有機(jī)氮沉降研究現(xiàn)狀簡述

朱圣潔

（廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院 廣東佛山 528216）

表1 全球有機(jī)氮報(bào)道[2] （μmol/L）

1 前言

氮作為蛋白質(zhì)的主要組成成分，是生物體的主要營養(yǎng)元素之一，大氣氮沉降作為氮素循環(huán)的重要組成部分，已經(jīng)被證明對海洋生態(tài)系統(tǒng)、湖泊生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)、河口生態(tài)系統(tǒng)、近岸海域、森林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)等有重要的影響。有機(jī)氮是大氣氮沉降的重要組成部分，目前越來越受到各國研究者的關(guān)注。

2 大氣有機(jī)氮種類及其對環(huán)境的影響

有機(jī)氮在自然界中有豐富的存在形式，造成了大氣氮沉降中的有機(jī)氮成分的復(fù)雜多樣。Neff等[1]把有機(jī)氮分為了三類，分別為：organicnitrates、reducedAON和biological/terrestrialAON。隨著對有機(jī)氮研究的重視和研究的深入，Cornell[2]更詳細(xì)的指出：肽及可溶性自由氨基酸可以占20%～50%，胺可以被檢出，尿素對有機(jī)氮的貢獻(xiàn)應(yīng)地而異，比例變化可以從10%到100%，云水里面包含被氧化的脂肪化合物。雖然如此，人們對于重點(diǎn)測定有機(jī)氮的哪些成分仍然沒有達(dá)成共識。造成這種現(xiàn)象的原因，一是有機(jī)氮成分復(fù)雜，隨時(shí)間變化快；二是不同下墊面情況下有機(jī)氮成分差距大。

大氣有機(jī)氮沉降，除了和無機(jī)氮一樣對環(huán)境產(chǎn)生氮飽和污染外，也有其自身的對環(huán)境影響的特點(diǎn)。降水中往往含有豐富的尿素和氨基酸，這些小分子物質(zhì)是潛在的活化物質(zhì)，可以激發(fā)一些能引起環(huán)境退化的潛伏物。含有氮的芳香族聯(lián)苯有不同程度的毒性，對植物特別是浮游生物有毒害作用。同時(shí)有機(jī)氮在氣溶膠和云的構(gòu)成中也扮演著重要角色。云和氣溶膠有機(jī)氮和一些物質(zhì)的再活化過程有關(guān)也可以傳輸某些物質(zhì)。有機(jī)氮也是一些人為或自然排放物的歸宿，最為常見的是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮很容易和烴結(jié)合，形成尿素和硝酸烴類物質(zhì)；另外還有生物有機(jī)碳和NOX的反應(yīng)、煙塵和NOX和的反應(yīng)等。

3 大氣有機(jī)氮沉降國外研究現(xiàn)狀

國外對大氣有機(jī)氮有著較長的研究歷史，早在1905年就有關(guān)于有機(jī)氮的報(bào)道。到了上世紀(jì)70年代，隨著大氣污染加劇，各國政府推動(dòng)了大氣污染物研究。有機(jī)氮作為大氣氮循環(huán)的組成部分，也包含在研究中，到2011年已經(jīng)有160個(gè)獨(dú)立研究報(bào)道了他們的研究成果[2]，在這些研究中主要以降水為研究對象的濕沉降為主，也有少部分的干沉降研究。即使如此這些研究仍舊是孤立和零散的，對于有深度和有說服力的研究來說，數(shù)據(jù)仍然不夠。最

Cornell[2]對世界各區(qū)域的有機(jī)氮研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。從表中可以看出有機(jī)氮的研究在北美和歐洲開展得最多。各區(qū)域有機(jī)氮的濃度變化范圍在5.5-117μmol/L，平均值22μmol/L；其中中國有機(jī)氮濃度遠(yuǎn)高于其他國家和地區(qū)，其值高達(dá)117μmol/L，是世界平均水平的5.3倍，反應(yīng)中國有機(jī)氮污染的形勢的嚴(yán)峻。雖然各個(gè)地區(qū)和國家有機(jī)氮濃度表現(xiàn)千差萬別，但有機(jī)氮占總氮的比例卻能和世界平均水平30%保持在一個(gè)較小的差距內(nèi)，準(zhǔn)確的說這個(gè)比例可以保持在20%到40%之間。表中給出的數(shù)據(jù)變化范圍在10%和42%之間，而75%以上的地區(qū)和國家比例在24到42%之間。這種結(jié)果是建立在對某個(gè)大區(qū)域充分的、長時(shí)間的研究上的，在研究較少的區(qū)域，其比例值就會和30%差距較大；反之，所作的研究越多、時(shí)間跨度越長、區(qū)域類型多樣，有機(jī)氮比例就越接近于30%，如北美和歐洲分別為35%和25%。

