《九龙江流域大气氮干沉降-陈能汪(完整版)实用资料.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《九龙江流域大气氮干沉降-陈能汪(完整版)实用资料.doc（44页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、九龙江流域大气氮干沉降_陈能汪（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）第26卷第8期2006年8月生态学报ACTA EC OLOGI CA SI NICAVol .26,No .8Aug .,2006九龙江流域大气氮干沉降陈能汪1,洪华生1,*,肖健2,张珞平1,王吉苹1(1.近海海洋环境科学国家重点实验室,厦门大学环境科学研究中心,厦门361005;2.漳州市环境监测站,漳州363000基金项目:福建省“十五”重大科技资助项目(2002H009收稿日期:2005-06-30;修订日期:2005-11-24作者简介:陈能汪(1976,男,福建德化人,博士生,主要从事
2、流域环境管理研究.E -mail :tommy xmu .edu *通讯作者Corresponding author .E _mail :hs hong xmu .edu 致谢:感谢龙岩市环境监测站、漳州市环境监测站在采样上的支持与协助,感谢杨德敏、曾悦、徐玉裕、李大朋、黄一山在实验分析上的帮助;特别感谢澳大利亚David Klumpp 博士对英文摘要的润色Foundation item :The project was supported by Depart ment of Science and Technology of Fuj ian Province (No .2002H009Rec
3、eived date :2005-06-30;Accepted date :2005-11-24Biography :CHEN Neng -Wang ,Ph .D .candidate ,mainl y engaged in watershed environmental management .E -mail :tommy xmu .edu 摘要:对九龙江流域10个站位的大气氮干沉降量进行为期1a 的连续观测。利用专用降尘缸湿法收集大气沉降氮,在获取各月氮组分浓度和相应水样体积后,求得各月氮沉降速率,再将各月数值相加得到全年的大气氮干沉降量。结果表明,九龙江流域大气氮干沉降表现出一定的时空差
4、异性,总氮沉降量为3.417.63kg N (hm 2a ,铵氮为1.023.00kg N (hm 2a ,硝氮为0.761.76kg N (h m 2a 。干沉降中氮的3种主要形态铵氮、硝氮与有机氮分别占总沉降量的31%、24%和45%。中游漳州地区的大气氮干沉降总量较大。上游龙岩地区与中游漳州地区具有较高的铵氮沉降量,硝态氮在上下游间无明显变化,而有机氮沉降量在中下游地区较高。在时间尺度上,大气氮干沉降呈现出夏秋两季比春冬两季略高的总体趋势,季节性差异显著(p 春冬夏。造成夏季沉降量较低的原因可能是处于海边的厦门地区受东南主导风向影响,大气氮主要来自于氮含量较低的海面。不同形态氮的季节性变
5、化情况不尽相同(图2。相比而言,硝氮沉降量相对稳定,铵氮与有机氮波动较大,上游与中游地区的冬季氮沉降量最低。中游漳州地区铵氮沉降量比上游龙岩地区略高,且季节性波动较大。下游地区厦门大学站位的铵氮沉降量也是夏秋两季较高。图2还显示,大气氮月均干沉降量标准偏差均较大,尤其是中游的漳州地区,表明其沉降量波动较大。影响大气沉降的因素很多,除大气氮排放量大小与气温、气压、风速等气象条件外,站位周边环境条件如地表覆盖、冠层高度、高程、坡向等也是影响大气氮沉降量波动的原因17。2.3大气氮干沉降化学形态特征从全流域平均值来看,干沉降中氮的3种主要形态铵氮、硝氮与有机氮分别占总沉降量的31%、24%和45%(
6、表1。铵氮所占比例从高到低依次为:上游龙岩地区(33%中游漳州地区(32%下游厦门地区(20%,这与龙岩、漳州两地市农业发达,化肥施用与畜禽养殖引起的氨挥发量较大有关。研究表明,大气2604生态学报26卷NH 3主要来源于自然界土壤、畜禽养殖、化肥施用与生物量燃烧18。九龙江流域经济作物占主要比例,化肥施用量较高;近年来迅猛发展的畜禽养殖业产生大量畜禽粪污未经处理随意排放,由此引起的高NH 3挥发是大气氨态氮干沉降的重要来源。研究表明,大气NO x 的自然源是大气闪电和生物固定,人为源包括化石燃烧与汽车尾气排放19。下游站位厦门大学处于工业相对发达的经济特区,干沉降中硝氮占总氮的比例高达35%
7、,而上游与中游地区的硝氮所占比例均较低,分别为26%与21%。有机氮沉降量在全流域所有站位中均较大,占总沉降量的30%51%。上、中、下游平均都在40%以上,如此高比例的有机氮沉降量值得引起注意。目前,大气有机氮来源尚不清楚,可能来源于海水水汽、植物花粉和人为排放的无机氮与有机质的结合物18,20,煤烟和其他燃烧过程产生的含碳气溶胶中也含有有机氮21。表12004年九龙江流域大气干沉降量(kg N (hm 2a Table 1Dry depos ition flux of atmos pheric nitrogen in Jiulong River waters hed (2004,kg N
8、(hm 2a 序号#No .站位代码Site code 站位类型Site type总氮Total N 铵态氮Ammonium N 占总氮Percent (%硝态氮Nitrate N 占总氮Percent (%有机氮Organic N占总氮Percent (%YSD乡村R ural4.732.0643上游平均标准差Average SD for sites 14WCD乡村R ural5.110.88X DD城区Urban4.991.023181.160.362472.190.67456SD :s tandard deviation表2世界各地大气氮干沉降对比(kg N (hm 2a Table 2
