陕西省不同生态区大气氮沉降及酸雨监测

论文摘要

含氮化合物从大气中移出并降落到地表的过程称为大气氮素沉降,其是氮素生物地球化学循环非常重要的环节之一。近年来,由于受人类活动的影响,排放到大气中的活性氮急剧增加,最终这部分氮素又以干湿沉降的形式返回到陆地或水体表面。大气氮沉降不仅是农业和环保研究的重要内容,并且在大气化学中也占有举足轻重的地位。酸雨一般是指pH<5.6的降水。由于工农业的快速发展造成了酸雨出现频率的逐年增高,同时也引起了一系列的环境问题,例如水体富营养化、土壤酸化等,这些问题对生态系统的危害以及对人类健康的影响已经成为举世瞩目的重大问题。陕西省位于我国东部湿润与西部干旱的交界处,是中国唯一真正意义在生态和气候上跨越南北的省份。近年来陕西省水土流失严重,沙尘暴经常发生,生态环境脆弱,因此关于大气氮沉降和酸沉降的系统化研究既有利于充分利用环境养分,又为环境监测和评价提供基础数据。本文利用自动化监测仪器、盆栽试验以及长期定位试验对陕西省不同生态区大气氮沉降、酸沉降及降水成分进行了初步监测,取得的主要研究结果如下:1.利用降雨降尘采样器得到2008年各生态区总无机氮（TIN）沉降量为8.25-16.12 kg·hm-2,其中以地处长城沿线风沙草原生态区的榆林地区最小,渭河谷地农业生态区的杨凌地区最大。榆林、洛川、西安、杨凌以及安康地区NH4+-N沉降量分别为3.10、3.66、8.60、9.14和9.96 kg·hm-2;NO3--N沉降量分别为5.15、7.54、6.29、6.98和5.66 kg·hm-2。榆林、洛川地区NO3--N沉降量大于NH4+-N沉降量,而西安、杨凌以及安康地区NH4+-N沉降量大于NO3--N沉降量,而NH4+-N主要来自于农业,说明农业发达地区施用了大量的氮肥。各生态区输氮量以湿沉降为主,达6.57-14.43 kg·hm-2,占总输氮量的79.6%-92.3%,干沉降输氮量为1.19-2.74 kg·hm-2,均显示出一定的时间变异性。受降雨量影响,湿沉降量在降雨量大的夏秋季较高,降雨量小的冬春季较低;干沉降量则与之相反,可能是由于雨水的冲刷作用和冬春季节扬尘天气较多引起的。2.通过采集PM10颗粒物得到2008年4月-2009年3月陕西关中地区NH4+-N平均沉降浓度为7.56μg·m-3,NO3--N平均沉降浓度为4.65μg·m-3,各个月份NH4+-N的平均沉降浓度均大于NO3--N;总无机氮沉降量为9.22 kg·hm-2,其中NO3--N和NH4+-N分别占总无机氮沉降量的38.1%和61.9%。3.利用盆栽试验监测得到2008年5-9月以及2009年5-10月陕西关中地区大气氮沉降总量分别为20.6 kg·hm-2和21.4 kg·hm-2,同期,通过降雨降尘采样器监测得到的大气总无机氮沉降量仅为盆栽试验观测值的二分之一左右。通过长期定位试验得到陕西关中地区大气总氮年均沉降量约为40 kg·hm-2·a-1,总氮沉降量也大于本文仪器观测值,这表明,除了无机氮沉降外,气体干沉降以及有机氮沉降对总氮沉降的贡献作用不容忽视。4.2008年各监测点降雨量为333.7-1020.9 mm,pH年均值为4.96-5.91,酸雨出现频率在14.3%-21.2%之间,其中西安地区最高,杨凌地区最低。各监测点降水样品电导率平均值为0.133 mS·cm-1,NO3-和Ca2+是浓度最高的阴、阳离子。和南方酸雨地区相比,陕西省不同生态区酸雨出现频率较低,但是诸离子含量较高,大气污染程度比较严重。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 大气氮沉降
• 1.1.1 大气氮沉降种类及来源
• 1.1.2 国内外研究进展
• 1.1.3 大气氮沉降在不同生态系统中的响应
• 1.2 酸雨
• 1.2.1 我国酸雨现状
• 1.2.2 酸雨成因及来源
• 1.2.3 酸雨危害
• 1.2.4 酸雨控制对策
• 第二章 利用降雨降尘自动采样器对陕西省不同生态区大气氮素沉降的观测研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 研究地点与时段
• 2.1.2 样品采集与分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 大气氮素沉降的空间变异
• 2.2.2 大气氮素沉降的时间变异
• 2.2.3 大气氮素湿沉降的年均浓度和沉降量
• 2.2.4 大气氮素干沉降量
• 2.3 小结
• 第三章 利用大流量颗粒物采样器对陕西关中地区大气氮素干沉降的观测研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 研究地点与时段
• 3.1.2 样品采集与分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 大气氮素干沉降浓度动态变化
• 3.2.2 大气氮素干沉降量估算
• 3.2.3 大气氮素干沉降量和PM10 沉降量之间的关系
• 3.3 小结
• 第四章 大气氮沉降总量估算
• 4.1 盆栽试验
• 4.1.1 材料与方法
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 长期定位试验
• 4.2.1 材料与方法
• 4.2.2 结果讨论
• 4.3 小结
• 第五章 陕西省不同生态区酸雨监测及降水成分分析
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 研究地点与时段
• 5.1.2 样品采集与分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 降水酸度和酸雨出现频率
• 5.2.2 降水化学成分年平均浓度
• 5.2.3 降水样品中的离子平衡
• 5.2.4 降水样品中主要离子的相关关系
• 5.3 讨论
• 第六章 结论、创新点与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究特色与创新点
• 6.3 研究展望与建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介