利用苔蘚氮含量和氮同位素比值指示泰山、蒙山大氣氮沉降

中圖分類號：X826 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Nitrogen Contents and Isotopes of Mosses for Indicating Atmospheric Nitrogen Deposition at Mount Tai and Mount Meng

LI Jiayi， WANG Yang， DENG Tongyue， DONG Yuping（Instituteof EnvironmentandEcology，Shandong Normal University，Jinan25O358，Shandong，China）

Abstract：To investigate thespatial characteristicsand polution sources of regional atmospheric nitrogendeposition， nitrogencontentsand nitrogen isotope valuesof mosss were used to establish an isotope mass-balance model to estimate thelevelsand sourcesof atmosphericnitrogen polutionat Mount Taiand Mount Meng.Theresults showthatthere is no significant diference for nitrogen contents in mosss between Mount Tai and Mount Meng.However，nitrogen isotope values in mosses at Mount Meng are significantly more negative than those at Mount Tai.Wet nitrogen deposition fluxes are and at Mount Tai and Mount Meng，respectively. The fluxes of wet nitrogen deposition at Mount Taiand Mount Mengare higher than thresholdsof wet nitrogendeposition for heatherand acidic coniferous forests，which are and ，respectively，which suggests that Mount Tai and Mount Meng areareas under high nitrogen deposition.The mainsourcesof atmospheric nitrogen deposition in the two regionsare diffrent.NitrogendepositioninMount Tai issignificantlyafectedbyurbannitrogensources，withhighlevels of nitrate nitrogen deposition.Nitrogendeposition in Mount Meng ismainly influenced byagricultural nitrogen sources， and its ammonium nitrogen deposition fluxes are much higher than those of nitrate nitrogen deposition flux.

Keywords：atmospheric nitrogen deposition； stable nitrogen isotope；bioindication; moss；Mount Tai； Mount Meng

自工業(yè)革命以來，全球工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，人類活動已經(jīng)向大氣中排放大量活性氮。過量活性氮沉降會給生態(tài)環(huán)境造成一系列負(fù)面影響，因此，量化大氣氮沉降通量并追蹤其排放源對評估大氣氮污染影響和減少氮排放至關(guān)重要[1]。近年來，華北平原地區(qū)大氣氮沉降速率激增，有些地區(qū)大氣氮沉降通量已經(jīng)高于 50kg/（ha?a）^[2] 。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開始建立觀測網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測區(qū)域大氣氮沉降，但并沒有實(shí)現(xiàn)完全覆蓋，仍有很多地區(qū)的氮沉降通量及其來源仍不清晰，嚴(yán)重阻礙了各國政府減排策略制定和對大氣氮沉降增加造成影響的正確評估。

苔蘚類植物結(jié)構(gòu)簡單，僅由單層或幾層細(xì)胞構(gòu)成。由于缺乏發(fā)達(dá)的根系和保護(hù)性角質(zhì)層，苔蘚所利用的氮源主要依賴大氣氮沉降[3」，因此苔蘚被廣泛用于監(jiān)測區(qū)域大氣氮沉降。世界各地的學(xué)者利用苔蘚作為生物指示器開展相關(guān)研究，通過分析苔蘚氮含量來估算大氣氮濕沉降通量以及利用苔蘚氮同位素比值 破譯區(qū)域大氣氮沉降主要來源。從20世紀(jì)80年代開始，不斷有研究證實(shí)苔蘚氮含量與大氣氮沉降直接相關(guān)，可以反映大氣氮沉降的變化[4-5]。此后，苔蘚氮含量被廣泛用于估算氮沉降通量[6-7]。自20世紀(jì)50年代以來，人們已經(jīng)認(rèn)識到不同氮源表現(xiàn)出不同的 δ（Ω¹⁵N） 值，因此 δ（¹⁵N） 值可以為追蹤大氣氮排放源提供指紋信息，國內(nèi)外已經(jīng)開展大量利用苔蘚氮含量和 δ（¹⁵N） 值監(jiān)測大氣氮污染的研究[9-10]。由于排放源排放的 NH₃ 和 NO_x 在被苔蘚吸收之前，會在大氣中經(jīng)過一系列復(fù)雜的運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化和沉降過程，因此會造成 NH₃ 排放的初始 值 δ（¹⁵N，i?NH₃） 與 NH_x 沉降的 值δ（¹⁵N，NH_x ）之間存在差異 Δ（¹⁵N，NH_x） ）， NO_x 排放的初始 值 與 NO_y 沉降的 值 δ（Ω¹⁵N，ΩNO_y ）之間也存在差異 Δ （ ¹⁵N ，NO_y ）[1-12]。以往的研究并未考慮到這部分同位素分餾效應(yīng)的影響[]，量化這部分同位素分餾效應(yīng)對于利用同位素技術(shù)準(zhǔn)確追蹤氮沉降主要 NH₃ 和NO_x 來源的相對貢獻(xiàn)至關(guān)重要。