9、Comparison of dry depos ition flux of atmos pheric nitrogen i n different regions (kg N (hm 2a 国家 地区Country R egion铵态氮A mmonium N 硝态氮Nitrate N 无机氮Inorganic N 总氮Total N 数据源Data s ource 九龙江流域Jiul ong R iver watershed ,China1.023.00.761.763.417.63本研究This s tudy瑞典针叶林Sweden coniferous fores t 2.232.734.9
10、6110.5612美国切萨皮克湾流域Chesapeake Bay Waters hed 3.04.83.0413美国特拉华Inland 湾Dela ware Inland Bay 14欧洲北海湾North Sea0.880.861.83.53.869.7816图3表明了流域上中下游地区在不同季节大气干沉降中不同形态氮组成的变化情况。上游与下游地区铵态氮所在比例春夏秋冬呈递减趋势,硝态氮则相反。下游地区夏秋两季的硝态氮比例高于春冬两季,而铵态氮则在冬季占有较高比例,这可能是因为下游地区的厦门及周边沿海城市工业较发达、汽车尾气排放量大,从而造成NO x 排放量相对较大。2.4大气氮干沉降影响因素分
11、析不同形态氮排放后沉降前在大气中具有不同的迁移距离。NH 3与NH +4等水溶性氮主要在对流层进行扩散,其移动距离取决于风速和沉降速度。NH 3的迁移距离较小,一般0.05。再将逐月大气氮干沉降量与降尘量进行回归分析,大气氮干沉降量与降尘量无显著相关性(p 0.05,但图4表明,大气氮干沉降量总体上随降尘量的增加而增加。导致降尘量对大气氮干沉降的影响无统计学意义的原因可能有二,一是统计样本数偏少,统计结论不一定能反映真实情况;二是本研究采用湿法采集的大气氮干沉降,除吸附在气溶胶及大气颗粒物后下降部分,还包括一部分水气交换,同时还可能存在飞禽粪尿的污染现象。影响大气氮干沉降量的因素很多。大气氮沉
12、降是一个受大气物理、化学、生物、生态等综合影响的过程。但综合以上分析认为,大气氮干沉降主要与氮排放量大小和气象条件有关。受经费及条件限制,本文仅选择福建省龙岩、漳州和厦门3地市城区及周边农村地区的有限站位进行监测,站位代表性不甚理想,在探讨大气氮干沉降空间分布特征时受到一定限制,对于造成大气氮干沉降时空差异的影响因素尚缺乏可靠的定量描述。但仍可为流域氮污染控制提供宝贵的基础数据,并为进一步深入开展大气氮沉降及其生态环境效应研究奠定基础。2606生态学报26卷8期 陈能汪 等 : 九龙江流域大气氮干沉降 2607 3 结论 九龙江流域大气氮干沉降表现出一定的时空差异性 。 总氮沉降量为 3. 4
13、1 7. 63 kg N ( hm a , 铵氮为 1. 02 3. 00 kg N ( hm a , 硝氮为 0. 76 1. 76 kg N ( hm a 。 干沉降中氮的 3 种主要形态铵氮 、 硝氮与有机氮 分别占总沉降量的 31 %、24 %和 45 %。 中游漳州地区的大气氮干沉降总量较大 。 上游龙岩地区与中游漳州 地区具有较高的铵氮沉降量 , 硝态氮在上下游间无明显变化 , 而有机氮沉降量在中下游地区较高 。 在时间尺 度上 , 大气氮干沉降呈现出夏秋两季比春冬两季高的总体趋势 , 季节性差异显著( p 0. 05 。 尽管大气氮干沉 降受大气物理 、化学 、 生物 、 生态等
14、过程的综合影响 , 但造成大气氮干沉降时空差异主要与氮排放量和气象条 件有关 。 References : 1 Vitousek P M , Aber J D , Howarth R W , et al . Human alteration of the global nitrogen cycle : sources and consequences . Ecological A pplications , 1997 , 7( 3 : 737 750 . 2 Siroi s A , Barrie L A . A n estimate of the importance of dry depos
15、ition as a pathway of acidic substances from the atmosphere to the biosphere in eastern Canada . Tellus , 1988 , 40B : 59 80 . 3 Tarnay L , Gertler A W , Blank R R , et al . Preliminary measurements of summer nitric acid and ammonia concentrations in the Lake Tahoe Basin air - shed : implications fo
16、r dry deposition of atmospheric nitrogen . Environmental Pollution , 2001 , 113( 2 : 145 153 . 4 Wright R F , Rasmussen L . Int roduction to the NITREX and EXMAN project s. Forest Ecology and M anagement , 1998 , 101( 1 -3 : 1 7 . EPA 600 R-98 027 . US Environmental Protection 5 US EPA . Clean Air S
17、tatus and Trends Network ( CASTNetDeposit ion Summary Report ( 1987 1995 ; Agency , National Exposure Research Laboratory , Research Tri angle Park , NC , 1998 . 6 Li S Q , Li S X . Nitrogen added to ecosystems by wet deposition in Guanzhong area in Shanxi . Agro-environmental Protection , 1999 , 18
