大气氮沉降的研究进展_李欠欠

热带亚热带植物学报2019,27(5):500〜522Journal of Tropical and Subtropical Botany模拟大气氮沉降对中国森林生态系统影响的研究进展鲁显楷1,莫江明1,张炜1,毛庆功1,刘荣臻1,2,王聪込王森浩1,2,郑棉海】，MORI Taiki1,毛晋花1，2,张勇群1，2,王玉芳1，2，黄娟1(1.中国科学院华南植物园，退化生态系统植被恢复与管理重点实验室，广东省应用植物学重点实验室，广州510650; 2.中国科学院大学，北京100049)摘要：人类活动加剧了活性氮的生产和排放，并导致氮沉降日益增加并全球化。

目前，人类活动对全球氮循环的干扰己经超出了地球系统安全运行的界限。

中国己成为全球氮沉降的高发区域，高氮沉降己经威胁到生态系统的健康和安全，并成为生态文明建设过程中亟待理清和解决的热点问题。

对国际上和中国森林生态系统模拟氮沉降研究的概况进行了综述，并从生物学和非生物学两大过程重点阐述模拟氮沉降增加对中国主要森林生态系统影响的研究进展。

中国自2000年以后才开始重视大气氮沉降产生的生态环境问题，中国科学院华南植物园在国内森林生态系统模拟氮沉降试验研究上做出了开创性的贡献。

模拟氮沉降研究表明，持续高氮输入将会显著改变森林生态系统的结构和功能，并威胁生态系统的健康发展，特别是处于氮沉降热点区域的中国中南部。

森林生态系统的氮沉降效应依赖于系统的氮状态、土地利用历史、气候特征、林型和林龄等。

最后，对未来的研究提出了一些建议，包括加强长期跟踪研究和不同气候带站点之间的联网研究，特别是在森林生态系统对长期氮沉降响应与适应的过程机制、地下碳氮吸存潜力研究、以及与其他全球变化因子的耦合研究等方面，以期为森林生态系统的可持续发展提供理论基础和管理依据。

关键词：氮沉降；全球变化；森林生态系统；氮饱和；氮限制；氮素生物地球化学循环；生物多样性；碳吸存doi:10.11926/jtsb.4113Effects of Simulated Atmospheric Nitrogen Deposition on Forest Ecosystems in China:An OverviewLU Xian-kai1,MO Jiang-ming1,ZHANG Wei1,MAO Qing-gong1,LIU Rong-zhen1,2,WANG Cong1,2, ZHENG Mian-hai1,WANG Sen-hao1,2,MORI Taiki1,MAO Jin-hua1,2,ZHANG Yong-qun1,2, WANG Yu-fang1,2,HUANG Juan1(1.Key Laboratory of Vegetation Restoration and M anagement ofDegraded E cosystem,Guangdong Provincial Key Laboratory of A pplied B otany,South China Botanical Garden,Chinese Academy of S ciences,Guangzhou510650,China;2.University of C hinese Academy of S ciences,Beijing100049,China)Abstract:Human activities,such as combustion of fossil fuel,production and application of nitrogenous fertilizer, and intensive livestock production,have been accelerating the production and emission of reactive nitrogen(e.g., NH4+,NO3"),leading to elevated nitrogen(N)deposition at regional and global scales.Human interference with N cycle has gone beyond the safe operating space for humanity.China is one of the three regions with the highest N deposition in the world.High N deposition has threatened the health and safety of terrestrial ecosystems,which should be addressed urgently during the process of ecological civilization construction.The research history on收稿日期:2019-06-21接受日期:2019-08-20基金项目：国家自然科学基金项目(41731176,31700422);中国科学院青年创新促会基金项目(2015287)资助This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant No.41731176,31700422);and the Project for Youth Innovation Promotion of Chinese Academy of Science(Grant No.2015287).作者简介：鲁显楷，研究员，主要研究方向为全球变化生态学，氮素生物地球化学。