4 大氣有機(jī)氮沉降國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)研究涉及有機(jī)氮研究的文章數(shù)量較少，這里進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，其中三篇只做了簡單報(bào)道。對有機(jī)氮有較全面的報(bào)道的有以下幾篇。Zhang等的文章[3]從有機(jī)氮和銨態(tài)氮、硝態(tài)氮的關(guān)系入手，較早的給出了中國有機(jī)氮沉降有人為源影響的證據(jù)。該研究的站點(diǎn)分布地域范圍廣，其研究區(qū)域有機(jī)氮平均濃度為111μmol/L，占總氮比例約為30%。Fang等[4]的文章則報(bào)道了2005年位于我國南方的鼎湖山自然保護(hù)區(qū)森林下墊面有機(jī)氮沉降狀況，并且關(guān)注針葉林、針闊混交林、季風(fēng)常綠闊葉林等不同類型的森林，收集了純降水、穿透雨和森林地表徑流三種類型的水樣。他的觀測指出我國南方森林地帶的可溶性有機(jī)氮占總氮比例為36%，和我國北方近似。文章發(fā)現(xiàn)有機(jī)氮和氨氮和硝態(tài)氮的均不存在顯著相關(guān)，表明鼎湖山有機(jī)氮和無機(jī)氮來自不同的源。該文章同時(shí)也指出，有機(jī)氮污染廣泛的存在于大氣污染嚴(yán)重的區(qū)域，我們有必要對此進(jìn)行研究。陳能汪等[5]研究了福建省九龍江流域的氮沉降，從他的文章我們可以看到九龍江流域有機(jī)氮濃度大約為1.00mg/L，變化范圍在0.74~1.61mg/L之間。由于站點(diǎn)數(shù)量足夠（17個(gè)）且分布合理，陳能汪等利用GIS空間差值技術(shù)，給出了流域大氣氮濕沉降的沉降量曲面，發(fā)現(xiàn)大氣氮濕沉降量最大的地方并不是氮排放最嚴(yán)重的地方，這可能和大氣輸送有關(guān)。

5 結(jié)語

有機(jī)氮沉降在氮沉降中的比重不斷提高，平均可以達(dá)到20%～40%，部分區(qū)域的影響力已超過干沉降。目前對有機(jī)氮種類的已有一定認(rèn)識，但對主要成分還未能達(dá)成共識，主要是因?yàn)橛袡C(jī)氮來源多樣。國外對有機(jī)氮沉降的研究開展較早，受污染程度也較國內(nèi)低。國內(nèi)研究有機(jī)氮沉降的文章較少，但取得了一定成果。綜合國內(nèi)外，我們實(shí)際已掌握了大量的有機(jī)氮沉降觀測數(shù)據(jù)，但對于有機(jī)氮的來源仍不甚清晰，是未來有機(jī)氮研究的主要方向之一。

[1]Neff J C, Holland E A, Dentener F J, et al. The origin, compositionand rates of organic.

[2]Cornell S E. Atmospheric nitrogen deposition: Revisiting the questionof the importance of the organic component[J]. Environmental Pollution,2011, 159:2214-2222.

[3]Zhang Y, Zheng L X, Liu X J ,et al. Evidence for organic N depositionand its anthropogenic sources in China [J].Atmospheric Environment,2008, 42:1035-1041.

[4]Fang Y T, Gundersen P, Mo J M, Zhu W X. Input and output of dissolvedorganic and inorganic nitrogen in subtropical forests of SouthChina under high air pollution[J]. Biogeosciences, 2008, 5:339-352.

[5]陳能汪,洪華生,張珞平.九龍江流域大氣氮濕沉降研究[J].環(huán)境科學(xué),2008,29(1):38-46.