《研究发现有机氮气溶胶有助于全球大气氮沉降》

  • 来源专题:大气污染防治与碳减排
  • 编译者: 李扬
  • 发布时间:2023-10-16
  •    近日,南方科技大学环境科学与工程学院教授傅宗玫团队与香港科技大学环境学部教授郁建珍团队合作,在《国家科学评论》发表最新研究成果。研究团队揭示了大气有机氮是部分“氮受限”生态系统的重要外部氮源,且其生态环境效应可能随着全球变暖和人为氮氧化物减排而扩大,为定量理解大气有机氮来源和生态环境效应奠定了重要的科学基础。

       在该研究中,科研人员构建了全球大气气态和颗粒态有机氮模型,并定量评估了全球大气有机氮来源、组分、浓度分布及对大气总氮沉降的贡献。研究表明,全球大气有机氮沉降通量为每年26 TgN,主要为颗粒态有机氮沉降。大气有机氮气溶胶主要来自野火排放、海洋排放及二次液相生成,全球大气有机氮气溶胶沉降约占大气总氮沉降的19%,但是在生物质燃烧下游,其占比可达40%至80%。

      该研究估计全球大气有机氮沉降量为每年26TgN,其中绝大部分为颗粒态有机氮沉降,分别来自野火、海洋排放和液相生成。大气有机氮气溶胶沉降约占全球大气总氮沉降通量的19%。该研究提出的模式成功模拟了南亚、东亚、西欧、非洲和南美洲热带森林,以及北美和西伯利亚北方森林观测到的高有机氮沉降通量,反映野火燃烧和人为源是陆面大气有机氮沉降的主要贡献来源。

  • 原文来源:https://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2023/10/2023101610103567987637.shtm
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    • 编译者:liguiju
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    • 海洋是地球系统中最大的碳库。自工业革命以来,人类活动排放的二氧化碳约有三分之一被海洋吸收。了解控制海洋和大气之间碳交换的过程是预测二氧化碳对气候变化、海洋酸化、海洋生物和社会未来影响的关键。 巴塞罗那自治大学环境科技研究所(Institute of Environmental Science and Technology of the Universitat Autònoma de Barcelona,ICTA-UAB)领导的一项研究发现,大气和海洋之间的碳交换受到一组独特的光合作用浮游生物的高度调节,这种浮游生物被称为球石藻。这些生活在海洋阳光照射层中的常见微生物形成了碳酸钙矿物,并且在海洋CaCO3的生产中占主导地位。 球石藻是微小的藻类,其尺寸小于百分之一毫米,是水生食物网的基础,通过钙化和光合作用调节大气中的CO2水平。研究表明,球石藻占海洋表层CaCO3总产量的90%,在控制海洋化学和CO2方面发挥着关键作用。该研究强调了另外两个主要的浮游生物钙化类群(即浮游动物(翼足类)和有孔虫)在调节大气CO2方面的次要作用。大部分CaCO3并没有沉入深海,而是在接近海面的地方溶解,在那里碳更容易与大气交换。这种广泛的浅层溶解现象解释了卫星观测/生物地球化学模型得出的CaCO3产量与浅层沉积物颗粒沉降估计值之间的明显差异。这一发现表明浅层CaCO3溶解驱动过程是了解浮游钙化物在调节大气CO2中的关键作用。大量CaCO3在海洋表面溶解表明海洋和大气之间的碳交换比我们最初想象的要复杂得多。在更好地了解驱动这种浅层溶解的过程之前,很难预测未来海洋将如何吸收碳。(张灿影  编辑)
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    • 编译者:liguiju
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    • 近日,国际期刊Marine Pollution Bulletin刊发中国科学院海洋生态与环境科学重点实验室宋金明、袁华茂团队关于海洋大气有机碳沉降的最新研究成果,解析了胶州湾大气溶解有机碳和颗粒有机碳的湿沉降过程及其潜在的复杂生态环境效应,研究结果对深入认识近海和海岸带有机碳的生物地球化学循环及海洋碳增汇具有重要科学价值。 有机碳(OC)作为大气的重要成分对全球气候、区域环境空气质量以及人类健康等有广泛而深远的影响,是当今全球变化领域的研究热点。以降水为代表的湿沉降过程是OC从大气中清除的主要方式。此外,在近海区域,作为海洋OC的重要输入途径之一,大气沉降尤其是湿沉降在降低大气OC浓度的同时也可能在海洋碳循环中发挥着不可忽视的作用,并最终影响海洋碳源汇强度。然而,目前对海洋大气有机碳沉降特征、来源及其在近海碳循环中的作用仍不明晰。 该研究选择我国北方受自然变化和人类活动双重影响显著的典型城市化半封闭海湾——胶州湾,对其大气OC湿沉降过程开展了四年(2018年9月至2022年8月)的长时间序列观测,综合分析了溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)在降水中的丰度、来源和沉降特征,并初步探讨了有机碳沉降入海后对近海碳循环及海洋碳汇的影响。 结果表明,胶州湾大气降水中POC和DOC的雨量加权平均(VWM)浓度分别为0.38和2.06 mg L-1(以碳计,下同),以溶解态占主导,季节变化显著,与气象因素(降水量)、气团来源和传输方向以及源排放强度密切相关。尽管二者在年际变化上均呈下降趋势,但与国内外相关海域相比仍处于较高水平,反映了高强度人类活动对胶州湾大气环境的显著影响。多种源解析方法联用结果显示,降水中POC的主要来源是化石燃料燃烧(42.8 %)以及C3植物生源和燃烧源排放(40.7 %)。计算得到胶州湾大气OC的年平均湿沉降通量达2.67 g m-2,可为胶州湾提供986.6 t·yr-1的OC,其中具备生物可利用性的DOC约为506.3 t·yr-1,可支持75.9 t·yr-1的细菌有机碳,促进次级生产力的增长。此外,来自降水的惰性溶解有机碳(RDOC)的沉降可能会贡献海洋RDOC碳库,增强海洋碳封存,具有碳增汇潜力,可望成为助力国家“碳中和”目标实现的新途径,对此需加强关注并深入探究。 论文第一作者为硕士研究生冯辰龙,通讯作者为邢建伟副研究员和袁华茂研究员,研究得到了山东省自然科学基金、国家自然科学基金和中国科学院海洋研究所“汇泉青年学者”人才项目联合资助。 相关论文链接如下: Chenlong Feng, Jianwei Xing, Huamao Yuan, Jinming Song, Xuegang Li, Tianrong Zhan, Jun Ma. Organic carbon in wet deposition of an urbanized coastal bay, North China: Flux, sources and biogeochemical implications. Marine Pollution Bulletin, 2024, 201: 116158. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2024.116158