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AG:温室气体氧化亚氮的产生与消耗机制

2014/09/10 来源:千人智库
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导读
氧化亚氮(N2O)是主要的温室气体之一,影响全球气候,对大气化学也有着重要作用。而海洋是大气中N2O的重要排放源,特别是在近岸海区,N2O的释放量尤为显著。

大气N2O的来源主要包括海洋、河川、土壤、沉积物和人类工农业生产的排放。氧化亚氮(N2O)是主要的温室气体之一,影响全球气候,对大气化学也有着重要作用。海洋作为大气中N2O的重要排放源,在近岸海区N2O的释放量尤为显著。

河口区是陆地、海洋与大气相互作用最为活跃、最为复杂的区域,亦是海洋向大气释放N2O的重要来源。研究表明,河口区水体中N2O饱和度很高,这主要是由于河口区域受人为活动影响较大,来自农田化肥的大量使用以及污水的排放向河口区域输入大量的有机氮和无机氮,且河口区域常存在着缺氧区,伴随着显著的硝化作用和反硝化作用发生,从而增加水体和沉积物中N2O的产量。硝化、反硝化作用是河口区域重要的生物地球化学过程。输入河口的氮约有一半通过反硝化作用以气体的形式释放到大气中,N2O作为硝化作用的副产物和反硝化作用的中间产物,在很多河口,往往出现高度的过饱和现象。

厦门大学环境与生态学院林华在汉斯《地球科学前沿》2014年6月期刊上发表的综述中指出,水体中N2O的产生或消耗受多种因素影响,DO、氮盐、压力、温度、盐度、pH值及浊度等皆会影响N2O浓度水平,其中DO含量被认为是生物N2O的产生或消耗主要的控制因素。文中强调,准确定量海-气N2O通量并掌握其在不同时空尺度变化过程及其调控机制是当前科学家们迫切解决的两大问题,准确定量高时空变异的区域(如近岸海域,河口和滨海湿地等)水-气N2O气体通量极度受限于缺乏现场快速连续观测技术的发展。

那么,如何检测近岸海区N2O数据?海洋N2O的生物作用过程会在N2O同位素值上有着清晰的信号体现。稳定同位素分析方法作为一把研究利器,已不断运用于揭示海洋N2O产生和消耗机制,区分硝化过程和反硝化不同过程对N2O的贡献,并可以根据同位素质量守恒原理来重新衡量海洋N2O源汇格局,降低海-气N2O通量估算的不确定性。波长扫描-光腔衰荡光谱技术作为一种新型的光谱检测方法,以超高灵敏度、精准度的实现N2O等温室气体浓度和同位素比值同步原位在线分析,媲美传统质谱仪,其体积小,携带方便,操作简易,快速分析的特性让野外及大面积海洋N2O走航观测的需求得以实现。这一光谱技术在未来将成为应用趋势,用于在线获得海洋高时空分辨率的溶解N2O浓度及其同位素数据,以降低海洋N2O气体收支估算的不确定性,并厘清其源汇的控制机制与循环过程。

原文链接:http://www.hanspub.org/Journal/PaperInformation.aspx?paperID=13679

备注:本文由龚珊编译,本文版权属于汉斯出版社,转载请注明出处。

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