苔蘚組織氮含量和氮同位素探討江西省大氣氮沉降規(guī)律及大氣氮源.pdf

1、苔蘚植物因其特殊的形態(tài)結(jié)構和生物學性質(zhì)被廣泛應用于環(huán)境變化和大氣沉降的指示和監(jiān)測。穩(wěn)定同位素是辨識環(huán)境體系中物源走向,以及研究植物和環(huán)境關系的可靠技術。為了探討苔蘚作為監(jiān)測植物指示大氣氮污染的可行性,研究江西省大氣氦沉降的空間分布以及甄別大氣氮源。本論文結(jié)合苔蘚生物指示和穩(wěn)定氮同位素示蹤技術,利用苔蘚氮含量與氮同位素(δ15N)指示江西省大氣氮沉降狀況。作者在江西省城市、郊區(qū)、農(nóng)村采集了183個細葉小羽蘚(H.microphyllum(

2、Hedw.))樣品。通過測定不同環(huán)境下苔蘚氮含量,并結(jié)合目前所報道的苔蘚氮含量與大氣氮沉降之間的定量關系式,估算了江西省大氣氮沉降量。并應用苔蘚氮同位素(δ15N)顯著性差異分析,揭示了江西省大氣氮沉降的氮源以及氮沉降形式,以深化苔蘚植物環(huán)境監(jiān)測和在大氣氮沉降研究中的應用,為城市氮污染的防治提供地球化學依據(jù)。
　　 (1)不同環(huán)境下苔蘚氮含量與氮同位素(δ15N)組成特征
　　 通過對苔蘚氮含量的分析發(fā)現(xiàn),江西省苔蘚氮含

3、量在總體上呈現(xiàn)出贛東北區(qū)偏高,贛西南區(qū)較低的空間分布特征。對城市、郊區(qū)和農(nóng)村苔蘚氮含量進行t檢驗,發(fā)現(xiàn)不同下墊面環(huán)境下苔蘚氮含量之間存在顯著性差異(p<0.05),表現(xiàn)出城市苔蘚氮含量(2.95±0.06％)>農(nóng)村苔蘚氮含量(2.73±0.05％)>郊區(qū)苔蘚氮含量(2.56±0.76％)的變化規(guī)律。江西省城市及郊區(qū)苔蘚δ15N平均值的變化范圍為(-1.96±1.30‰～9.74±0.25‰),最低值出現(xiàn)在上饒市區(qū)(-9.74±0.25‰

4、),最高值出現(xiàn)在南昌市郊區(qū)(-1.96±1.30‰)。其中郊區(qū)苔蘚δ15N(-1.96±1.30‰～4.81±0.53‰)比城市苔蘚δ15N(-3.7±0.71‰～9.74±0.25‰)富集15N。且崇仁縣農(nóng)村地區(qū)苔蘚δ15N平均值在(-3.11±0.44‰～0.078±0.074‰)之間變化?？梢娊魇√μ\δ15N表現(xiàn)出城市偏負、農(nóng)村偏正的特征。說明城市和農(nóng)村受不同氮源的影響。
　　 (2)利用苔蘚氮含量估算江西省大氣氮沉降量

5、
　　 根據(jù)目前所報道的大氣氮沉降和苔蘚氮含量之間的定量關系式,可以采用苔蘚氮含量估算江西省地區(qū)的大氣氮沉降量。估算結(jié)果表明江西省大氣氮沉降量的均值變化范圍為(28.81kg·(hm2·a)-1～51.41kg·(hm2·a)-1),總體已經(jīng)超過最易受影響的陸地生態(tài)系統(tǒng)的氮沉降負荷值(5kg·(hm2·a)-1～10kg·(hm2·a)-1)。郊區(qū)大氣氮沉降量(33.26±10.88kg·(hm2·a)-1～34.57±8.75

6、kg·(hm2·a)-1)低于城市大氣氮沉降量(39.66±11.07kg·(hm2·a)-1～52.92±13.05kg·(hm2·a)-1)。本研究首次根據(jù)苔蘚氮含量量化了江西省大氣氮沉降水平,對大氣氮沉降生態(tài)環(huán)境影響的評價以及生態(tài)系統(tǒng)的保護具有重要意義。
　　 (3)苔蘚氮同位素(δ15N)示蹤江西省大氣氮沉降的主要來源和主要形態(tài)
　　 江西省城市、郊區(qū)和農(nóng)村苔蘚δ15N值分別為(-6.11±0.37‰、-3.75

7、±0.34‰、-0.74±0.16‰),三者之間存在著顯著性差異(p<0.001),表明該地區(qū)的大氣氮沉降存在不同的氮源。城市明顯偏負的苔蘚δ15N,主要反映大量城市排泄物和污水釋放的氨的影響。而郊區(qū)和農(nóng)村地區(qū)苔蘚δ15N偏正,主要指示農(nóng)業(yè)氨源對大氣氮沉降的貢獻。江西省苔蘚δ15N組成特征(城市貧15N、郊區(qū)和農(nóng)村富15N),反映了江西省地區(qū)大氣氮沉降以銨沉降(NHx)為主,NHx-N是大氣氮沉降中的主要氮形態(tài),而氧化態(tài)氮(NOx)的影