[科普中國]-氮沉降

簡介

氮沉降是一種專業(yè)術(shù)語，運(yùn)用于生態(tài)學(xué)。具體指，大氣中的氮元素以NHx(包括NH3、RNH2和NH4+)和NOx的形式，降落到陸地和水體的過程。

20世紀(jì)中葉以來，隨著礦物燃料燃燒、化學(xué)氮肥的生產(chǎn)和使用以及畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展等人類活動(dòng)向大氣中排放的活性氮化合物激增，大氣氮素沉降也呈迅猛增加的趨勢(shì)。人為干擾下的大氣氮素沉降已成為全球氮素生物化學(xué)循環(huán)的一個(gè)重要組成部分。作為營養(yǎng)源和酸源，大氣氮沉降數(shù)量的急劇增加將嚴(yán)重影響陸地及水生生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性。大氣氮沉降對(duì)土壤和水體環(huán)境、農(nóng)業(yè)和森林生態(tài)系統(tǒng)以及生物多樣性等方面都會(huì)造成影響。

分類根據(jù)降落方式不同可分為：大氣氮干沉降和大氣氮濕沉降。大氣氮干沉降即通過降塵的方式，而大氣氮濕沉降即通過降雨的方式使氮返回到陸地和水體1。

生態(tài)影響大氣氮沉降是全球變化重大問題之一 。已有研究表明，農(nóng)田施肥不合理、養(yǎng)殖場畜禽糞便管理不佳、燃煤、汽車尾氣排放等，都會(huì)增加人為活性氮向大氣的排放。這些氣體及通過次生反應(yīng)形成的氣溶膠/細(xì)顆粒物（如PM2.5），會(huì)導(dǎo)致空氣質(zhì)量下降或大氣污染。同時(shí)，從大氣沉降到陸地和水生態(tài)系統(tǒng)的活性氮數(shù)量和形態(tài)，也影響生態(tài)系統(tǒng)的功能及穩(wěn)定性 。20世紀(jì)中葉以來，隨著礦物燃料燃燒、化學(xué)氮肥的生產(chǎn)和使用以及畜牧業(yè)的迅猛發(fā)展等人類活動(dòng)向大氣中排放的活性氮化合物激增，大氣氮素沉降也呈迅猛增加的趨勢(shì)。作為營養(yǎng)源和酸源，大氣氮沉降數(shù)量的急劇增加將嚴(yán)重影響陸地及水生生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性。大氣氮沉降對(duì)土壤和水體環(huán)境、農(nóng)業(yè)和森林生態(tài)系統(tǒng)以及生物多樣性等方面都會(huì)造成影響。

對(duì)森林的影響氮沉降對(duì)森林植物的影響主要表現(xiàn)在以下6個(gè)方面2：

(1)在一定量范圍內(nèi)的氮沉降有利于植物的光合作用，但過量后則會(huì)引起植物的光合速率下降；

(2)當(dāng)植物生長受氮限制時(shí)，在一定程度上的氮沉降增加植物生產(chǎn)力，但當(dāng)?shù)^量后，氮沉降則使植物的生產(chǎn)力下降；

(3)過量的氮沉降導(dǎo)致植物體各種營養(yǎng)元素含量的比例失衡；

(4)氮沉降會(huì)改變植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，集中表現(xiàn)為根冠比減??；

(5)氮沉降會(huì)增加植物對(duì)天然脅迫如干旱、病蟲害和風(fēng)的敏感性,減少其抵御能力；

(6)氮沉降會(huì)改變植物組成和降低森林植物的多樣性。

現(xiàn)狀大氣氮沉降在熱帶和亞熱帶的發(fā)展中國家更是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，尤其是在中國，無機(jī)氮的排放已達(dá)到一個(gè)較高水平，已成為全球三大氮沉降集中區(qū)之一。但是我國在區(qū)域大尺度上開展人為活性氮排放與沉降的長期系統(tǒng)研究還非常有限，缺乏氮素沉降動(dòng)態(tài)、效應(yīng)及其與人為活性氮排放關(guān)系的直接證據(jù)1。

研究發(fā)現(xiàn)，我國人口相對(duì)密集和農(nóng)業(yè)集約化程度更高的中東部地區(qū)（尤其是華北平原），其氮素沉降量已高于北美任何地區(qū)，與西歐20世紀(jì)80年代氮沉降高峰時(shí)的數(shù)量相當(dāng)。

中國氮素沉降的增加，主要受氮肥、畜牧業(yè)等農(nóng)業(yè)源和工業(yè)、交通源等非農(nóng)業(yè)源活性氮排放的影響。主要來自農(nóng)業(yè)源氨排放的銨態(tài)氮沉降是氮素沉降的主體，占總沉降量的2/3左右。以來自非農(nóng)業(yè)源（燃煤和汽車尾氣等化石能源燃燒）氮氧化物排放為主的硝態(tài)氮沉降，約占總沉降量的1/3，而該占比在20世紀(jì)80年代為1/6，說明來自非農(nóng)業(yè)源的排放增速更快 。