本文中通過分析泰山、蒙山苔蘚氮含量和氮同位素比值，旨在評估泰山、蒙山地區(qū)大氣氮濕沉降通量及其來源，主要研究包括：1）量化泰山、蒙山地區(qū)大氣氮濕沉降通量；2）分析 NH₃ 和 NO_x 主要排放源在泰山、蒙山氮沉降中的相對貢獻(xiàn)。上述研究對于評估高濃度氮沉降的生態(tài)效應(yīng)和減少區(qū)域氮污染具有重要意義

材料與方法

1. 1 研究區(qū)域

采樣點(diǎn)位于山東省內(nèi)兩大高峰，即泰山（東經(jīng)116^°57^′ ，北緯 36^°27^′ 和蒙山（東經(jīng) 117^°50^′ ，北緯35^°33^′ ）。泰山和蒙山是泰沂山脈的重要組成部分，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。泰山年平均降水量為 750mm ，年平均氣溫為 12.9^°C ；蒙山年平均降水量 為 824mm ，年平均氣溫為 13.1^°C 0

1.2 計(jì)算銨態(tài)氮和硝態(tài)氮沉降通量和來源貢獻(xiàn)

苔蘚樣品采集后，經(jīng)相關(guān)處理，用EA2400II型有機(jī)元素分析儀測定氮含量，利用MAT253型穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀和FLASH2000型元素分析儀測定δ（Ω¹⁵N） 值。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算大氣中無機(jī)氮濕沉降通量 D_in 、銨態(tài)氮濕沉降通量 D（NH₄⁺） 和硝態(tài)氮濕沉降通量 D（NO₃^-） 以及兩者之比 D（NH₄⁺）/D（NO₃^-） O利用同位素質(zhì)量平衡方程計(jì)算研究區(qū)域大氣氮沉降的 δ（Ω¹⁵N，NH_x 和 δ（?¹⁵N，N0_y [1]

就 NH_x 而言，揮發(fā)源 NH₃ （ v-NH₃ ）和燃燒源NH₃（Φ_C-NH₃） ）的初始混合物存在3種主要去向：大氣環(huán)境中的 NH₃ 氣體（ a-NH₃ ）、大氣顆粒物中的 NH₄⁺ （ ）和降水中的 ）。在可逆反應(yīng) 的平衡過程中存在同位素分餾效應(yīng)，以及降水對 a-NH₃ 和 p-NH₄⁺ 不同的沉降作用，造成了 δ（¹⁵N，i-NH₃） 與 δ（Ω¹⁵N ， a-NH₃ ）、 δ（¹⁵N p-NH₄⁺ ）、 δ（¹⁵N ， w-NH₄⁺ ）產(chǎn)生差異[11]，差值分別為Δ（¹⁵N，a-NH₃）?Δ（¹⁵N，p-NH₄⁺）?Δ（¹⁵N，w-NH₄⁺） ，因此， A（¹⁵N，NH_?x） ）的計(jì)算公式為

