 megatonn pr. år til et antatt bærekraftig nivå på 5,2 megatonn, forteller Stenseth.

Gjenbruk og sirkulær økonomi

Kumøkk kan brukes til gjødsel, men denne plasseringen kan forurense grunnvannsbrønnen like i nærheten
Kumøkk kan være bra gjødsel, men lagring like ved en brønn kan forurense grunnvannet. Foto: Yu Chaoqing, Tsinghua University. 

De norske og kinesiske forskerne diskuterer ulike rensetiltak i Nature-artikkelen og konstaterer at noen slike tiltak er absurd dyre og har marginale effekter.

De mest kostnads- og energieffektive tiltakene går isteden ut på å utvikle en sirkulær økonomi og satse på økt gjenbruk av nitrogengjødselen, i tråd med tradisjonelle kinesiske jordbruksmetoder.

Bedre kontroll med avrenningen fra landbruksområdene vil for eksempel kunne redusere forurensningene med opptil 2,5 megatonn nitrogen årlig, fremgår det av rapporten.

– Det vil muligens være mer arbeidskrevende å dyrke mat på den måten vi beskriver, men det viktige er at det er mulig å oppnå store fremskritt uten å redusere avlingene. Det er for øvrig åpenbart at disse tiltakene også vil utløse en rekke positive samfunnsøkonomiske effekter, men de har vi ikke beregnet i denne omgangen. Vi tror uansett at tiltakene vil lønne seg på lang sikt, forteller Hessen.

De kinesiske samarbeidspartnerne har allerede laget en populærvitenskapelig artikkel (med politikere og andre beslutningstakere som målgruppe) som oppsummer konklusjonene i Nature-artikkelen. Denne artikkelen ble publisert like før den kinesiske Folkekongressen møttes i mars 2019. Hessen og Stenseth har også fått beskjed om at det blir laget en egen policy-rapport som blir levert til politiske ledere.

– Miljøproblemene og forurensning av luft og vann i Kina er til dels så alvorlige at også de øverste politiske lederne føler dem på kroppen, og de skaper uro i folket. Dermed blir kampen mot forurensninger også en innsats for å opprettholde en politisk stabilitet, kommenterer Hessen.

Kan lære mye av Kina

Professor Rolf David Vogt med kolleger studerer en forurenset bekk i et kinesisk jordbruksområde.
Norske forskere har også tidligere hatt samarbeidsprosjekter i Kina. I 2012 undersøkte professor Rolf David Vogt (i midten) ved Kjemisk institutt blant annet forurensede vassdrag i den nordlige Tianjin-provinsen. Foto: Privat/UiO. Bruk bildet.

Stenseth har samarbeidet med kinesiske forskere i vel 25 år og er æresprofessor ved Tsinghua-universitetet, i tillegg til at han har fått andre kinesiske æresutnevnelser. Hessen ble, etter forslag fra Stenseth, invitert inn i nitrogen-prosjektet fordi han er en anerkjent ekspert på analyse av vannforurensninger knyttet til nitrogen og fosfor.

– Det har vært veldig interessant å være med på dette prosjektet, og det er bare å konstatere at vi kan lære mye av kineserne. I Norge er det for eksempel en evig kamp å skaffe penger til å drive med miljøovervåking, men kineserne har altså virkelig god miljøovervåking med lange tidsserier og fantastiske data som kan brukes i forskning, sier Hessen.

De to norske forskerne understreker at det er tette koblinger mellom forskningsmiljøene og myndighetene i Kina med stor mulighet for å kommunisere forskningsresultater til politiske beslutningstakere – på mange måter langt tettere enn i Norge. Presidenten i det kinesiske vitenskapsakademiet har for eksempel regelmessige møter med forskningsministeren. Folkekongressens visepresident fram til 31. desember 2019, Chen Zhu, har også vært helseminister og er en meget aktiv forsker med mange vitenskapelige artikler i blant annet Nature og Science.

– I Norge er det en veldig lang vei fra vitenskapelig innsikt til politisk handling, men i Kina er gangen faktisk ganske kort. Det er ikke sikkert at de kinesiske myndighetene kommer til å gjøre alt det vi legger opp til i denne rapporten. Men helt sentrale politikere kommer helt sikkert til å vurdere tiltakene, mener Stenseth.

Rullende pestovervåking

De kinesiske miljømyndighetene viderefører ikke bare miljøovervåkingen som begynte på 1960-tallet, men setter også i gang ny overvåking når behovet er til stede. Beviset er en flott lastebilmodell som står på Nils Chr. Stenseths kontor.

– Foranledningen var at jeg hadde hatt en kommentarartikkel i Science med forslag om at alle land med potensiell forekomst av pestbakterien Yersinia pestis burde overvåke forekomsten av denne bakterien. Neste gang jeg besøkte forskningsavdelingen i Kinas Centre for Disease Control, kom sjefen bort til meg og sa at «You made us work harder than we ever did before!», og så fikk jeg altså denne lastebilmodellen, forteller Stenseth.

Kineserne hadde nemlig lest artikkelen i Science svært grundig. Dermed bygde de en hel serie med rullende lastebil-laboratorier som kjører rundt i Kina og fanger gnagere, undersøker lopper og jakter på Yersinia pestis og andre farlige bakterier. Samtidig bygde de altså en serie med modell-lastebiler som blir gitt i gave til viktige gjester.

– Kinesiske helse- og miljømyndigheter følger altså nøye med på artikler i Science, Nature og andre sentrale fagtidsskrifter. Nå skal det bli spennende å se hvordan de følger opp den nye artikkelen i Nature, humrer Stenseth.

Kontaktpersoner:

Professor Nils Chr. Stenseth, Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Professor Dag O. Hessen, Institutt for biovitenskap

Den vitenskapelige artikkelen:

ChaoQing Yu, Nils Chr. Stenseth, Dag O. Hessen et al.: Managing nitrogen to restore water quality in China. Nature Letters volume 567, pages 516–520 (2019).

Mer informasjon:

Shanghai (Reuters): China's environment ministry approves new plan to tackle rural pollution. Published July 24, 2018

Global Times (China): Science academy honors 3 foreign experts. Published January 17, 2019

SinoTropia: Watershed EUTROphication management in China. A bilateral project jointly funded by the Research Council of Norway and the Chinese Academy of Sciences

Les mer på Titan:

Les også

Univers-simulering, likner på en svamp

Mørk materie får stadig færre steder å gjemme seg

Mer enn en fjerdedel av universet er mørk materie, en ukjent bestanddel som påvirker vanlig materie gjennom gravitasjon. En ny studie som viser hvor det ikke er vits i å lete, vekker oppsikt blant mørk materie-forskere.