元素百科向您介绍排放在大气中的氮气去了哪里。随着工业化和城市化的快速发展,化石燃料燃烧和农业活动排放了大量氮污染物(NOx、NH3等)进入大气环境,对人体健康和生态环境构成严重威胁,甚至影响全球气候变化。含氮污染物进入大气,部分可溶于雨滴或云滴,然后随着雨、雪、雾或露水降落在地面上;另一部分可在重力或气流的作用下沉降到地面,或被植被、土壤和水吸附。这些过程是常见的“氮沉降”。

氮沉降总量被低估
目前,中国已成为继美国之后的全球氮沉降热点地区。然而,由于不同研究人员使用的测量方法的差异,现有的监测结果不能清楚地了解中国氮沉降的模式、沉降方法和化学形式。
为此,自2012年以来,“973”项目“典型流域陆地生态系统-大气碳氮气交换关键过程、规律和监管原理”设置了氮沉降研究项目,开展了典型小流域大气活性氮沉降通量的长期观测研究,开发了大气活性氮气体、颗粒物和降水进入生态系统的通量计算方法,提高了对我国氮沉降总量、方法和形式的理解。
华北地区氮沉降量最高
混合沉降采集方法本质上是一种被动采集方法,将采样器完全暴露在大气中,因此部分颗粒物和气体污染物沉降到采样器表面,采集的降雨样品实际上是混合沉降,其氮含量受干沉降的影响。
因此,其测量结果高于湿沉降通量,但明显低于氮沉降总量。在以往的研究中,大多数采用被动采样法测量氮沉降总量,而忽略了气体和颗粒物干沉降的贡献,显著低估了氮沉降总量。
基于全国氮沉降监测网络,估计我国无机氮沉降总量约40kg N ha-1 yr-1.空间差异较大(2.9-75.2 kg N ha-1 yr-1):华北地区氮沉降量最高(≈60 kg N ha-1 yr-1)东南和西南次之,东北和西北较低,青藏高原氮沉降总量最低。
2015年Atmospheric Chemistry and Physics上的最新结果表明,青藏高原地区无机氮湿沉降通量约为1.58 kg N ha-1 yr-1.该研究认为,青藏高原地区实际氮沉降通量的估算结果或根据插值的结果过高。
必须找出氨排放清单
根据含氮物质的类型,降雨中的含氮物质主要由NH4组成 (铵盐)、NO3-(硝酸盐)和TON(各种有机氮降水成分)。一般来说,由于牲畜粪便和养殖,以及一些农业活动排放的NH3溶于降雨,主要是NH4 主要成分。NO3-在工业区和城市降水中所占比例较大,主要与工业生产、金属冶炼、机动车排放的NOx(氮氧化物)有关。
为了减少硝酸盐污染的影响,美国近十年来严格控制了NOx的排放,这一措施取得了成效。根据PNAS的最新研究结果,NO3-N在美国湿沉降中的含量显著降低,氮沉降中的比例开始低于NH4 -N。
NH4作为发展中国家 -N在湿沉降中相对较高,氮沉降的主要形式和发展趋势与美国不同。Nature上发表的研究结果表明,NH4在中国 -N湿沉降的比例一直在下降。20世纪90年代NH4 -N与NO3-N的比值(2.0)低于80年代(5.0),这与我国NH3和NOx的排放变化趋势是一致的。
气体NH3、NOx和HNO3干沉降对总沉降通量有显著贡献,尤其是氨(NH3)。即使在城市地区,NH3沉降也是氮沉降总量的主要组成部分,但其来源一直存在争议。
根据最新的研究结果,北京84%的NH3主要来自农业,但90%的NH3来自重雾霾天气下的化石燃料燃烧。我国NH3排放量高,相关减排政策尚未出台。未来需要进行大量的基础调查,找出氨排放清单,明确城市氨源,为控制雾霾污染、缓解氮沉降提供科学基础。