未来氮沉降发展趋势一、引言氮沉降是指大气中的氮以气态或颗粒物的形式被输送到地球表面，对生态系统产生重要影响的过程。

随着人类活动的增加，尤其是农业和工业的发展，氮沉降问题日益严重。

本文将探讨未来氮沉降的发展趋势，并针对这一问题提出相应的应对策略。

二、氮沉降现状当前，全球范围内氮沉降的问题已经相当严重。

根据近年来的研究，大气中的氮含量呈现出不断上升的趋势。

由于过量的氮输入，许多地区的生态系统遭受到不同程度的损害。

过量的氮会导致土壤酸化、水体富营养化、生物多样性下降等一系列环境问题。

三、未来氮沉降的预测模型为了预测未来氮沉降的发展趋势，科学家们建立了多种模型。

这些模型基于大气传输机制、排放源分布以及气象数据等，通过复杂的数学算法进行模拟预测。

通过对比历史数据和未来排放情景，模型可以提供氮沉降在不同地区和时间尺度上的变化趋势。

四、未来氮沉降的影响因素未来氮沉降的发展受到多种因素的影响。

首先，人类活动产生的氮排放量是影响氮沉降的关键因素。

农业活动中化肥的过量使用、工业废弃物的排放以及城市化进程中的交通排放等，都导致了大量氮气进入大气。

其次，气候变化也是影响氮沉降的重要因素。

气候变暖可能导致更多含氮气体从土壤中释放出来，同时增强了氮的挥发性。

此外，降水格局的变化也可能影响氮的传输和沉降。

五、未来氮沉降的应对策略面对未来氮沉降的挑战，我们需要采取一系列应对策略。

首先，减少氮排放是关键措施。

通过改进农业生产技术，合理使用化肥和农药，降低工业废弃物的排放量，以及发展低碳交通等手段，可以有效降低人为活动产生的氮排放。

此外，加强环境监管力度，对超标排放的企业和个人进行处罚，也是减少氮排放的重要手段。

其次，提高生态系统的氮承载力和修复能力也是重要的应对策略。

通过生态恢复、造林等措施，增强生态系统的养分循环和土壤固定能力，降低氮素流失和土壤酸化等问题。

同时，合理配置植被类型和空间布局，可以优化生态系统的结构和功能，提高其对氮沉降的耐受性和适应能力。

浅析大气氮沉降的基本特征与监测方法陶亚南;李永庆【摘要】在工业持续发展的情况下，含氮化合物不断被排放到大气中，造成大气氮沉降量上升。

大气氮沉降是自然环境中氮的主要来源，这些氮以干、湿沉降两种方式沉降到地表，进入土地和水体中，对氮素的循环产生影响，引发环境风险。

因此，要对氮沉降进行分析，使用科学的手段进行监测。

【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】1页(P107-107)【关键词】大气氮;沉降;监测【作者】陶亚南;李永庆【作者单位】陕西省环境监测中心站陕西西安 710054;陕西省环境监测中心站陕西西安 710054【正文语种】中文在社会经济持续发展的情况下，氮氧化物、氮气等物的排放量出现一定程度的增长。

