地理所在中國區域大氣氮、磷和酸沉降研究中取得進展

　　隨著中國經濟快速發展與能源消耗快速攀升，中國已成為全球氮沉降和酸沉降最重的區域之一；因此，如何科學地評估大氣氮沉降、酸沉降及其生態效應一直受到科學家和公眾的高度關注。在過去幾年中，中國科學院地理科學與資源研究所研究員于貴瑞帶領的研究小組采用聯網觀測與文獻數據整合并行的思路，開展了中國區域大氣氮、磷和酸沉降通量、時空格局以及影響因素的觀測與研究工作。

　　他們觀測從最初的站點（Sheng et al., 2012）、樣帶（Zhan et al., 2014），逐步拓展成基于CERN臺站為主的中國典型陸地生態系統大氣氮、磷、酸沉降聯網觀測網絡（如圖）。同時，研究小組制定了適用于聯網觀測的技術規范與操作規程，提高了數據的精度和可比性。基于實測數據，首次在全國尺度定量評估了中國區域大氣氮（濕）沉降的組分通量（Zhu et al., 2015； He et al, 2015）；并進一步觀測了中國區域磷沉降（Zhu et al., 2016a）、酸沉降（Yu et al., 2016）和重金屬沉降（Zhu et al., 2016b）。其中，中國大氣磷沉降格局是基于實測數據的磷沉降區域格局的全球首次報道。中國區域大氣濕沉降中的可溶性氮和磷的年平均沉降量分別為13.69 kg N ha–1 yr–1和0.21 kg P ha–1 yr–1，平均N:P（氮磷比）為77；基于化學計量學基本理論，首次提出不平衡的氮磷輸入可能強化生態系統磷限制效應（Zhu et al., 2016a）。

　　基于1980-2010年公開發表數據的分析表明，大氣（濕）氮沉降的全國平均值由11.11上升到13.87kg ha–1

　　yr–1，增加了近25%；大氣（濕）氮沉降從南方地區向西、北方向呈逐漸降低的趨勢（Jia et al., 2014）。同時，通過收集全球大氣氮干沉降觀測數據和OMINO2柱濃度數據，基于活性氮在大氣中的化學轉化原理，他們首次建立了直接利用遙感數據和地面數據評估全球干沉降的方法，并評估了2005-2014年全球及中國干沉降通量的空間格局及變化趨勢（Jia et al., 2016）。研究結果表明：中國大氣氮干沉降的年輸入總量為7.78 kg N ha–1

　　yr–1；其中，NO2、HNO3、NH4+、NO3–和NH3年沉降通量分別為0.67、1.15、0.28、0.07、5.61 kg N ha–1yr–1。

　　基于聯網觀測數據，中國自然生態系統降水pH整體范圍在4.10-8.25之間，均值為6.2；硫酸根沉降量均值為115.99 kg ha–1 yr–1；硝酸根沉降量均值為32.93 kg ha–1 yr–1。酸沉降程度由北向南逐漸增加，且華南和華中地區酸沉降情況最為嚴重。此外，自然生態系統酸沉降與社會經濟發展密切相關，并受降水量調控（Yu et al., 2016）。

　　快速的工業發展和城市化過程使得人們面臨著嚴峻的大氣重金屬污染問題。聯網觀測數據顯示：不同強度的污染源和影響因素使得站點尺度的重金屬濕沉降通量具有較大的分布范圍；Pb、Cd和Cr的沉降通量分布范圍分別為0.06 ~ 5.80 mg m–2 yr–1，0.03 ~ 0.95 mg m–2 yr–1，0.24 ~ 2.10 mg m–2 yr–1。此外，大氣重金屬濕沉降(總量)與土壤重金屬含量具有顯著的正相關關系（Pb和Cd），這表明某一地區的人類活動導致的重金屬排放可能對于該地區各個部分（大氣、水和土壤）都有負面影響。

　　上述研究獲得國家重點基礎研究發展計劃項目（2010CB833500）、國家自然科學基金項目（31290221、31570471）、中科院戰略性先導科技專項（XDA05050600）和中科院地理資源所可楨杰出青年人才項目（2013RC102）等項目的支持。