Δ（¹⁵N，NH_x）=Δ（¹⁵N，a-NH₃）f（a-NH₃）+

Δ（¹⁵N，p-NH₄⁺）f（p-NH₄⁺）+

Δ（¹⁵N，w-NH₄⁺）f（w-NH₄⁺），

式中： ）、 和 f（w-NH₄⁺， 分別為a-NH₃ ！ p-NH₄⁺ 和 w-NH₄⁺ 在 NH_x 沉降物中所占的比例，并且 。 ）、 f（p-NH₄⁺） 和 f（w-NH₄⁺ 見表1。

對 NO_y 而言，化石燃燒 NO_x（f-NO_x ）和非化石燃燒 ）的初始混合物主要有4種產(chǎn)物，即大氣環(huán)境中的 NO₂（a-NO₂ ）、大氣環(huán)境中的 HNO₃ 0 ）、大氣顆粒物中的 NO₃^-（p-NO₃^-） ）和降水中的 NO₃^-（Φ_W^-NO₃^- ）。在 NO_x 氧化和轉(zhuǎn)化為 HNO₃ 和NO₃^- 的過程中，同位素分餾造成了 δ（¹⁵N，i-N0_x 與 ）、 δ（¹⁵N ， a-HN0₃ ）、 δ（¹⁵N ， p-NO₃^- ）δ（¹⁵N ， w-NO₃^- ）之間產(chǎn)生差異[12，14]，差值分別為Δ（¹⁵N，a-N0₂） 、△（15N， ）、 Δ（¹⁵N ， p-NO₃^- ）Δ（¹⁵N，w-NO₃^-） ，因此， A（¹⁵N，N0_y ）的計(jì)算公式為

式中： f（a-NO_x ）、 f（a-HN0₃ ）、 f（p?NO₃^- 和 f（w-NO₃^- ））分別為大氣 NO_y 沉降物中 a-NO_x 、 a-HN0₃ 、 p-NO₃^- 和 w-NO₃^- 所占的比例，且 f（a-NO_x） ） +f（a-HNO₃）+ ）、f（p-N0₃^-） 和 f（w-NO₃^- ）見表1。

由于一系列復(fù)雜的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程和物理沉降過程都會使 ¹⁵N 富集，因此，須要從 δ（¹⁵N，NH_x） 和δ（¹⁵N，N0_y ）值中扣除這些同位素分餾效應(yīng) Δ（¹⁵N） ，以獲得 NH₃ 和 NO_x 排放的 δ（¹⁵N，i?NH₃） 和 δ（¹⁵N i-NO_x ）， 和 ）的計(jì)算公式為

式中： f（ve-NH₃）_，f（cc-NH₃）_，f（v-NH₃）_，f（bb-NH₃） 分別為機(jī)動車尾氣源 ）、煤燃燒源NH₃（cc-NH₃） ）、 、生物質(zhì)燃燒源 NH₃（bb-NH₃ ））在 i-NH₃ 中所占比例，且 ） f（v-NH₃）+f（bb-NH₃）=1 ; δ（¹⁵N ，ve- ?NH₃ ）、 δ（¹⁵N cc-NH₃ ）、 ）、 δ（¹⁵N ， bb-NH₃ ）分別為ve- ?NH₃ ！ cc-NH₃ 、 v-NH₃ 、bb- ?NH₃ 的 δ（¹⁵N） 值[1]；f（ve-NO_x） ）、 ）、 ）、 ）分別為機(jī)動車尾氣源 、煤燃燒源NO_x（cc-NO_x ）、生物質(zhì)燃燒源 NO_?x（bb-NO_?x 、微生物氮循環(huán)源 NO_x （ mc-NO_x ）在 NO_x 中所占比例，且f（ve-NO_x）+f（cc-NO_x）+f（6b-NO_x）+f（mc-NO_x）=1 ：δ（¹⁵N ，ve- ??NO_x ）、 δ（¹⁵N ， cc-NO_x ）、 δ（¹⁵N ，bb-NOx）和δ（¹⁵N，mc-NO_x^-， 值分別為ve- ?NO_x 一 cc-NO_x 、bb- ??NO_x 、mc-NO_x 的 δ（Ω¹⁵N） 值