如果进入空气的活性含氮化合物的量超过一定程度就会导致环境污染，让土壤和水体发生酸化和富营养化等情况，负面影响严重。

1.1 沉降方式大气氮在沉降过程中表现出两种形式，包括无机态和有机态，前者包括NH4+、NO2-可溶于水的粒子，也有一些气态成分，比如NO2、NH3等[1]。

但是，氮沉降的主要组成部分是NH4+-N和NH4+-N，前者是从土壤、家畜粪便等物质中挥发而出，后者则是在石油燃烧、生物体燃烧过程中产生。

有机氮在沉降过程中表现出的机理较为复杂，构成成分较多，通常分为有机硝酸盐、还原态有机氮和生物有机氮。

当前，研究的焦点集中在湿沉降，在降雨过程中，其中的水溶性有机氮的含量大致占总体的30%。

之前的研究仅限于无机氮，导致氮沉降总量被大幅度低估，干湿沉降中均会出现有机氮，且来源复杂，通常来自于填土挥发、工农产业生产等[2]。

1.2 随时间的推进而变化氮沉降量会随着时间变化产生相应变化，此种情况主要受到排放源强度、外部干扰等因素的影响。

城市的机动车会排放尾气，主要集中在上、下班的车辆通行高峰期，氮化物排放量快速上升，光照强度越高，排放量上升越明显。

其排放量的变化也会呈现出季节性特点，夏季湿度相对较高，冬季温度较低，导致出现的氮化物难以被分解，空气中存在大量颗粒状铵[3]。

大气氮沉降特征及对土壤和植物的影响研究进展作者：陈媛媛张成肖欣娟钟文挺王科李根郑成郑罗崇都来源：《南方农业·上》2022年第10期摘要随着经济的快速发展，人类活动排放至大气中的氮持续增长，大气氮沉降已成为继气候变化、二氧化碳浓度升高、土地利用变化之外影响陆地生态系统结构和功能的第四大因素。

通过大气沉降到生态系统的氮可作为营养源供植物生长，过量的氮则会产生消极作用。

从大气氮沉降的氮素组成及其沉降通量、氮沉降的时空特征和氮沉降对土壤、植物的影响三方面进行综述，总结了大气氮沉降的不同氮素形态及沉降通量，对比了氮干沉降、湿沉降的时空特征，阐述了大气氮沉降对土壤生态系统及植物生长的影响。

从现有的研究来看，我国对各地区大气氮沉降情况的监测越来越多，包括农田、城市、森林等，但关于大气氮沉降的影响研究多与水体、森林、草地等相关，对农田生态系统的影响研究报道较少，如对土壤微环境、农作物生长及作物产量、农产品质量的影响等。

关键词大气氮沉降；氮素组成；干沉降；湿沉降；时空特征中图分类号：X831；S19 文献标志码：C DOI：10.19415/ki.1673-890x.2022.19.037大气沉降是物质进行地球化学循环的重要途径，是指大气中的污染物经过一定的途径沉降至地面或水体的过程，可以分为干沉降和湿沉降。

干沉降是指大气中的物质通过物理（重力作用、惯性作用、湍流运动、布朗运动等）、化学（化学反应等）、生物（植物气孔吸收等）作用等向地面沉降的过程；湿沉降是指伴随着降雨或者其他水汽凝结现象向地面沉降的过程[1]。

大气氮沉降是指活性氮通过干、湿沉降从大气沉降至地表的过程[2]。

氮是植物生长所必需的营养元素，大气氮沉降影响陆地生态系统中有效氮的积累，进而影响生物地球化学循环、土壤微环境及植物新陈代谢和生长发育。

沉降到生态系统中的氮一部分可为植物生长提供营养，而过量的氮沉降则会对生态系统产生负面效应。

受化石燃料燃烧、含氮化肥的生产和使用、畜牧业发展及人类活动等因素的影响，氮化物逐渐在大气中积累并向陆地和水域系统沉降，氮沉降已成为继气候变化、二氧化碳浓度升高、土地利用变化之后的影响陆地生态系统结构和功能的第四大因素[3-4]。

文献阅读报告前言氮沉降 ( nitrogen deposition)是指由于自然或人为的原因改变了氮素循环，排放到大气的大量含氮化合物经过物理和化学的变化而重新进入生态系统的过程。

氮沉降包括干沉降和湿沉降两种，干沉降通常是指含氮化合物覆于植物或土壤表面，其成分主要是气态氮 (NO ，N2O , NH3等 ) 或含氮颗粒[1]。

氮素，太阳系中丰度居第5的元素，是蛋白质、核酸、叶绿素及其他关键有机分子的基本组成元素以三重键结合的氮气( N2) 约占空气总体积的78%，但如此大的氮库，多数生物却不能直接利用，在北半球森林生态系统的森林、农田生态系统等大多缺乏氮素。

但是，随着随着矿物燃料燃烧、化学氮肥的生产和使用以及畜牧业的迅猛发展等人类活动向大气中排放的活性氮化合物激增,大气氮素沉降也呈迅猛增加的趋势，已经扩展到全球范围内，预计到2050年人为活性氮年排放量将达到2.0×108t[2]，所以研究氮沉降对植物、生态系统的影响意义重大。

