中国区域大气氮沉降在上升

中国是全球氮沉降的三大热点地区之一，如何科学地评估大气氮沉降及其生态效应受到科学家和公众的高度关注。基于中国生态系统研究网络和部分野外生态站，中国科学院地理科学与资源研究所的研究人员组建了国家尺度典型陆地生态系统大气氮沉降联网观测网络；基于该联网观测数据，他们首次在全国尺度定量化了中国区域大气氮（湿）沉降的组分，其中溶解性总氮、硝态氮、铵态氮的沉降量为13.69 kg N ha^-1 yr^-1、7.25 kg N ha^-1 yr^-1、5.93 kg N ha^-1yr^-1；NH₄⁺/NO₃^–比平均为1.22；此外，颗粒态氮的沉降量为4.33 kg N ha^-1 yr^-1，占沉降总量24%，是氮沉降的重要组成部分，忽略颗粒态氮在一定程度上会造成对大气氮沉降总量的低估。基于1980-2010年公开发表数据的分析表明，大气(湿)氮沉降的全国平均值由11.11上升到13.87 kg ha^-1yr^-1，增加了近25%；大气(湿) 氮沉降从南方地区向西、北方向呈逐渐降低的趋势。降水量、氮肥施用量以及能源消耗量与大气氮素湿沉降通量显著相关，分别可解释大气 (湿) 氮湿沉降20%~40%、43%~67%以及23%~44%的空间变异 。

通过收集全球大气氮干沉降观测数据和OMI NO₂柱浓度数据，基于活性氮在大气中的化学转化原理，他们首次建立了直接利用遥感数据和地面数据评估全球干沉降的方法，并评估了2005-2014年全球及中国干沉降通量的空间格局及变化趋势。研究结果表明：中国大气氮干沉降的年输入总量为7.78 kg N ha^-1；其中，NO₂、HNO₃、NH₄⁺、NO₃^–和NH₃的年沉降通量分别为0.67、1.15、0.28、0.07、5.61 kg N ha^-1。从空间格局上来看，华北、华东和华中地区是中国干沉降的高值区，其他地区干沉降较低。从干沉降年均变化量上来看，华北、华东和华中地区在近十年干沉降年均增加量为1~2 kg N ha^-1yr^-1，其它地区增加较慢。中国不仅成为全球干沉降通量最高的地区，而且是近十年干沉降增加最快的地区，可以说是目前全球氮沉降最热点的地区，造成中国地区持续的高氮沉降的原因是NOx和NH₃的高排放 (Jia et al., 2015)。

上述研究获得国家重点基础研究发展计划项目(2010CB833500)、国家自然科学基金项目(31290221、31570471)、中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050600)等项目的支持。