18、( 3 : 97 101. 7 Wang X Z , Zhu J G , G ao R , et al . Dynamics and ecological significance of nitrogen wet deposition in Taihu Lake region : Taking Changshu agro-ecological experiment station as an example . Chinese Journal of Applied Ecology , 2004 , 15( 9 : 1616 1620. 8 Zhou G Y , Yan J H . The in
19、fluences of regional atmospheric precipit ation characteristi cs and its element inputs on existence and development of Dinghushan forest ecosystems . Ecologica Sinica , 2001 , 21( 12 : 2002 2021. 9 Fan H B , Su B Q , Lin D X , et al .Biogeochemical cycle within ecosystem of Chinese fi r plantations
20、 . dynami cs of nitrogen deposit ion . Chinese Journal of Applied &Environmental Biology , 2000 , 6( 2 : 133 137. 10 Balestrini R , G alli L , Tartari G . Wet and dry atmospheric deposition at prealpine and alpine sites in northern Italy . A tmospheric Environment , 2000 , 34 ( 9 : 1455 1470 . 11 Fe
21、rm M , Hultberg H . Dry deposition and internal circulation of nitrogen , sulphur and base cations to a coniferous forest . Atmospheric Environment , 1999 , 33( 27 : 4421 4430 . 12 Rat tray G , Sievering H . Dry deposition of ammonia , nitri c acid , ammonium , and nitrate to alpine tundra at Niwot
22、Ridge , Colorado . Atmospheri c Envi ronment , 2001 , 35( 6 : 1105 1109 . 13 Sheeder S A , Lynch J A , Grimm J . Modeling atmospheri c nit rogen deposition and transport in the Chesapeake Bay watershed. Journal of Environmental Quality , 2002, 31( 4 : 1194 1206 . 14 Scudlark J R , Jennings J A , Roa
23、dman M J , et al . Atmospheric nitrogen inputs to the Delaware Inland Bays : the role of ammonia . Environmental Pollution , 2005 , 135( 3 : 433 443 . 15 Hertel O , Skj th C A , Frohn L M , et al . A ssessment of the atmospheri c nitrogen and sulphur inputs into the North Sea using a Lagrangian mode
24、l . Physics and Chemistry of the Earth , 2002 , 27( 35 : 1507 1515 . 16 Sanz M J , Carratal A , Gimeno C , et al . Atmospheri c nitrogen deposition on the east coast of Spain: relevance of dry deposi tion in semi - arid Mediterranean regions . Environmental Pollution , 2002 , 118( 2 : 259 272 . 17 L
25、ovett G M , Bowser J J , Edgerton E S . Atmospheri c deposition to watersheds in complex terrain. Hydrological Processes , 1997 , 11( 7 : 645 654. 18 Prospero J M , Barrett K , Church T , et al . Atmospheric deposition of nutrient s to the North At lanti c Basin . Biogeochemist ry , 1996, 35( 1 : 27
26、 73 . 19 Kinzig A P , Socolow R H . Human impacts on the nitrogen cycle . Physics Today , 1994, 47( 11 : 24 31 . 20 Neff J C , Holland E A , Dentener F J , et al . The origin , composition and rates of organi c nitrogen deposition : A missing pi ece of the nitrogen cycle ? Biogeochemist ry , 2002, 57( 1 : 99 136 . 21 Cornell S E , Ji ckells T D , Cape J N , et al . Organi c nitrogen deposition on land and coastal environments : a review of methods and data