氮素污染是全球環境問題的一個重點內容，但關于氮排放安全閾值評估研究目前還沒有可靠量化定義方法。一些學者基于氮平衡模型開展全球尺度的閾值評估，但仍存在很大的不確定性。這是由于氮元素在不同區域的遷移轉化受復雜的生物地球化學過程影響，難以用簡單的物質平衡模型得到可靠的結果；而復雜的水文和水質演變機理模型在大尺度模擬中所需的數據十分缺乏。

該研究結合中國不同區域代表性水體中歷史總氮濃度的觀測數據和基于DNDC作物模型及其它氮平衡模型計算的氮流失數據，重構了1955-2014年間中國氮排放與水質演變的時空關系。研究人員提出水體氮濃度首次達到或超過IV類水質標準（1.0mg/L）所在年份對應的氮流失量為該區域的氮排放閾值的觀點。

研究結果表明，全國水環境的氮容量安全閾值為每年520±70萬噸，但目前氮的實際排放量每年達到1450±310萬噸。中國絕大多數省份的氮排放在上世紀80年代中期超過了水環境安全閾值。有14個省僅農田氮流失量就超過自身閾值，主要分布在缺水的北方，中國當前的氮管理面臨嚴峻的挑戰。

研究人員對不同氮管理措施的減排潛力進行了評估。結果表明，提高農田管理水平可減小50%左右的農田氮流失，但僅可減小全國總超排量的1/4。若進一步提高污水處理的除氮效率，其能耗會呈非線性增長。

目前唯一可行的方法是重構傳統的城鄉養分循環體系。在提高農田氮肥利用效率的基礎上，將城鄉有機廢物的還田率從目前的40%以下提高到86%以上，其中9個省份需要將還田率提高到95%以上。

研究人員推薦的幾種方法中，其中一種是將工業廢水和生活污水分流，在防止土壤污染和疾病傳播的前提下將生活污水接入灌溉系統，既實現養分回收又減小農業的水資源消耗。以2010年價格計，基礎設施所需成本近7000億元。實現人畜糞便全部循環利用的年運行成本約1200-1900億元，略高于2014年的城市生活污水處理成本1100億元。

這不但可徹底解決中國的水體富營養化問題，還可為農民增收提供機會。