有机氮沉降研究现状简述

朱圣洁

（广东环境保护工程职业学院 广东佛山 528216）

表1 全球有机氮报道[2] （μmol/L）

1 前言

氮作为蛋白质的主要组成成分，是生物体的主要营养元素之一，大气氮沉降作为氮素循环的重要组成部分，已经被证明对海洋生态系统、湖泊生态系统、河流生态系统、河口生态系统、近岸海域、森林生态系统、农业生态系统等有重要的影响。有机氮是大气氮沉降的重要组成部分，目前越来越受到各国研究者的关注。

2 大气有机氮种类及其对环境的影响

有机氮在自然界中有丰富的存在形式，造成了大气氮沉降中的有机氮成分的复杂多样。Neff等[1]把有机氮分为了三类，分别为：organicnitrates、reducedAON和biological/terrestrialAON。随着对有机氮研究的重视和研究的深入，Cornell[2]更详细的指出：肽及可溶性自由氨基酸可以占20%～50%，胺可以被检出，尿素对有机氮的贡献应地而异，比例变化可以从10%到100%，云水里面包含被氧化的脂肪化合物。虽然如此，人们对于重点测定有机氮的哪些成分仍然没有达成共识。造成这种现象的原因，一是有机氮成分复杂，随时间变化快；二是不同下垫面情况下有机氮成分差距大。

大气有机氮沉降，除了和无机氮一样对环境产生氮饱和污染外，也有其自身的对环境影响的特点。降水中往往含有丰富的尿素和氨基酸，这些小分子物质是潜在的活化物质，可以激发一些能引起环境退化的潜伏物。含有氮的芳香族联苯有不同程度的毒性，对植物特别是浮游生物有毒害作用。同时有机氮在气溶胶和云的构成中也扮演着重要角色。云和气溶胶有机氮和一些物质的再活化过程有关也可以传输某些物质。有机氮也是一些人为或自然排放物的归宿，最为常见的是铵态氮和硝态氮很容易和烃结合，形成尿素和硝酸烃类物质；另外还有生物有机碳和NOX的反应、烟尘和NOX和的反应等。

3 大气有机氮沉降国外研究现状

国外对大气有机氮有着较长的研究历史，早在1905年就有关于有机氮的报道。到了上世纪70年代，随着大气污染加剧，各国政府推动了大气污染物研究。有机氮作为大气氮循环的组成部分，也包含在研究中，到2011年已经有160个独立研究报道了他们的研究成果[2]，在这些研究中主要以降水为研究对象的湿沉降为主，也有少部分的干沉降研究。即使如此这些研究仍旧是孤立和零散的，对于有深度和有说服力的研究来说，数据仍然不够。最

Cornell[2]对世界各区域的有机氮研究统计结果如表1。从表中可以看出有机氮的研究在北美和欧洲开展得最多。各区域有机氮的浓度变化范围在5.5-117μmol/L，平均值22μmol/L；其中中国有机氮浓度远高于其他国家和地区，其值高达117μmol/L，是世界平均水平的5.3倍，反应中国有机氮污染的形势的严峻。虽然各个地区和国家有机氮浓度表现千差万别，但有机氮占总氮的比例却能和世界平均水平30%保持在一个较小的差距内，准确的说这个比例可以保持在20%到40%之间。表中给出的数据变化范围在10%和42%之间，而75%以上的地区和国家比例在24到42%之间。这种结果是建立在对某个大区域充分的、长时间的研究上的，在研究较少的区域，其比例值就会和30%差距较大；反之，所作的研究越多、时间跨度越长、区域类型多样，有机氮比例就越接近于30%，如北美和欧洲分别为35%和25%。

4 大气有机氮沉降国内研究现状

国内研究涉及有机氮研究的文章数量较少，这里进行了统计，其中三篇只做了简单报道。对有机氮有较全面的报道的有以下几篇。Zhang等的文章[3]从有机氮和铵态氮、硝态氮的关系入手，较早的给出了中国有机氮沉降有人为源影响的证据。该研究的站点分布地域范围广，其研究区域有机氮平均浓度为111μmol/L，占总氮比例约为30%。Fang等[4]的文章则报道了2005年位于我国南方的鼎湖山自然保护区森林下垫面有机氮沉降状况，并且关注针叶林、针阔混交林、季风常绿阔叶林等不同类型的森林，收集了纯降水、穿透雨和森林地表径流三种类型的水样。他的观测指出我国南方森林地带的可溶性有机氮占总氮比例为36%，和我国北方近似。文章发现有机氮和氨氮和硝态氮的均不存在显著相关，表明鼎湖山有机氮和无机氮来自不同的源。该文章同时也指出，有机氮污染广泛的存在于大气污染严重的区域，我们有必要对此进行研究。陈能汪等[5]研究了福建省九龙江流域的氮沉降，从他的文章我们可以看到九龙江流域有机氮浓度大约为1.00mg/L，变化范围在0.74~1.61mg/L之间。由于站点数量足够（17个）且分布合理，陈能汪等利用GIS空间差值技术，给出了流域大气氮湿沉降的沉降量曲面，发现大气氮湿沉降量最大的地方并不是氮排放最严重的地方，这可能和大气输送有关。

5 结语

有机氮沉降在氮沉降中的比重不断提高，平均可以达到20%～40%，部分区域的影响力已超过干沉降。目前对有机氮种类的已有一定认识，但对主要成分还未能达成共识，主要是因为有机氮来源多样。国外对有机氮沉降的研究开展较早，受污染程度也较国内低。国内研究有机氮沉降的文章较少，但取得了一定成果。综合国内外，我们实际已掌握了大量的有机氮沉降观测数据，但对于有机氮的来源仍不甚清晰，是未来有机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]陈能汪,洪华生,张珞平.九龙江流域大气氮湿沉降研究[J].环境科学,2008,29(1):38-46.