根據(jù)所獲得的 δ（¹⁵N，i?NH₃） 和 δ（¹⁵N，i-N0_x） ）值，估算主要 NH₃ 和 NO_x 源在 NH₃ 和 NO_x 總排放中所占的比例 f ，隨后利用 f 值計(jì)算相應(yīng) NH₃ 和NO_x 排放源對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮濕沉降的實(shí)際貢獻(xiàn)

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案SPSS25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用獨(dú)立樣本 χ_t 檢驗(yàn)分析苔蘚的氮含量和 δ（¹⁵N） 以及氮沉降通量在泰山和蒙山之間的差異性，經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理，當(dāng) p 值小于0.05時(shí)為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕沉降通量

泰山（樣本數(shù)為31）和蒙山（樣本數(shù)為18）苔蘚氮含量和氮同位素比值如圖1所示。由圖可以看出，苔蘚氮含量在泰山和蒙山之間不存在顯著差異，泰山地區(qū)苔蘚氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 （2.1±0.5）% ，蒙山地區(qū)苔蘚氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 （2.2±0.4）% 。利用苔蘚氮含量估算大氣氮濕沉降通量，探討混合苔蘚樣品中氮含量與大氣氮濕沉降之間的關(guān)系，很多研究證實(shí)苔蘚氮含量與大氣濕沉降之間存在顯著相關(guān)性[6，15]。從泰山、蒙山大氣氮濕沉降通量估算結(jié)果可知，泰山地區(qū)氮沉降通量為 （26.3±8.9）kg/（ha?a） 蒙山地區(qū)氮沉降通量為 ，蒙山地區(qū)氮沉降通量略高于泰山地區(qū)的，但兩者之間差異并不顯著。目前很多研究[4-5]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，苔蘚氮含量隨大氣環(huán)境中總氮沉降升高有增加趨勢

通過分析泰山、蒙山苔蘚氮含量和氮同位素比值，計(jì)算泰山、蒙山地區(qū)大氣銨態(tài)氮濕沉降通量和硝態(tài)氮濕沉降通量，結(jié)果如圖2所示。由圖可知：蒙山地區(qū)的銨態(tài)氮濕沉降通量為 （23.3±6.7 ） kg/（ha?a） ，顯著高于泰山地區(qū)的銨態(tài)氮濕沉降通量（ 12.9± 5.5） kg/（ha?a） （ p 值小于0.05）;泰山硝態(tài)氮濕沉降通量為（ 13.4±6.8 ） kg/（ha?a） ，顯著高于蒙山硝態(tài)氮濕沉降通量 （5.5±2.8）kg/（ha?a）（p 值小于0.05）。

對泰山、蒙山地區(qū)的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮沉降進(jìn)行源解析，結(jié)果如圖3所示。由圖可以看出： c-NH₃ ）v-NH₃ 對泰山的銨態(tài)氮濕沉降通量的貢獻(xiàn)分別為（6.8±2.4） 、 （6.1±3.5）kg/（ha?a） ， f-NO_x 、 nf-NO_x 對硝態(tài)氮濕沉降通量的貢獻(xiàn)分別為 （7.3±3.7） 八（6.2±3.1 ） kg/（ha?a） ； c-NH₃ ！ v-NH₃ 對蒙山的銨態(tài)氮濕沉降通量的貢獻(xiàn)分別為 （8.3±2.1） ）、（ 14.9± 5.1） kg/（ha?a） ， f-NO_x 、 nf-NO_x 對蒙山硝態(tài)氮濕沉降通量的貢獻(xiàn)分別為 （3.0±1.5） 、 （2.5±1.3） ） kg/（ha?a） 0上述結(jié)果表明在泰山、蒙山地區(qū)的氮元素濕沉降中銨態(tài)氮來源以 c-NH₃ 和 v-NH₃ 為主，硝態(tài)氮來源都以 f-NO_x 為主。

2.2 主要 NH₃ 和 NO_x 源貢獻(xiàn)

