新聞動態(tài)廣州地化所解析城市群地區(qū)大氣水溶性有機(jī)氮來源與沉降
中科院廣州地球化學(xué)研究所研究員王新明課題組在城市群地區(qū)大氣水溶性有機(jī)氮來源與沉降研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究近日發(fā)表于《地球物理學(xué)研究雜志—大氣》。
大氣活性氮對氣候變化、生態(tài)系統(tǒng)演化、區(qū)域空氣質(zhì)量及人體健康有重要影響。大氣有機(jī)氮對新粒子形成、棕碳?xì)馊苣z等都有重要貢獻(xiàn)。大氣有機(jī)氮沉降也是生態(tài)系統(tǒng)重要的氮素輸入途徑之一，全球尺度上降雨中水溶性有機(jī)氮占到水溶性總氮的30%左右。因此，大氣活性氮是氮素生物地球化學(xué)循環(huán)不可忽視的重要環(huán)節(jié)。
近年來，王新明課題組在人為活動影響強(qiáng)烈的珠三角城市群，選取典型城區(qū)、鄉(xiāng)村、森林站點(diǎn)開展長時間的干濕沉降和氣溶膠觀測，揭示了大氣水溶性有機(jī)氮的來源與沉降特征。該課題組先后有3篇論文發(fā)表于《地球物理學(xué)研究雜志—大氣》。
最新研究表明，不同站點(diǎn)細(xì)顆粒（PM2.5）中水溶性有機(jī)氮可占到水溶性總氮的12%~34%；利用有機(jī)和無機(jī)分子標(biāo)志物，并結(jié)合PMF受體模型，定量解析了不同站點(diǎn)PM2.5中水溶性有機(jī)氮的來源，結(jié)果表明，機(jī)動車排放（29.3%）、生物質(zhì)燃燒（22.8%）和二次形成（20.2%）是城市地區(qū)PM2.5中水溶性有機(jī)氮的三個主要來源，而鄉(xiāng)村站點(diǎn)生物質(zhì)燃燒（42.6%）和二次生成（24.2%）則是PM2.5中水溶性有機(jī)氮的兩個最重要來源。
基于三個典型城區(qū)、鄉(xiāng)村和森林站點(diǎn)的長期干濕沉降觀測表明，珠三角地區(qū)水溶性有機(jī)氮總沉降速率平均可達(dá)12.2 kg N ha-1 yr-1，占水溶性總氮的29%，處于世界上發(fā)達(dá)地區(qū)已有報(bào)道的最高水平之列；其中水溶性有機(jī)氮濕沉降速率平均值為8.2 kg N ha-1 yr-1，是干沉降速率平均值（4.0 kg N ha-1 yr-1）的兩倍左右。
研究人員進(jìn)一步對干濕沉降的分析表明，無機(jī)氮和水溶性有機(jī)氮干沉降速率的季節(jié)變化不一致，生物排放和土壤揚(yáng)塵可能是干沉降中水溶性有機(jī)氮的重要來源，而生物質(zhì)燃燒對水溶性有機(jī)氮濕沉降有重要貢獻(xiàn)。在生物質(zhì)燃燒頻繁的收獲季節(jié)，濕沉降中水溶性有機(jī)氮濃度大幅上升，而氣溶膠中水溶性有機(jī)氮濃度并未顯著上升，且該時段濕沉降中水溶性有機(jī)氮/水溶性總氮比值是氣溶膠中的2-3倍。
另外，不同于無機(jī)氮，收獲季節(jié)濕沉降中水溶性有機(jī)氮濃度未隨著降雨量的升高而降低。這些現(xiàn)象表明生物質(zhì)燃燒對云霧中水溶性有機(jī)氮有重要影響，且云霧清除過程相對于云下沖刷對濕沉降水溶性有機(jī)氮有決定性的貢獻(xiàn)。
該研究結(jié)果可為深入認(rèn)識大氣有機(jī)氮的源匯過程和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)支撐。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1029/2020JD032699
