氮循环过程及机理

生态系统氮循环-氮循环过程及机理、气候变化陈书涛全球氮循环通量单位：1012gN/year；储量单位1012gNevapotranspirationrainfall/soilmoisture人类活动固氮量已超过自然过程固氮量氮循环过程改变的后果•富营养化•浮游生物的大量繁殖，往往使水体呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。由于海洋富营养化时，水体常呈现红色，故海洋富营养化被称为赤潮。而江河湖泊中的富营养化被称为水华。氮循环过程改变的后果•物种变化或消失Tilman，1987N肥增产N肥增加优势度，减少多样性氮循环过程改变的后果大气活性温室气体–NO+NO2(NOx):化石燃料燃烧•NO(高活性)烟雾，对流层O3形成•酸雨(NO2+OH-HNO3)–N2O:肥料施用量增加反硝化•增温潜势大(约为CO2的200倍,占大气增温总贡献的6%)•在对流层是化学惰性的，但在平流层会破坏臭氧氮循环过程改变的后果大气活性温室气体NH3:家畜,农田肥料施用,生物质燃烧大气活性气溶胶,空气污染,沉降,下风向N可利用性氮循环过程改变的后果•N沉降加速植物生长(C吸收)…到达某个临界值.•N饱和:可利用性超出需求–与森林生产力下降相关联(酸化产生的非直接的影响,如改变了对寒冷的耐受性•N饱和N损失“opening”oftheNcycle湿地生态系统氮循环农田生态系统氮循环海洋氮收支CodispotiandChristensen,1985Heineetal.MatthieuHeine人类对全球氮循环过程的扰动TheNERCGANEprogramme人类对全球氮循环过程的扰动TheNERCGANEprogramme•大气中的转化：以光化学氧化、催化氧化反应为主•例一：光化学烟雾（PhotochemicalSmog）–光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。–光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)。•例二：酸雨（AcidRain）大气中的转化光化学烟雾形成过程NO2（微量）NO2+UV→NO2NO2→NO+OO+O2→O3O3+NO→NO2+O2O3O3+HC→↓醛类及其它氧化物醛类复杂的有机化合物刺激眼睛NO汽车排气HCNO2太阳紫外光紫外光HC+O2+NO2+UV↓O3+甲醛+PAN+氧化产物O3PAN甲醛、丙稀醛等伤害植物伤害植物刺激眼睛刺激眼睛氧化产物聚合与核长大气溶胶光雾**NO过氧酰基硝酸酯类包括过氧乙酰硝酸酯(PAN)、过氧丙酰硝酸酯(PPN)、过氧丁基硝酸酯(PBN)及过氧异丁基硝酸酯(PisoBN)。其中含量最高、毒性最强的为PAN。自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质。酸沉降形成过程人类对全球氮循环过程的扰动TheNERCGANEprogramme人类对全球氮循环过程的扰动TheNERCGANEprogrammeThankyou!