由圖1（b）可知，泰山地區(qū)苔蘚氮同位素比值為 （-4.4±2.3）% ，比蒙山地區(qū)苔蘚氮同位素比值（-9.1±1.6）% 更偏正。氮穩(wěn)定同位素一直被認(rèn)為是一種可靠的示蹤大氣氮源的工具，能夠反映大氣氮沉降的主要來源。泰山地區(qū) δ（¹⁵N，i-NH₃; 的平均值為 （-9.7±2.4）% ，比 δ（ω¹⁵N，i-NO_x） 的平均值（-5.1±0.4）% 明顯更偏負(fù)。不同 NH₃ 源和 NO_x 源對泰山、蒙山地區(qū) NH₃ 和 NO_x 排放的相對貢獻(xiàn)率如圖4所示。由圖可以看出：泰山地區(qū)銨態(tài)氮濕沉降4個(gè)主要來源bb- ?NH₃ 、ve- ?NH₃ 、 cc-NH₃ 以及 v 1NH₃ 的相對貢獻(xiàn)率分別為 11% ！ 14% ！ 30% 和 45% ，硝態(tài)氮濕沉降4個(gè)主要來源 cc-NO_x 、ve- ??NO_x 、mc-NO_x 和 bb-NO_x 相對貢獻(xiàn)率分別為 21% 、 33% 、 29% 和 17% ，表明泰山大氣氮濕沉降受到城市氮源的影響。

不同形態(tài)氮對泰山、蒙山大氣氮濕沉降的貢獻(xiàn)如圖5所示。由圖可知，泰山地區(qū)銨態(tài)氮對濕沉降的相對貢獻(xiàn)率為 55% ，略高于硝態(tài)氮對濕沉降的相對貢獻(xiàn)率（ 45% ）； c-NH₃ 對銨態(tài)氮濕沉降的相對貢獻(xiàn)率為 54% ，比 v-NH₃ 對銨態(tài)氮濕沉降的相對貢獻(xiàn)率（ 46% ）高； f-NO_x 對硝態(tài)氮濕沉降的相對貢獻(xiàn)率為 54% ，比 nf-NO_x 對硝態(tài)氮濕沉降的相對貢獻(xiàn)率（ 46%） 高，表明泰山地區(qū)硝態(tài)氮濕沉降以 f-NO_x 為主。

大氣氮沉降的 K 值 （D（NH₄⁺）/D（NO₃^-） 可以反映銨態(tài)氮和硝態(tài)氮在大氣濕沉降中的相對貢獻(xiàn)。已有研究發(fā)現(xiàn)： K 值大于1，表明農(nóng)業(yè)活動是主要的氮排放源； K 值小于1，表明工業(yè)活動是主要的氮排放源； K 值為1，表明該地區(qū)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對大氣氮濕沉降貢獻(xiàn)比例相當(dāng)[16]。通過分析苔蘚氮同位素比值計(jì)算泰山、蒙山地區(qū) K 值，結(jié)果顯示，泰山、蒙山的 K 值分別為 1.0，4.2 ，表明泰山、蒙山大氣濕沉降中優(yōu)勢氮形態(tài)不同。蒙山的大氣氮沉降以銨態(tài)氮為主，當(dāng)?shù)氐?NH₃ 排放來自農(nóng)業(yè)活動，而泰山的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮排放量相當(dāng)，主要?dú)w因于汽車尾氣釋放大量的 NO_x 。氮同位素源解析的結(jié)果也表明： c-NH₃ 在泰山地區(qū)對總 NH₃ 排放的貢獻(xiàn)大于v-NH₃ ，而 v-NH₃ 在蒙山地區(qū)對總 NH₃ 排放貢獻(xiàn)大于 c-NH₃ ： f-NO_x 在泰山與蒙山地區(qū)對 NO_x 排放貢獻(xiàn)都大于 nf-NO_x

