长江干流沿线苔藓氮含量及同位素组成指示大气氮沉降特征研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杜陈军 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 郭庆军 |
| 关键词 | 苔藓 氮稳定同位素 来源解析 大气氮沉降 长江干流沿线 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 英文摘要 | 工业革命以来，人类活动排放至大气环境中的含氮化合物持续增加，并以大气沉降的形式进入地表，对生态环境产生了深远影响。苔藓类植物主要依靠从大气环境中吸收氮素，近年来利用苔藓氮含量及同位素组成指示大气氮沉降特征成为了研究热点。然而苔藓生境、季节差异和新老组织对比研究仍不十分明确，为苔藓评估大气氮沉降特征带来了一定的局限性。此外，利用苔藓氮含量与同位素组成定量解析区域大气氮沉降通量及来源的研究仍然不足。 本研究通过采集夏冬两季长江干流沿线的苔藓、降水和总悬浮颗粒物样品，对苔藓的氮含量及氮同位素组成、雨水和总悬浮颗粒物的氨氮和硝氮浓度及氮同位素组成进行分析测定。探索了苔藓生长基质、季节差异和新老组织氮含量与同位素组成特征。结合经验模型，量化了该区域不同生态系统大气氮沉降通量的时空分布规律。利用二端元和贝叶斯稳定同位素混合模型，解析了该地区不同生态系统大气无机氮沉降的氮同位素组成及其来源的贡献比例。该研究将为区域生态环境保护提供基础数据支撑及对策建议，主要取得以下研究结果： (1) 探索了不同生长基质、季节和新老组织苔藓氮含量及同位素组成的变化规律。夏季石生苔藓氮含量(1.8 ± 0.6%)显著高于夏季土生苔藓氮含量(1.6 ± 0.5%)，前者 δ 15N 值(-3.4 ± 2.3‰)显著低于后者(-2.1 ± 2.4‰)，前者氮含量与经 度(或海拔)的 R 2 值相比后者更高。两个季节苔藓氮含量和 δ 15N 值呈夏季 > 冬 季的特征，季节变化削弱了不同生长基质对苔藓氮含量及 δ 15N 值的影响。鲜活 组织氮含量(1.7 ± 0.7%)显著高于衰老组织氮含量(1.5 ± 0.7%)，前者 δ 15N 值(-5.3 ± 3.4‰)显著低于后者(-2.2 ± 5.1‰)，高海拔地区新老组织 δ 15N 值的变化幅度高 于低海拔地区。 (2) 明确了大气无机氮沉降通量的空间分布特征。长江干流沿线大气总无 机氮沉降通量平均值为 21.66 kg ha -1 yr -1 (范围：1.25 ~ 56.37)，空间上自西向东 逐渐增加，农田和城市高于森林和草地。NHx 沉降是主要的形式，NHx : NOy 比值的平均值为 3.75，空间上呈现出青藏高原(3.15 ± 1.51) < 上游(3.86 ± 1.64) <中游(3.99 ± 1.74) < 下游(4.01 ± 1.93)的特征。NHx 和 NOy 沉降通量平均值分别 为 16.13(范围：0.52 ~ 45.14)和 5.33 kg ha -1 yr -1 (范围：0.13 ~ 31.00)，长江上游的个别地区及中下游大片区域是 NHx 沉降的热点，而长江中下游局部(武汉、南京 和上海)周边是大气 NOy 沉降的热点区域。 (3) 估算了大气无机氮沉降的氮同位素组成。研究区所有生态系统中 NHx 沉降的氮同位素组成偏负，且在空间上自西向东呈现为青藏高原(-9.7 ± 3.2‰) > 上游(-11.6 ± 3.5‰) > 中游(-12.0 ± 3.6‰) > 下游(-14.2 ± 9.6‰)的特征，该值在 青藏高原呈现出森林 > 农田 > 草地的特征，而上中下游人为生态系统(农田和 城市)通常比森林更低。该地区 NOy 沉降的氮同位素组成偏正，与 NHx 沉降的 氮同位素组成在空间上呈相反的格局，该值在青藏高原地区呈现为森林 < 农田 < 草地的特征，上中下游人为生态系统(农田和城市)通常比森林更高。 (4) 解析了大气无机氮沉降的来源贡献比例。研究区燃烧源(66.72 ± 8.10%) 对NHx 沉降的贡献是挥发源(33.28 ± 8.10%)的 2 倍，挥发源自西向东逐渐增加，在上中游出现最大值，随后缓慢下降；生物质燃烧是上中下游农田和森林 NHx 沉降来源的最大贡献源，约占三分之一，而 5 个端元(汽车尾气、动物排泄物、煤炭燃烧、农业化肥施用和生物质燃烧)各占城市约五分之一。该地区化石燃料燃烧源(70.22 ± 18.67%)对NOy沉降的贡献是非化石燃料燃烧源(29.77 ± 18.68%) 的2倍多，煤炭燃烧是所有生态系统贡献最高的源，汽车尾气对上中下游城市NOy 沉降贡献有限。 |
| 学科主题 | 环境科学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 123 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184626]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杜陈军. 长江干流沿线苔藓氮含量及同位素组成指示大气氮沉降特征研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。