有機氮沉降研究現狀簡述

朱圣潔

（廣東環境保護工程職業學院 廣東佛山 528216）

表1 全球有機氮報道[2] （μmol/L）

1 前言

氮作為蛋白質的主要組成成分，是生物體的主要營養元素之一，大氣氮沉降作為氮素循環的重要組成部分，已經被證明對海洋生態系統、湖泊生態系統、河流生態系統、河口生態系統、近岸海域、森林生態系統、農業生態系統等有重要的影響。有機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注。

2 大氣有機氮種類及其對環境的影響

有機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氮成分的復雜多樣。Neff等[1]把有機氮分為了三類，分別為：organicnitrates、reducedAON和biological/terrestrialAON。隨著對有機氮研究的重視和研究的深入，Cornell[2]更詳細的指出：肽及可溶性自由氨基酸可以占20%～50%，胺可以被檢出，尿素對有機氮的貢獻應地而異，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，人們對于重點測定有機氮的哪些成分仍然沒有達成共識。造成這種現象的原因，一是有機氮成分復雜，隨時間變化快；二是不同下墊面情況下有機氮成分差距大。

大氣有機氮沉降，除了和無機氮一樣對環境產生氮飽和污染外，也有其自身的對環境影響的特點。降水中往往含有豐富的尿素和氨基酸，這些小分子物質是潛在的活化物質，可以激發一些能引起環境退化的潛伏物。含有氮的芳香族聯苯有不同程度的毒性，對植物特別是浮游生物有毒害作用。同時有機氮在氣溶膠和云的構成中也扮演著重要角色。云和氣溶膠有機氮和一些物質的再活化過程有關也可以傳輸某些物質。有機氮也是一些人為或自然排放物的歸宿，最為常見的是銨態氮和硝態氮很容易和烴結合，形成尿素和硝酸烴類物質；另外還有生物有機碳和NOX的反應、煙塵和NOX和的反應等。

3 大氣有機氮沉降國外研究現狀

國外對大氣有機氮有著較長的研究歷史，早在1905年就有關于有機氮的報道。到了上世紀70年代，隨著大氣污染加劇，各國政府推動了大氣污染物研究。有機氮作為大氣氮循環的組成部分，也包含在研究中，到2011年已經有160個獨立研究報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，數據仍然不夠。最

Cornell[2]對世界各區域的有機氮研究統計結果如表1。從表中可以看出有機氮的研究在北美和歐洲開展得最多。各區域有機氮的濃度變化范圍在5.5-117μmol/L，平均值22μmol/L；其中中國有機氮濃度遠高于其他國家和地區，其值高達117μmol/L，是世界平均水平的5.3倍，反應中國有機氮污染的形勢的嚴峻。雖然各個地區和國家有機氮濃度表現千差萬別，但有機氮占總氮的比例卻能和世界平均水平30%保持在一個較小的差距內，準確的說這個比例可以保持在20%到40%之間。表中給出的數據變化范圍在10%和42%之間，而75%以上的地區和國家比例在24到42%之間。這種結果是建立在對某個大區域充分的、長時間的研究上的，在研究較少的區域，其比例值就會和30%差距較大；反之，所作的研究越多、時間跨度越長、區域類型多樣，有機氮比例就越接近于30%，如北美和歐洲分別為35%和25%。

4 大氣有機氮沉降國內研究現狀

國內研究涉及有機氮研究的文章數量較少，這里進行了統計，其中三篇只做了簡單報道。對有機氮有較全面的報道的有以下幾篇。Zhang等的文章[3]從有機氮和銨態氮、硝態氮的關系入手，較早的給出了中國有機氮沉降有人為源影響的證據。該研究的站點分布地域范圍廣，其研究區域有機氮平均濃度為111μmol/L，占總氮比例約為30%。Fang等[4]的文章則報道了2005年位于我國南方的鼎湖山自然保護區森林下墊面有機氮沉降狀況，并且關注針葉林、針闊混交林、季風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氮占總氮比例為36%，和我國北方近似。文章發現有機氮和氨氮和硝態氮的均不存在顯著相關，表明鼎湖山有機氮和無機氮來自不同的源。該文章同時也指出，有機氮污染廣泛的存在于大氣污染嚴重的區域，我們有必要對此進行研究。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。由于站點數量足夠（17個）且分布合理，陳能汪等利用GIS空間差值技術，給出了流域大氣氮濕沉降的沉降量曲面，發現大氣氮濕沉降量最大的地方并不是氮排放最嚴重的地方，這可能和大氣輸送有關。

5 結語

有機氮沉降在氮沉降中的比重不斷提高，平均可以達到20%～40%，部分區域的影響力已超過干沉降。目前對有機氮種類的已有一定認識，但對主要成分還未能達成共識，主要是因為有機氮來源多樣。國外對有機氮沉降的研究開展較早，受污染程度也較國內低。國內研究有機氮沉降的文章較少，但取得了一定成果。綜合國內外，我們實際已掌握了大量的有機氮沉降觀測數據，但對于有機氮的來源仍不甚清晰，是未來有機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].環境科學,2008,29(1):38-46.