1国内外研究进展关于氮沉降的研究，最早在20世纪50年代从欧洲和北美洲的温带发达地区开始，如今欧洲和美国发展了有规模的网络监测系统如美国的国家大气沉降计划( NADP) 清洁空气状况与趋势网( CASTNET) 和欧洲的氮沉降监测网络NITREX、EXMAN和EMEP等［3，4-5］，Galloway等[3]基于Dentener 等7的研究，绘制了2000年全球大气氮沉降的空间分布图( 图1)，可以从图中看出，氮沉降在各大洲都有分布，主要在亚洲（中国、印度）、欧洲、北美洲，氮沉降量分别以各大洲的发达或发展中国家为中心呈环状向外递减。

有研究表明，目前我国人口相对密集和农业集约化程度更高的中东部地区（尤其是华北平原），其氮素沉降量已高于北美任何地区，与西欧20世纪80年代氮沉降高峰时的数量相当。

我国对氮沉降的研究起步较晚，主要侧重于两方面，一是对植物、森林生态系统的氮沉降研究，吕超群等从植物生产力、生态系统的碳蓄积能力、土壤氮循环、氮沉降与其他温室气体协助等方面对氮沉降对陆地生态系统的影响做了研究[6]。

氮沉降对森林生长与土壤养分循环的影响研究近年来，随着工业化进程的加速和农业发展的推进，氮沉降成为森林生态系统中的重要环境问题。

氮沉降是指大气中的氮化合物，如氨、硝酸盐和硝酸酯等，通过降水或干沉降的方式进入森林生态系统。

氮沉降对森林生长与土壤养分循环产生显著的影响，其深入研究对于保护森林生态系统的健康发展具有重要意义。

首先，氮沉降对森林生长有直接影响。

研究表明，氮沉降可以提高森林植物的生长速率和养分利用效率。

氮是植物生长的关键元素之一，其有效供应可以促进植物的光合作用和生物合成过程，从而增加植物的生物量积累。

实验证实，适宜浓度的氮沉降可以显著提高森林植物的生物量和生态系统的碳储量。

然而，过量的氮沉降也可能带来负面影响。

过高的氮沉降会增加植物的氮素吸收，导致过多的氮积累在地上部分，进而影响土壤养分的平衡，甚至引发生态系统中的养分过剩和土壤酸化问题。

其次，氮沉降对土壤养分循环产生间接影响。

氮沉降可以改变森林土壤中的氮循环，进而影响其它养分元素的循环利用。

氮沉降不仅会增加森林土壤中氮素的供应，也可能导致磷和钾等其他养分元素的缺乏。

过高的氮沉降会加速森林土壤的养分流失，从而导致土地贫瘠化和物种多样性的丧失。

此外，氮沉降还会改变土壤微生物的群落结构和功能。

高浓度的氮沉降可能抑制一些土壤细菌和真菌的生长，影响它们在养分转化和土壤生态过程中的作用。

最后，氮沉降对土壤酸化也产生重要影响。

大量的氮沉降会增加土壤酸性物质的输入，导致土壤pH值的下降。

土壤酸化会直接影响根系活性和营养元素的吸收能力，降低植物的生长速率和养分利用效率。

同时，土壤酸化还会影响土壤微生物群落的组成和功能，降低土壤微生物对养分元素的转化和有效利用能力。

因此，氮沉降引起的土壤酸化问题不仅会直接影响森林生物的生长和生态系统的稳定性，还可能对整个生态系统的可持续发展产生长期不可逆的影响。

综上所述，氮沉降对森林生长与土壤养分循环产生重要影响。

恰当的氮沉降可以促进森林植物的生长和生态系统的健康发展，但过高的氮沉降则可能导致养分过剩、土壤酸化等问题。

大气氮沉降研究进展一、本文概述随着人类活动的不断增加，大气氮沉降现象日益严重，已成为全球性的环境问题。

大气氮沉降主要源于人类活动产生的氮氧化物和氨气等含氮物质的排放，它们在大气中经过一系列化学反应后，以气态或颗粒态形式沉降到地表，对生态系统产生深远影响。

本文旨在全面综述大气氮沉降的研究进展，包括其来源、沉降机制、生态环境效应以及调控策略等方面，以期为深入理解大气氮沉降的生态环境影响及制定有效的减排和调控措施提供科学依据。

