【活性氮专刊】全球大气氨浓度在升高，氮沉降生态效应评估框架亟待革新

来源：中科院大气物理研究所

Citation

Yuepeng PAN, Shili TIAN, Dianming WU, Wen XU, Xiaying ZHU, Chunyan LIU, Dejun LI, Yunting FANG, Lei DUAN, Xuejun LIU & Yuesi WANG (2020), Ammonia should be considered in field experiments mimicking nitrogen deposition, Atmospheric and Oceanic Science Letters,  13 (3), doi:10.1080/16742834.2020.1733919.

Download

https://doi.org/10.1080/16742834.2020.1733919

全球大气氨浓度在升高，氮沉降生态效应评估框架亟待革新

图：氮沉降的三种主要途径：降水(湿沉降)、气体和颗粒物(干沉降)

(图片提供：潘月鹏)

氮

氮是生命基本元素。地球上98%的氮埋藏在岩石圈, 剩余的氮在大气、海洋和陆地之间循环。大气含有约78%的氮气, 但这些氮气不能被动植物直接利用。将惰性氮气转化为活性氮的天然途径是闪电和固氮菌, 地球上自然过程固氮每年约200百万吨。然而，自工业革命以来, 化肥生产和能源消耗排放的活性氮逐渐超过了自然固氮规模, 打破了地球系统氮循环模式, 引发了水体富营养化、土壤酸化和生物多样性降低等环境问题。

 人类活动释放到大气的活性氮, 有一半会通过干湿沉降的方式返回地表。这些“外来的”大气氮沉降如何影响自然生态系统是全球变化研究的重要议题。

 过去几十年, 基于喷淋加氮的野外控制实验广泛开展。“喷淋加氮实验假定氮沉降是通过增加土壤氮的有效性从而影响整个生态系统，因而实验对象多为草地和森林土壤。”中国科学院大气物理研究所潘月鹏研究员认为，“这个实验框架有些不足之处，就是没有考虑植被与大气活性氮的相互作用，也未反映大气氮沉降以气体和颗粒物干沉降为主的自然过程。因此，以往的喷淋实验只能模拟湿沉降, 无法全面评估大气氮沉降对自然生态系统的真实影响。”

图：清原森林生态实验站林下土壤喷淋施肥模拟氮沉降实验 

(图片提供：习丹)

 潘月鹏研究员及其合作者认为：“考虑到大气氨是氮沉降的主要前体物, 且全球氨气的浓度呈现上升趋势, 未来的氮沉降模拟实验亟待研究氨气干沉降的重要影响, 以期更完整的刻画大气氮沉降过程及其生态环境效应。”日前，这一新的实验框架构想已发表在Atmospheric and Oceanic Science Letters。

图：拟氮沉降的野外控制实验：(a)传统的林下施氮方式 (模拟湿沉降)；(b)林冠施氮方式（模拟湿沉降）；(c) 未来模拟林冠干、湿沉降的方式(模拟不同氮沉降形式：干、湿沉降；不同形态的氮：氧化态和还原态，尤其是氨气)

(图片提供：潘月鹏)

活性氮专刊

  活性氮排放与粮食生产和能源消耗密切相关。为了满足世界范围内不断增长的人口的需要，化石燃料和化肥以前所未有的速度被消耗。因此，越来越多的活性氮被排放到大气中。

  活性氮化合物对大气化学有着深远的影响。它们还与生态系统和气候变化密切相关。例如，氨、胺类化合物和氮氧化物可以参与气溶胶的形成，并具有显著的环境影响，包括区域霾污染、酸沉降和富营养化。

  为此，AOSL编委、中国科学院大气物理研究所的潘月鹏研究员组织了大气活性氮专刊，邀请了活跃在该领域的一线科研人员，旨在展现最新的研究进展，包括活性氮的排放、转化和传输、干湿沉降，以及生态环境影响。