陶亞南　李永慶

（陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站陜西西安710054）

淺析大氣氮沉降的基本特征與監(jiān)測方法

陶亞南李永慶

（陜西省環(huán)境監(jiān)測中心站陜西西安710054）

在工業(yè)持續(xù)發(fā)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(huán)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(huán)產(chǎn)生影響，引發(fā)環(huán)境風險。因此，要對氮沉降進行分析，使用科學的手段進行監(jiān)測。

大氣氮；沉降；監(jiān)測

在社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的情況下，氮氧化物、氮氣等物的排放量出現(xiàn)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(huán)境污染，讓土壤和水體發(fā)生酸化和富營養(yǎng)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(xiàn)出兩種形式，包括無機態(tài)和有機態(tài)，前者包括NH4+、NO2-可溶于水的粒子，也有一些氣態(tài)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(zhì)中揮發(fā)而出，后者則是在石油燃燒、生物體燃燒過程中產(chǎn)生。有機氮在沉降過程中表現(xiàn)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(tài)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(xiàn)有機氮，且來源復雜，通常來自于填土揮發(fā)、工農(nóng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)出季節(jié)性特點，夏季濕度相對較高，冬季溫度較低，導致出現(xiàn)的氮化物難以被分解，空氣中存在大量顆粒狀銨[3]。農(nóng)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(fā)性也就越強，沉降量自然升高。在秋冬季節(jié)氣溫寒冷的情況下，某些地區(qū)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(qū)域不會發(fā)生以上情況。如果安排專門人員長時間觀察，就會發(fā)現(xiàn)氮的沉降量呈現(xiàn)出一定的變化規(guī)律。

1.3對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響

在氮沉降量不斷變化的情況下，會對各種類型地區(qū)產(chǎn)生正面或負面影響。在土質(zhì)較差的區(qū)域，氮沉降能一直提供氮元素，讓土地的基本生產(chǎn)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(tài)環(huán)境進行觀察后，發(fā)現(xiàn)氮沉降能對植物生長情況等有一定影響。在一個森林生態(tài)系統(tǒng)中，如果氮能發(fā)揮限制因子的作用，那么增加的氮的沉降量就能提升養(yǎng)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(yǎng)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(fā)現(xiàn)，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(jiān)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(shù)據(jù)、精度等方面均有出色表現(xiàn)，在正式監(jiān)測中能發(fā)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(qū)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(jù)實際情況選擇合適的監(jiān)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(jié)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(xiàn)獨立操作。在發(fā)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(xiàn)干沉降樣本的收集。

2.2干沉降測定

在開展干沉降監(jiān)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(jiān)測時，可以使用優(yōu)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(jié)果被低估。也可利用差減法、推算法等展開此方面的監(jiān)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(tǒng)對總沉降進行測定。此系統(tǒng)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(tǒng)對沉降量直接進行測定。分析可知，此系統(tǒng)屬于半封閉系統(tǒng)，能對養(yǎng)分輸出起到阻擋作用，可對干、濕沉降和各種形態(tài)的氮實施監(jiān)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(fā)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(zhì)譜分析法的輔助下達成測定目的。

3　結(jié)語

大氣環(huán)境污染影響人們的生活質(zhì)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(jié)合監(jiān)測結(jié)果尋找減緩解大氣環(huán)境污染的方法。我國此方面工作尚不完善，要對現(xiàn)有手段進行改進，讓監(jiān)測質(zhì)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(huán)境科學學報,2014,34(12):3112-3118.

[2]廖忠鷺,李平,商栩.溫州典型地區(qū)大氣氮、磷沉降的城郊差異[J].浙江農(nóng)業(yè)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(tài)學報,2014,25(6):1592-1598.