3討論

3.1泰山和蒙山氮沉降通量比較分析

泰山地區(qū)大氣氮濕沉降通量明顯高于最易受影響的陸地生態(tài)系統(tǒng)石南灌叢的氮沉降閥值5＼～ ，以及酸性針葉林的大氣氮沉降閾值 。這些結(jié)果表明，泰山地區(qū)是高氮沉降的熱點(diǎn)地區(qū)，這是由泰山特殊的地理位置決定的。泰山位于泰安市以北 15km 和市以南 60km 處，距離市區(qū)很近，容易受城市氮源的影響。從 K 值可以看出，泰山地區(qū)銨態(tài)氮濕沉降排放量和硝態(tài)氮濕沉降排放量相當(dāng)，且銨態(tài)氮和硝態(tài)氮排放量都高于歐洲大多數(shù)國家[18-19]，反映了泰山地區(qū)大氣氮沉降整體水平相對較高，其中銨態(tài)氮排放較多的主要原因是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)活動和畜牧業(yè)排放的NH₃ ，硝態(tài)氮排放較多的主要原因是受城市氮源的影響導(dǎo)致會向大氣中排放大量的 NO_x 0

蒙山地區(qū)大氣氮濕沉降通量高于亞洲地區(qū)大氣氮濕沉降通量的平均值，銨態(tài)氮濕沉降通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于華北地區(qū)10個(gè)站點(diǎn)監(jiān)測的平均值2]，但硝態(tài)氮濕沉降通量低于華北地區(qū)10個(gè)站點(diǎn)監(jiān)測的平均值[2]且蒙山地區(qū)銨態(tài)氮濕沉降通量顯著高于硝態(tài)氮濕沉降通量，原因是蒙山地區(qū)農(nóng)業(yè)用地占比較高，農(nóng)耕活動頻繁，區(qū)域大氣氮濕沉降主要以銨態(tài)氮沉降為主。與蒙山大氣氮濕沉降結(jié)果相似的是，國內(nèi)大部分森林地區(qū)銨態(tài)氮濕沉降通量高于硝態(tài)氮濕沉降通量[20]，表明在這些地區(qū)大氣氮濕沉降主要以銨態(tài)氮沉降為主，其原因可能是這些地區(qū)受工業(yè)活動以及城市交通影響較小。

不同地區(qū)、不同時(shí)段研究的氮沉降平均值如表2所示。由表可以看出：與歐洲和北美的發(fā)達(dá)國家相比，蒙山大氣氮濕沉降的優(yōu)勢氮形態(tài)是銨態(tài)氮。由于發(fā)達(dá)國家工業(yè)化程度較高，其大氣氮濕沉降主要以硝態(tài)氮沉降為主[17-18]，因此發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的 K 值存在差異的主要原因可能是由各自所處的技術(shù)發(fā)展、工業(yè)和農(nóng)業(yè)階段不同造成的。

綜上所述，泰山、蒙山地區(qū)大氣氮濕沉降中優(yōu)勢氮形態(tài)不同，原因是2個(gè)地區(qū)大氣氮濕沉降主要來源不同。泰山大氣氮濕沉降受到城市氮源的影響，導(dǎo)致硝態(tài)氮濕沉降水平高于華北地區(qū)平均值；而蒙山大氣氮濕沉降主要受到農(nóng)業(yè)氮源的影響，導(dǎo)致銨態(tài)氮濕沉降通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硝態(tài)氮沉降通量

3.2 泰山和蒙山氮沉降來源比較分析

苔蘚 值偏正，說明 NO_x 對大氣氮污染的貢獻(xiàn)越大，而苔蘚 值偏負(fù)，說明 NH₃ 對大氣氮污染的貢獻(xiàn)越大[21]。泰山地區(qū)的苔蘚 值比蒙山地區(qū)的苔蘚 δ（Ω¹⁵N） 值更為偏正，表明泰山地區(qū)大氣氮濕沉降主要是以硝態(tài)氮為主，而蒙山地區(qū)大氣氮濕沉降主要是以銨態(tài)氮為主。分析泰山、蒙山地區(qū)大氣氮濕沉降來源貢獻(xiàn)可知，泰山地區(qū) NH₃ 排放主要以 c-NH₃ 源為主，而蒙山地區(qū) NH₃ 排放主要以 源為主。與之相似，我國西南地區(qū)的城市區(qū) NH₃ 排放也是主要以 c-NH₃ 源為主，而在京津冀北部非城市區(qū) NH₃ 排放主要以 v-NH₃ 源為主[9]。泰山地區(qū) NH₃ 排放源中 c-NH₃ 比 的貢獻(xiàn)相對較高，可能是因?yàn)樘┥降貐^(qū)受、泰安市大量汽車尾氣的排放和大量煤炭的燃燒所致（見圖6）。

