沈阳生态所在东北地区大气氮沉降空间格局及组成方面取得进展

作者：沈阳站  更新时间：2024-01-03

     近年来快速的城市化进程、工农业发展使得世界上许多地区活性氮排放激增，尤其是NH3和NOx。适当的活性氮输入可促进工农业生产和陆地碳汇增加。过量的活性氮输入则会导致一系列环境问题，包括土壤酸化、水体富营养化、生物多样性降低和温室气体排放增加；同时活性氮气体可破坏平流层臭氧，参与大气气溶胶(如(NH4)2SO4和NH4NO3)生成，间接促进PM2.5形成，危害人类健康。尽管目前公认东亚地区活性氮排放率较高，但有关当前该地区氮沉降水平和组成的报道非常有限，尤其是在中国东北地区缺乏常规的氮沉降监测站点。这限制了我们理解区域到大陆尺度的氮沉降时空模式及相关影响因素。 

　　基于此，中国科学院沈阳应用生态研究所稳定同位素生态学团队在东北地区布置了7个氮沉降监测站点（图强、五营、桦南、帽儿山、清原、沈阳、宽甸），从2019年起规律监测氮沉降。本文报道这7个站点的氮沉降数据，并将其与东亚酸沉降监测网络（EANET）中31个站点（位于俄罗斯中东部、蒙古、中国中部和南方、韩国和日本）的同期氮沉降数据进行比较，来共同揭示东北亚地区铵和硝沉降的时空格局及驱动因子。研究结果表明中国东北地区总无机氮（TIN）沉积量为3.7-24.5 kg N ha-1 yr-1，NH4+-N/NO3--N比值为0.8-2.8（图1）。东北亚地区总无机氮沉降平均值为7.5 kg N ha-1 yr-1，主要以铵氮形式存在（NH4+-N/NO3--N=1.4），其中中国东北地区TIN沉降平均值最高（11.6），随后是中国南部（10.7），俄罗斯东部、韩国和日本（5.6），俄罗斯中部和蒙古（1.5）（图2）。该区域总氮沉降水平约为欧洲和美国的2倍。对于驱动因子的分析表明所检验的十种土地利用类型中，农业活动和城市土地利用显著影响所有监测点的NH4+-N和NO3--N沉降速率。该项研究表明农业活动和城市扩张可能会增加氮沉降及其对全球生态系统的影响。 

　　该研究得到了EANET项目（2023-01）、国家重点研发计划、国自然基金和辽宁省兴辽英才计划等项目的支持。研究成果以“Patterns and drivers of atmospheric inorganic nitrogen deposition in Northeast Asia”为题发表在期刊Journal of Environmental Management上。沈阳生态所助理研究员Abubakari Said Mgelwa和副研究员朱飞飞为共同第一作者，方运霆研究员为通讯作者。

   文章链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030147972302131X

图1. 东北区域7个森林站点（图强TQ，五营WY，桦南HN，帽儿山MES，清原QY，沈阳SY，宽甸KD，来自NECAD监测网络，沈阳生态所稳定同位素组建立）2020年度降水量、降水样品中铵硝含量、氮沉降水平和铵硝组成比例

图2. 东北亚区域38个站点年度氮沉降格局（NH4+-N, NO3--N, TIN，NH4+-N/NO3--N ratio）。38个站点包括东北区域7个森林站点（图强TQ，五营WY，桦南HN，帽儿山MES，清原QY，沈阳SY，宽甸KD，来自NECAD监测网络，沈阳生态所同位素组建立，Region 2）和EANET网络中的31个站点（详情见论文）。