文章首先回顾了大气氮沉降的主要来源，包括农业活动、工业排放、交通运输以及自然源等。

在此基础上，文章重点分析了大气氮沉降的沉降机制，包括气态氮氧化物的干沉降和湿沉降，以及颗粒态氮的沉降过程。

文章还探讨了大气氮沉降对生态系统的影响，包括对植物生长、水体酸化、土壤质量以及生物多样性等方面的影响。

文章提出了针对大气氮沉降的调控策略，包括减少氮氧化物和氨气的排放、提高能源利用效率、发展绿色农业等。

本文旨在通过对大气氮沉降研究进展的全面梳理和综合分析，为相关领域的学者和政策制定者提供有益的参考，以推动大气氮沉降问题的深入研究和有效治理。

二、大气氮沉降的来源和类型大气氮沉降，是指大气中的氮元素通过各种过程降落到地球表面的现象。

这一过程的来源和类型多种多样，直接影响着地球生态系统的氮循环和生物地球化学过程。

大气氮沉降的主要来源可以分为自然源和人为源。

自然源主要包括土壤释放、生物固氮、雷电作用等。

其中，土壤释放是由于土壤中的氮素在微生物的作用下被转化为气态氮，进而释放到大气中。

生物固氮则是由某些微生物（如豆科植物根瘤菌）通过固氮酶的作用，将大气中的氮气转化为氨的过程。

雷电作用则是在雷电放电过程中，氮气与氧气反应生成氮氧化物，进而参与大气氮沉降。

人为源则主要来自于农业活动、工业生产、能源消费等。

农业活动中，氮肥的过量使用以及农作物的残茬燃烧都会产生大量的氮氧化物，进而排放到大气中。

工业生产过程中，特别是化工、钢铁、电力等行业，会产生大量的氮氧化物废气。

大气氮沉降研究进展①常运华1，2，3，刘学军4，李凯辉1，吕金岭1，2，宋韦1，2（1．中国科学院干旱区生物地理与生物资源重点实验室，中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐830011；2．中国科学院研究生院，北京100049；3．西北师范大学地理与环境科学学院，甘肃兰州730070；4．中国农业大学资源与环境学院，北京100193）摘要：含氮化合物从大气中移除并降落到地表的过程称为大气氮沉降（N deposition）它是氮素生物地球化学循环中的重要环节。

化石燃料燃烧、氮肥施用、畜禽养殖等人为活动，致使活性氮的排放量增加，这部分氮素最终以干/湿沉降的方式返回到地球表面，以营养源和酸源的形式介入陆地和水生生态系统，改变了氮素的自然循环。

中国是全球氮沉降3大热点地区之一。

，综述了近年来国内外大气氮沉降的研究进展，主要包括：不同生态系统对氮沉降的响应、环境氮素损失的评估、氮沉降监测分析方法的改进、有机氮沉降研究与中国氮沉降现状，氮沉降纳入农田养分资源综合管理的前景及氮沉降监测网络的发展等方面。

