天津大学氮同位素研究团队通过分析全球大气颗粒物硝酸根(NO3-)的氮同位素观测数据及其海陆差异,并结合其他已知数据,获得了陆地和海洋微生物NOx排放的通量,及其在全球总NOx排放中的占比。结果表明,微生物氮循环贡献了相当比例的NOx排放,需要得到更多关注。
相关成果发表于《国家科学评论》(National Science Review,NSR),天津大学地球系统科学学院宋韦副教授为第一作者、刘学炎教授为通讯作者,美国康奈尔大学Benjamin Z. Houlton教授和天津大学刘丛强院士为合作作者。
工业革命以来,人类活动导致大气氮氧化物(NOx)的排放和沉降快速、持续增加,助长了一系列负面的环境和生态问题。已知的大气NOx主要来源包括:化石源(以煤和石油燃烧为主)、生物质燃烧(自然火灾、秸秆燃烧等)和微生物氮循环。在这三者之中,微生物氮循环所排放的NOx数据尚处于不完整或缺失状态,导致全球NOx排放通量存在较大不确定性,影响相应减排策略的制定和实施。具体来说:
在陆地环境,已有针对自然土壤和农业土壤微生物NOx排放的观测和模拟,但是对于其他基质(如河流、湖泊、沼泽等地表水)和排放源(如废水、水处理系统、固体废弃物)的微生物NOx排放,目前还很难进行较准确和全面的观测。
在海洋环境,微生物NOx排放仅有零星观测,通量缺失,以至于海上燃油一直被认为是海洋NOx排放的主导来源。
基于上述问题和背景,天津大学氮同位素研究团队首先分析全球大气颗粒物硝酸根(NO3-)的氮同位素观测数据及其海陆差异,获得了来自海洋排放贡献的大气颗粒物NO3-的氮同位素信号(见下图)。
该研究填补了海洋微生物NOx排放的数据空白,更新了陆地和全球的微生物NOx排放通量,表明微生物氮循环对全球NOx排放具有重要贡献,在当前和未来大气NOx减排政策制定和环境气候效应评估中应该予以考虑。
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