研究發現有機氮氣溶膠有助于全球大氣氮沉降

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近日，南方科技大學環境科學與工程學院教授傅宗玫團隊與香港科技大學環境學部教授郁建珍團隊合作，在《國家科學評論》發表最新研究成果。

研究團隊揭示了大氣有機氮是部分“氮受限”生態系統的重要外部氮源，且其生態環境效應可能隨著全球變暖和人為氮氧化物減排而擴大，為定量理解大氣有機氮來源和生態環境效應奠定了重要的科學基礎。

在該研究中，科研人員構建了全球大氣氣態和顆粒態有機氮模型，并定量評估了全球大氣有機氮來源、組分、濃度分布及對大氣總氮沉降的貢獻。研究表明，全球大氣有機氮沉降通量為每年26 TgN，主要為顆粒態有機氮沉降。大氣有機氮氣溶膠主要來自野火排放、海洋排放及二次液相生成，全球大氣有機氮氣溶膠沉降約占大氣總氮沉降的19%，但是在生物質燃燒下游，其占比可達40%至80%。

有機氮的大氣沉降是全球氮循環中重要組成部分，大氣總氮沉降通量中約2%到70%為有機氮。過去的研究未能解析全球尺度大氣有機氮來源及其時空和化學組分的不均勻性，且未能定量全球大氣有機氮沉降量，導致學界對有機氮沉降生態環境效應的認識嚴重不足。

對此，研究人員構建了完整的大氣有機氮模型，包括氣態和顆粒態有機氮組分的一次排放源、二次（氣相、液相、非均相）生成途徑及化學演化過程。該模型成功模擬了全球地表大氣有機氮濃度，與觀測高度符合。模擬揭示，全球地表有機氮氣溶膠的平均濃度為0.23微克每立方米，其中大部分以細顆粒物的形式存在，主要來自野火，液相生成和人為源排放。

該研究估計全球大氣有機氮沉降量為每年26TgN，其中絕大部分為顆粒態有機氮沉降，分別來自野火、海洋排放和液相生成。大氣有機氮氣溶膠沉降約占全球大氣總氮沉降通量的19%。該研究提出的模式成功模擬了南亞、東亞、西歐、非洲和南美洲熱帶森林，以及北美和西伯利亞北方森林觀測到的高有機氮沉降通量，反映野火燃燒和人為源是陸面大氣有機氮沉降的主要貢獻來源。

研究進一步指出，有機氮沉降通量及有機氮占總氮沉降比例的空間不均勻性，與有機氮的源和化學組分密切相關。大氣有機氮沉降是部分“氮受限”生態系統的主要外部氮源，且其重要性可能因氣候變暖導致的野火排放增加和海洋表層穩定度增加而擴大。在人為活動密集區，隨著人為源無機氮減排，有機氮沉降的重要性也將進一步提升。

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