鉴于氮沉降研究的复杂性，建立全国性的监测网络，辅之以模型模拟将是今后关注的重点方向。

关键词：大气氮沉降；有机氮沉降；生态效应；农田养分；监测网络；研究进展氮素，太阳系中丰度居第5的元素，是蛋白质、核酸、叶绿素及其他关键有机分子的基本组成元素。

以三重键结合的氮气（N2）约占空气总体积的78%，但如此大的氮库，多数生物不能直接利用。

单质N2在自然状况下异常稳定，闪电、火山喷发等造成的高温高压物理环境可使N2活化为活性氮（reactive ni-trogen，Nr），但这部分氮很少。

生物圈中豆科植物的根瘤菌、固氮蓝藻等固氮生物也可将大气中游离态N还原成氨，供植物吸收利用，称为生物固氮（bio-logical N fixation，BNF）。

进入生态系统的N主要来自3方面：生物固氮、氮的矿化和大气氮沉降。

生物固氮表征的是进入生态系统中Nr的净增加，氮的矿化则是系统内部由无机态氮向有机态氮的转化。

南京北郊冬春季大气颗粒物中含氮无机水溶性离子组分特征吕睿;于兴娜;马佳;安俊琳;肖思晗;赵丽霞【摘要】为了解南京北郊大气颗粒物中含氮二次水溶性离子组分特征,2014年冬春两季使用Anderson 9级采样器对南京北郊大气颗粒物进行分级采样,利用离子色谱仪分析得到了各粒径范围颗粒物中的含氮二次无机组分质量浓度,结合能见度、相对湿度、颗粒物浓度等观测数据探讨了不同天气状况下大气颗粒物中含氮二次水溶性离子组分的含量及其粒径分布特征.结果表明:冬季和春季平均PM2.5质量浓度分别达到了80.81 μg·m-3和52.57 μg·m-3,明显超过二类标准限值.PM10中NO3-和NH4+表现出较好的一致性,相关系数高达0.92,表明两种离子的来源比较相似;NO2-与NO3-和NH4+均呈现明显的负相关关系.就季节平均而言,冬季NO3-和NH4+质量浓度明显高于春季,尤其在0.43～2.1 μm粒径范围内,这与冬季二次细颗粒物污染加剧有关;其他粒径段的浓度值季节差异不明显.不同能见度下,NO3-和NH4+质量浓度谱均呈三峰分布;当水平能见度＞3 km时,NO3-和NH4+最大谱峰大多在9.0～10 μm粗粒径段;能见度降至3km以下时,谱最大峰值出现在1.1～2.1 μm粒径段.能见度水平越低,NO3-和NH4+的质量浓度越高,表明随着NO3-和NH4+浓度增加气溶胶的消光作用有所增强,从而导致能见度降低.霾天细模态中NH4+和NO3-的浓度较非霾天明显增加,粗模态无明显变化.NO2-作为中间产物其性质极不稳定,谱分布也比较复杂,但任何天气状况下均在粗粒径段出现高峰值.%To investigate the water-soluble azotic inorganic ions component characteristics of atmospheric particulate matters,aerosol samples were collected by a 9-stage Andersen cascade impactor from January to May in 2014 in north suburb of Nanjing,and azotic inorganic ions components of different size particulate matter were analyzed usingIC (Ion Chromatography).Visibility (VIS),relative humidity (RH) and concentrations of particles were analyzed to explore mass concentration and size distribution of water-soluble azotic inorganic ions in different weather conditions.As the results showed,the average mass concentration of PM2.5 was higher than the standard values of categories Ⅱ and was 80.81 μg·m-3 during winter and 52.57 μg·m-3 during spring.The NO3-mass concentration of PM10 were consistent with the NH4+ (r=0.92) which indicated these two ions from the same source.There were obviously negative correlations between NO2-and NO3-(NH4+).The average mass concentrations of NO3-and NH4+ during winter were obviously higher than those of spring,especially in the range of 0.43～2.1 μm,due to fine particle pollution was serious in winter.NO3-and NH4+ mass concentrations showed a significant increasing trend with the visibility deterioration.The size distributions of NO3-and NH4+ followed three-peak distribution.The maximum peak of the size distributions most appeared in the range of 9.0～10 μm when the visibility greater than 3 km,and the maximum peak appered in the range of 1.1～2.1 μm when the visibility less than 3 km.The NO3-and NH4+ mass concentrations of fine particulate were comparatively high during haze days.The size distribution of NO2 was more complex,and the coarse mode was dominant in all weather conditions.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2017(026)001【总页数】7页(P129-135)【关键词】大气颗粒物;含氮无机水溶性离子;粒径分布;南京【作者】吕睿;于兴娜;马佳;安俊琳;肖思晗;赵丽霞【作者单位】南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室//气候与环境变化国际合作联合实验室//气象灾害预报预警与评估协创同新中心//中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室//气候与环境变化国际合作联合实验室//气象灾害预报预警与评估协创同新中心//中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;广州禾信仪器股份有限公司,广东广州510530;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室//气候与环境变化国际合作联合实验室//气象灾害预报预警与评估协创同新中心//中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室//气候与环境变化国际合作联合实验室//气象灾害预报预警与评估协创同新中心//中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京210044;鹤壁市气象局,河南鹤壁458030【正文语种】中文【中图分类】X131.1大气颗粒物在城市大气污染、区域及全球环境问题中起着重要的作用。