NSR论文揭示近三十年人类活动加剧氮沉降

发布时间:2021-4-9 0:11:39   点击数:
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水生生态系统的N来源主要通过陆地生态系统氮淋溶和大气活性氮沉降补充,其中非点源N输入达到4.73TgNyr-1占主导地位,但对淡水水体的直接Nr沉降还缺乏系统研究,尤其在N干沉降的方面。中国已成为全球最大的Nr排放国,Nr沉降的空间格局研究主要来自站点测量和大气化学迁移模型,但由于N沉降观测站点的覆盖范围有限以及缺乏干沉降数据,导致对内陆水体的N沉降研究存在不确定性。近三十年,中国建造了大量水坝,同时工业和农业活动的增加致使N在淡水中的停留时间减少并且流速降低,因此,水坝的作用是增加内陆水域的N浓度。中科院地理所高扬团队系统研究了N沉降的时空格局变化以及人类活动导致水流变化下对水生生态系统的N污染作用。中国内陆水域的总表面积从年代的平方公里增加到年代的平方公里,约占中国领土陆地面积的1.5%。河流面积增加了km2,其中长江流域和淮河流域的水面积分别为km2和km2,是中国河流密度最高的地区。同时,我国建造了多座水坝,总蓄水量约为亿立方米;深度超过15m的水坝只有个,总容量为亿立方米,占中国水库总容量的67%。辽河流域的径流调控度(DOR)为%,海河流域的DOR为%和黄河流域的DOR为%,而长江流域的DOR仅为26%,因此尽管在长江流域,珠江流域和东南流域修建了许多水坝,但对年均径流量的影响较小。

图1不同流域大坝数量(a)和大坝蓄水量(b)的统计,中国不同流域高15m的水坝分布(c)不同流域-年年径流量变化(d),以及年至年的水库容量与年径流量之比

从年代至年代,在海河和淮河中,氮沉降对河流氮浓度增加的贡献(?N)分别增加了55%和%。相反,在长江流域和珠江流域,氮沉降导致ΔN值较小。流域之间的?N差异主要反映了河流中水的停留时间不同,而不是沉降速率不同。近三十年湖泊的?N增加主要来自淮河流域,东南河流域和海河流域(分别为%,%和82%),这些流域都位于具有高沉降速率的工业化地区,大面积的湖泊增加了N沉降的输入量,而小面积的湖泊的陆上径流和地下径流使得沉降N的停留时间更长,这些过程有利于增加湖泊系统中的氮浓度。内陆水体中水库的ΔN值均为正值,最高的为淮河,海河和长江流域,分别为±6.5、±73.75和±2.2gm-3yr-1。长江流域水库的高DOR导致?N增加了23%,长江流域湖泊,河流和水库的?N总质量远高于其他地区。

图2氮沉降格局s(a),s(b)和s(c)(单位:mgNm-2yr-1)

图3氮沉降增加和大坝建设对内陆水中氮循环的影响机理

本研究为河海大学、北京大学、北京师范大学、法国气候与环境科学实验室、美国奥克拉玛大学以及德国卡尔斯鲁厄理工学院气象与气候研究所合作完成;论文的第一作者为中科院地理科学与资源研究所高扬研究员,共同通讯作者为高扬研究员、PhilippeCiais教授以及于贵瑞院士。论文于年发表在综合领域顶级期刊《NationalScienceReview》(IF=16.),本研究受到国家自然科学基金优秀青年基金项目()、中国科学院青年创新促进会等资助。

论文信息:

GaoY*,ZhouF,CiaisP*,MiaoCY,YangT,JiaYL,ZhouXD,KlausBB,YangTT,YuGR*.HumanactivitiesaggravatenitrogendepositionpollutiontoinlandwateroverChina.NationalScienceReview,,7,–.

论文源:




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