f-NO_x 對 NO_x 排放在泰山、蒙山地區(qū)氮沉降的貢獻(xiàn)率均高于 nf-NO_x ，原因是山東省是我國主要的煤炭消費(fèi)區(qū)[見圖6（b）]，化石源燃燒產(chǎn)生的 NO_x 排放量較高。我國西南地區(qū)的城市區(qū)也出現(xiàn)類似結(jié)果， f-NO_x 的相對貢獻(xiàn)率也高于 f-NO_x 1]。政府出臺了一系列減少 f-NO_x 排放的政策，如《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計(jì)劃》、超低排放（ULE）標(biāo)準(zhǔn)政策、《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（GB18352.6—2016）和《重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（GB17691—2018），表明國家已經(jīng)采取強(qiáng)有力措施控制 f-NO_x 排放。

4結(jié)論

本文中利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算大氣中無機(jī)氮濕沉降通量 D_in 、銨態(tài)氮與硝態(tài)氮沉降通量的比 D（NH₄⁺）/ D（NO₃^-） 、銨態(tài)氮濕沉降通量 D（NH₄⁺） 和硝態(tài)氮濕沉降通量 D（NO₃^-） 。利用同位素質(zhì)量平衡方程計(jì)算研究區(qū)域大氣氮沉降的排放來源的貢獻(xiàn)率，得出如下主要結(jié)論：

1）泰山地區(qū)的大氣氮濕沉降通量為（ 26.3± 8.9） kg/（ha?a） ，蒙山地區(qū)的大氣氮濕沉降通量為（ 28.8±7.4 ） kg/（ha?a） ，高于最易受影響的陸地生態(tài)系統(tǒng)石南灌叢的氮沉降閾值 ，以及酸性針葉林的大氣氮沉降閾值 15～20kg/（ha?a） 表明泰山和蒙山地區(qū)是高氮沉降熱點(diǎn)地區(qū)

2）蒙山地區(qū) K 值為4.2，大于1，表明該地區(qū)大氣氮濕沉降主要以銨態(tài)氮為主；泰山地區(qū) K 值為1，說明該地區(qū)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對大氣氮濕沉降貢獻(xiàn)比例相當(dāng)，受城市氮排放源的影響顯著

3）泰山地區(qū)銨態(tài)氮濕沉降源主要以 c-NH₃ 為主，蒙山地區(qū)銨態(tài)氮濕沉降主要以 v-NH₃ 為主；泰山和蒙山地區(qū)硝態(tài)氮濕沉降均是以 f-NO_x 為主，表明泰山、蒙山地區(qū)大氣氮濕沉降的主要來源不同。

參考文獻(xiàn)：

[1]HUANG H，SONG W，LIU X Y. Significant contributions of combustion-related NH ³ and non-fossil fuel NO x to elevation of nitrogen deposition in southwestern China over past five decades[J]. Global Change Biology，2021，27：4392.

[2]PANYP，WANGYS，TANGG Q ，et al．Wet and dry deposition of atmospheric nitrogen at ten sites in Northern China[J]. Atmospheric Chemistry and Physics，2012，12：6515.

[3]LIU XY，XIAO HY，LIUCQ，et al. S¹³C and 8¹⁵ N of moss Haplocladium microphylum（Hedw.）Broth. for indicating growing environment variation and canopy retention on atmospheric nitrogen deposition[J].Atmospheric Environment，2007，41：4897.

[4]PRESS MC，WOODIN S J，LEE JA. The potential importance of an increased atmospheric nitrogen supply to the growth of ombrotrophic Sphagnum species[J].New Phytologist，1986，103：45.

