[科普中国]-氮沉降

简介

氮沉降是一种专业术语，运用于生态学。具体指，大气中的氮元素以NHx(包括NH3、RNH2和NH4+)和NOx的形式，降落到陆地和水体的过程。

20世纪中叶以来，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。人为干扰下的大气氮素沉降已成为全球氮素生物化学循环的一个重要组成部分。作为营养源和酸源，大气氮沉降数量的急剧增加将严重影响陆地及水生生态系统的生产力和稳定性。大气氮沉降对土壤和水体环境、农业和森林生态系统以及生物多样性等方面都会造成影响。

分类根据降落方式不同可分为：大气氮干沉降和大气氮湿沉降。大气氮干沉降即通过降尘的方式，而大气氮湿沉降即通过降雨的方式使氮返回到陆地和水体1。

生态影响大气氮沉降是全球变化重大问题之一 。已有研究表明，农田施肥不合理、养殖场畜禽粪便管理不佳、燃煤、汽车尾气排放等，都会增加人为活性氮向大气的排放。这些气体及通过次生反应形成的气溶胶/细颗粒物（如PM2.5），会导致空气质量下降或大气污染。同时，从大气沉降到陆地和水生态系统的活性氮数量和形态，也影响生态系统的功能及稳定性 。20世纪中叶以来，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。作为营养源和酸源，大气氮沉降数量的急剧增加将严重影响陆地及水生生态系统的生产力和稳定性。大气氮沉降对土壤和水体环境、农业和森林生态系统以及生物多样性等方面都会造成影响。

对森林的影响氮沉降对森林植物的影响主要表现在以下6个方面2：

(1)在一定量范围内的氮沉降有利于植物的光合作用，但过量后则会引起植物的光合速率下降；

(2)当植物生长受氮限制时，在一定程度上的氮沉降增加植物生产力，但当氮过量后，氮沉降则使植物的生产力下降；

(3)过量的氮沉降导致植物体各种营养元素含量的比例失衡；

(4)氮沉降会改变植物的形态结构，集中表现为根冠比减小；

(5)氮沉降会增加植物对天然胁迫如干旱、病虫害和风的敏感性,减少其抵御能力；

(6)氮沉降会改变植物组成和降低森林植物的多样性。

现状大气氮沉降在热带和亚热带的发展中国家更是个严峻的考验，尤其是在中国，无机氮的排放已达到一个较高水平，已成为全球三大氮沉降集中区之一。但是我国在区域大尺度上开展人为活性氮排放与沉降的长期系统研究还非常有限，缺乏氮素沉降动态、效应及其与人为活性氮排放关系的直接证据1。

研究发现，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。

中国氮素沉降的增加，主要受氮肥、畜牧业等农业源和工业、交通源等非农业源活性氮排放的影响。主要来自农业源氨排放的铵态氮沉降是氮素沉降的主体，占总沉降量的2/3左右。以来自非农业源（燃煤和汽车尾气等化石能源燃烧）氮氧化物排放为主的硝态氮沉降，约占总沉降量的1/3，而该占比在20世纪80年代为1/6，说明来自非农业源的排放增速更快 。