淺析大氣氮沉降的基本特征與監測方法

陶亞南　李永慶

（陜西省環境監測中心站陜西西安710054）

淺析大氣氮沉降的基本特征與監測方法

陶亞南李永慶

（陜西省環境監測中心站陜西西安710054）

在工業持續發展的情況下，含氮化合物不斷被排放到大氣中，造成大氣氮沉降量上升。大氣氮沉降是自然環境中氮的主要來源，這些氮以干、濕沉降兩種方式沉降到地表，進入土地和水體中，對氮素的循環產生影響，引發環境風險。因此，要對氮沉降進行分析，使用科學的手段進行監測。

大氣氮；沉降；監測

在社會經濟持續發展的情況下，氮氧化物、氮氣等物的排放量出現一定程度的增長。如果進入空氣的活性含氮化合物的量超過一定程度就會導致環境污染，讓土壤和水體發生酸化和富營養化等情況，負面影響嚴重。

1　大氣氮沉降的特點

1.1沉降方式

大氣氮在沉降過程中表現出兩種形式，包括無機態和有機態，前者包括NH4+、NO2-可溶于水的粒子，也有一些氣態成分，比如NO2、NH3等[1]。但是，氮沉降的主要組成部分是NH4+-N和NH4+-N，前者是從土壤、家畜糞便等物質中揮發而出，后者則是在石油燃燒、生物體燃燒過程中產生。有機氮在沉降過程中表現出的機理較為復雜，構成成分較多，通常分為有機硝酸鹽、還原態有機氮和生物有機氮。當前，研究的焦點集中在濕沉降，在降雨過程中，其中的水溶性有機氮的含量大致占總體的30%。之前的研究僅限于無機氮，導致氮沉降總量被大幅度低估，干濕沉降中均會出現有機氮，且來源復雜，通常來自于填土揮發、工農產業生產等[2]。

1.2隨時間的推進而變化

氮沉降量會隨著時間變化產生相應變化，此種情況主要受到排放源強度、外部干擾等因素的影響。城市的機動車會排放尾氣，主要集中在上、下班的車輛通行高峰期，氮化物排放量快速上升，光照強度越高，排放量上升越明顯。其排放量的變化也會呈現出季節性特點，夏季濕度相對較高，冬季溫度較低，導致出現的氮化物難以被分解，空氣中存在大量顆粒狀銨[3]。農耕活動、燃煤供暖等情況也是導致氮沉降的一個重要因素，在肥料使用量增加的情況下，NH3的揮發性也就越強，沉降量自然升高。在秋冬季節氣溫寒冷的情況下，某些地區燃煤活動增多，沉降量也會隨之上升，氣候常年較為溫暖的區域不會發生以上情況。如果安排專門人員長時間觀察，就會發現氮的沉降量呈現出一定的變化規律。

1.3對生態環境產生影響

在氮沉降量不斷變化的情況下，會對各種類型地區產生正面或負面影響。在土質較差的區域，氮沉降能一直提供氮元素，讓土地的基本生產能力得到提升，但如果沉降量超過一定限度，就會導致較多的負面影響。對森林、草地等位置的生態環境進行觀察后，發現氮沉降能對植物生長情況等有一定影響。在一個森林生態系統中，如果氮能發揮限制因子的作用，那么增加的氮的沉降量就能提升養分的利用率，讓植物的生長的更加快速，但如果氮的量超過正常限度，也會導致養分失衡，導致植物的生長過程受到干擾。在對各種類型的草地實施觀察后發現，增加一定的氮沉降量能促進草的生長，但過量也會造成生物多樣性受到負面影響。

2　大氣氮沉降的監測方式

當前，開展此方面研究通常采用主動和被動兩種方式。前者獲得的數據、精度等方面均有出色表現，在正式監測中能發揮較大作用，使用受到較大限制。如果研究范圍較大，涉及各個地區的研究，采取被動式的研究方法較為合理。

2.1濕沉降處理

對濕沉降而言，要依據實際情況選擇合適的監測工具。雨量器最初是用來觀察氣象降水情況，具有操作便利等特點，能在實際應用中節省成本。敞口容器在使用時會受到干沉降的影響，因此也可稱為混合沉降。降雨降塵自動收集設備能對干、濕兩種沉降實現獨立操作。在發生降雨時，在傳感器的支持下，開始收集濕沉降樣本，在平時不用時，可以實現干沉降樣本的收集。

2.2干沉降測定

在開展干沉降監測時，使用替代面法，能直接用于干沉降的操作。在收集樣本時，會在積塵缸中留存5cm高的蒸餾水，遇到降雨就會封蓋，在雨停后就會自動過濾，對其中的含氮量進行測定。在森林中進行干沉降的監測時，可以使用優勢種葉片當作代用面，收集完畢后直接放在交換液中，對液體濃度進行測定，同時計算出葉片面積，獲得沉降通量。但是此方法僅能對直徑在2μm以上的沉降部分進行處理，無法對氣體等形式的沉降開展操作，通常會導致測試結果被低估。也可利用差減法、推算法等展開此方面的監測，限于篇幅，不再贅述。

2.3總沉降處理

可使用綜合定氮系統對總沉降進行測定。此系統在使用時，通常以盆栽試驗為基礎展開實驗，使用土壤-植物系統對沉降量直接進行測定。分析可知，此系統屬于半封閉系統，能對養分輸出起到阻擋作用，可對干、濕沉降和各種形態的氮實施監測。也需要開展長時間定位施肥試驗。對無機氮進行測定時，以往使用納氏試劑光度法等，新發展出的離子色譜法等效果較佳。對有機氮的測定通常使用差減法與直接法，前者較為常用，后者常在質譜分析法的輔助下達成測定目的。

3　結語

大氣環境污染影響人們的生活質量，需要采取積極措施進行處理。因此，要對氮沉降進行研究，結合監測結果尋找減緩解大氣環境污染的方法。我國此方面工作尚不完善，要對現有手段進行改進，讓監測質量達到較高水平。

[1]皮子坤,賈廷貴,宮福強,等.基于CMAQ模型的大連市大氣氮濕沉降模擬研究[J].環境科學學報,2014,34(12):3112-3118.

[2]廖忠鷺,李平,商栩.溫州典型地區大氣氮、磷沉降的城郊差異[J].浙江農業科學,2015,56(1):123-126.

[3]岳平,宋韋,李凱輝,等.天山中部巴音布魯克高寒草原大氣無機氮沉降[J].應用生態學報,2014,25(6):1592-1598.