基于被动采样技术的青藏高原大气氮干湿沉降研究

The Tibetan Plateau (TP), known as “the third pole” and “Asian water tower”, is sensitive to the changes of climate and environment. Depositional matters that included nitrogen and other pollutants potentially impact on TP’s ecosystems and fresh water resource. Previous field observations of TP atmosphere mostly focused on chemical compositions in wet-deposition and snow/ice samplers, while scarcely examine the scavenging process of these chemical species in atmosphere, and renounce the long-term collections of wet-dry deposition. Thus, the objects of this project included three portions: 1) Apply the passive samplers to monitor wet and dry deposition of different nitrogenous species in TP areas, and assess their efficiencies; 2) Take nitrogen deposition as an example, performing the field observation of atmospheric deposition in the scavenging processes of rainfall, snow and dust events, which is potentially significant for understanding snow/ice chemistry and changing ecosystems in the TP; 3) Set up a collection net of nitrogenous species (TN, TON, TIN, NOx, NH3, NO3-, and NH4+) in wet-dry deposition, used passive sampling techniques, and thus attain to their depositional fluxes, sources, temporal-spatial patterns. In this research plan, the process monitoring of atmospheric scavenging is key for illustrate the chemical compositions of snow/ice and the change of environment in TP. Furthermore, the observing results of nitrogen deposition is essential, for an assessment of the current status of TP’s environment, and also for protecting TP’s ecosystems.

青藏高原被称为“地球第三极”和“亚洲水塔”，是环境与气候变化的敏感区域。大气氮等化学物质的沉降作用对该地区生态系统和淡水资源构成潜在的影响。目前该地区大气沉降研究局限在短期的湿沉降监测，缺失对干湿沉降清除过程的监测实验和全面系统的干湿沉降样品采集。本研究包括3部分：1）将被动采样技术运用于青藏高原大气氮干湿沉降观测研究，评估不同大气被动采样仪的适宜性；2）开展基于大气清除过程（降雨、降雪和降尘）的不同氮组分清除观测实验，以氮为例，揭示大气清除对冰冻圈环境的潜在影响；3）拟在代表性景观生态区，建立大气氮干湿沉降监测网络，获得不同形态氮（总氮，有机氮，无机氮、NOx、NH3、NO3-和NH4+）沉降的通量和时空特征，阐明其与潜在排放源和大气沉降条件的关系。本研究的开展有望揭示大气沉降过程对青藏高原雪冰化学和环境变化的重要意义，全面系统的氮沉降定量研究也将提高对青藏高原环境现状的科学认识

大气氮等化学物质是影响大气质量的关键化学物质，对青藏高原的生态系统和淡水资源有潜在的影响。但是在本项目开展前，该地区大气氮沉降研究局限在短期湿沉降监测，缺少长期且系统的野外监测与样品采集，妨碍了对该地区环境现状的科学理解。.基于本项目的原拟定研究内容和目标，本课题基本完成以下三方面内容。. 1）完成青藏高原地区大气氮干湿沉降监测台网（珠峰站、纳木错站、藏东南站、阿里站和拉萨站）架设及高原特殊大气环境下大气氮组分监测采集与实验分析的评估工作。获得该地区大气降水与颗粒物中水溶性无机氮组分（NO3-和NH4+）监测数据并将其与之前的相关观测结果整合，得到评估该地区大气氮及其沉降特征的第一手数据资料。. 2）完成针对高原人类活动区域-拉萨市地区大气降水及颗粒物中无机氮组分的浓度、组成及季节特征的监测-实验-数据分析工作。该结果为科学、定量的评估高原区域内部与外部人类排放的不同影响提供了基础数据支撑。. 3）完成青藏高原背景地区（珠峰站、纳木错站、藏东南站、阿里站）近地面大气颗粒物质量浓度水平、粒径分布特征、日变化与季节变化和空间分布特征的整合分析，形成完整的数据集。此数据源是科学评估青藏高原及亚洲内部背景地区大气环境现状的重要基础数据，对理解（近似）自然背景下不同生态区域自然排放的一般特征亦有潜在意义。. 本研究的结果增进了对青藏高原环境现状的科学认识，并已体现在相关科学评估报告中；对理解（近似）自然背景下的自然排放的有潜在意义；对理解大气沉降过程在青藏高原雪冰化学中扮演的角色亦有实际意义。