[5]SCHRODER W，HOLY M，PESCH R，et al.First Europe-wide correlation analysis identifying factors best explaining the total nitrogen concentration in mosses[J].Atmospheric Environment， 2010，44： 3485.

[6]LIU X Y，XIAO HY，LIU CQ，et al. Stable carbon and nitrogen isotopes of the moss Haplocladium microphyllum in an urban and a background area （SW China）： the role of environmental conditions and atmospheric nitrogen deposition[J].Atmospheric Environment，2008，42：5413.

[7]WILSON D， STOCK W D，HEDDERSON T. Historical nitrogen content of bryophyte tissue as an indicator of increased nitrogen deposition in the Cape Metropolitan Area，South Africa[J]. Environmental Pollution，2009，157：938.

[8]OISHI Y. Mossas an indicator of transboundary atmospheric nitrogen pollution in an alpine ecosystem[J]. Atmospheric Environment，2019，208：158.

[9]XU S Y，HUANG H， SONG W，et al. Lichen nitrogen concentrations and isotopes for indicating nitrogen deposition levels and source changes[J].Science of the Total Environment，2021， 787： 147616.

[10]LIU X Y， XIAO HW， XIAO HY，et al. Stable isotope analyses of precipitation nitrogen sources in Guiyang，southwestern China [J].Environmental Pollution，2017，230：486.

[11] CHENZL，SONGW，HUCC，et al.Significant contributions ofcombustion related sources to ammonia emissions[J].Nature Communications，2022，13：7710.

[12] LIUXY，YINYM，SONGW.Nitrogenisotope differences between major atmospheric NO，species：implications for transformation and deposition processes[J]. Environmental Science amp;TechnologyLetters，2020，7：227.

[13] YUGR，JIAYL，HENP，etal.Stabilizationofatmospheric nitrogen deposition in China over the past decade[J].Nature Geoscience，2019，12：424.

[14] SONG W，LIUXY，HUCC，et al．Important contributions of non-fossil fuel nitrogen oxides emissions[J]. Nature Communications，2021，12：243.

[15] HARMENS H，NORRIS D A，COOPER D M，et al. Nitrogen concentrations in mosses indicate the spatial distribution of atmospheric nitrogen deposition in Europe[J]. Environmental Pollution，2011，159：2852.

[16]XIE Y X，XIONG ZQ，XING G X，et al. Source of nitrogen in wet deposition to a rice agroecosystem at Tai Lake region[J]. AtmosphericEnvironment，2008，42：5182.

[17] 劉學(xué)炎，肖化云，劉叢強(qiáng)，等．基于石生蘚類氮含量的貴陽 地區(qū)大氣氮沉降[J]：生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，12：6646.

[18] SALEMAA M，LINDROOSA，MERILAP，et al. ∣₂ fixation associated with the bryophyte layeris suppressedby lowlevelsof nitrogendeposition in boreal forests[J].Science ofthe Total Environment，2019，653：995.

[19] PIERRETM，VIVILLED，DAMBRINEE，etal.Twenty-five year record of chemicals in open field precipitation and throughfall from a medium-altitude forest catchment（Strengbach-NE France）：an obvious response to atmospheric pollution trend[J]. Atmospheric Environment，202：296.

[20] 劉美娜，陳志立，宋韋，等．北京東靈山大氣氮沉降水平及 變化特征[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2023，42：2987.

[21] ZHANGL，JACOBDJ，KANIPPING EM，et al. Nitrogen deposition to the United States：distribution，sources，and processes[J]. Atmospheric Chemistry and Physics，2012，12：4539.

[22] HOLLAND EA，BRASWELLBH，SULZMANJ，etal． Nitrogen deposition onto the United States and western Europe：synthesis of observations and models[J]. Ecological Applications， 2005，15：38.

[23] ZHUJX，HENP，WANGQF，et al.The composition，spatial patterns，and influencing factors of atmospheric wet nitrogen depositionin Chinese terrestrial ecosystems[J].Science of the Total Environment，2015，511：777.

（責(zé)任編輯：于海琴）