1、甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 的含量研究XX（ XXX 大 学 XX 学 院 兰 州 730070）摘要：本文研究通过测定甘肃省 10 个地区大气降水样品中硝态氮、铵态氮、总氮含量，研究甘肃省不同区域大气降水中进入农田土壤的氮的量。结果表明：甘肃降水中硝态氮含量在 0.330.87mg/kg 之间，铵态氮含量在 0.61.7mg/kg4之间，总氮含量在 3.938.20mg/kg 之间，一年内随大气降水进入土壤的氮大约是 1.243kg/亩。关键词：甘肃 大气降水 硝态氮 铵态氮 总氮 引言长期以来大气降水被认为是清洁大气环境的自然方法，通过大气降水多种元素可以进入土壤、湖泊，大气降
2、水也是生物地球化学物质循环研究的重要组成内容，资料表明，即使是在地球上偏远地区干净的大气降水中，也含有一定浓度的 N、P 元素；而在污染地区的雨水中 N 含量可上升 1-2 个数量级 1。近几十年来，矿物燃料的燃烧、含氮化肥的生产和使用以及畜牧业等向大气中排放的含氮化合物的增加，导致了大气中氮沉降增加，大气氮沉降虽然可以补充土壤中的氮素，同时也是引起面源污染问题的主要因素之一。大气降水可以给土壤带来养分主要是因雷电、光氧化作用产物，工业废气和烟尘等产生的各种氮或硫的氧化物及氨和氯的气体，以及含有的钠、镁、钾、钙等物质，它们可以随雨雪进入土壤。据估计每亩土地上可得到由大气降水带来的养分约 1.6
3、50千克。大气降水中的各形态氮浓度在不同的地区差异较大，同时也具有明显的季节性，原因主要是人类活动、降水强度及频次、风向、地理位置以及氮氧化物的自然排放有关,雨水中的 NH4+-N 其前体是大气中的 NH3，NH 3主要来源于农业活动（动物废物、含氮有机物的燃烧和施肥）和工业的排放 2；雨水中的 NO3其前体是大气中的 NOx，NO x主要来源于石油（汽车尾气） 、生物体的燃烧及氮的自然氧化（如雷电） ，由于土壤微生物的活动，土壤释放也是大气 NOx的一个来源 3。 陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究2甘肃省是一个以种植业为主的农业大省，施肥、含氮有机物的燃烧是大气降水中
4、NH3的来源；另一方面是一个工业污染较为严重的地区，工业生产中排放的含氮废气也是降水中的 NH3来源；冬天煤炭的燃烧、近郊生活污染物也是甘肃空气污染的重要原因。本研究通过研究甘肃省大气降水中的养分含量的分布特征，研究大气降水中的养分含量的时空变化规律。1 材料与方法1.1 自然状况甘肃省地处黄土、青藏和蒙古三大高原交汇地带，从东南到西北包括了北亚热带湿润区到高寒区、干旱区的各种气候类型。甘肃省气候干燥，气温日较差大，光照充足，太阳辐射强。年平均气温在 014之间，光照充足，光能资源丰富，年日照时数为 17003300h，年均降水量 300 毫米左右，降水各地差异很大，在 42760 毫米之间，
5、子东南向西北减少，降水各季分配不匀，主要集中子 69 月。2007 年年降水量，全省平均为 447.2mm；年降水量最少中心在瓜州，为70.6mm；年降水量最多在和政，为 810.7mm4。下图是甘肃省 1960-2003 年平均降水量和年雨日的分布图。从图中可以看出，甘肃省平均年降水量由东南到西北递减，最大降水中心在康县（774.7mm） ，最小降水中心在敦煌（38.8mm） ，最大和最小降水中心的年降水量相差了近 20 倍；年降雨日最多的是康县（147天） ，河西西部的年平均雨日小于 50 天，其中最少的是敦煌，仅有 20 天，雨日最多和最少相差 7 倍多，表明年降水量和雨日的空间分布特征
6、非常相似 5。图 1 甘肃省 1960-2003 年平均降水量和年雨日的分布图1.2 研究方法陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究2本文针对甘肃省的地形和气候特征，综合考虑气候、流域、土壤、主要作物种植方式等因素，在甘肃选取 10 个监测地块，在监测地块上采集降水样品，监测周期 2007 年 4 月2008 年 10 月。样点分布图见图 2图 2 监测采样点位置1.3 样品采集与样品选取在监测点设置气象降雨桶，同时用洁净的大塑料盆收集降水并采集，采样量 1000ml，分装在两个塑料瓶中，采样后立即存于冰箱，在运输、贮存过程中，样品一致处于冷冻状态。表 1 监测点采样时间监测点
7、 采样时间 监测点 采样时间白云 2008.9.14 张掖 2008.9.5白云 2008.9.26 张掖 2008.6.18敦煌 2008.7.29 张掖 2008.4.21和政 2008.7.6 张掖 2008.5.25会川 2008.9.21 张掖 2008.6.6会川 2008.9.2 张掖 2008.5.8会川 2008.10.7 张掖 2008.5.3会川 2008.10.9-10.10 张掖 2008.5.16会川 2008.8.23-8.24 张掖 2008.5.8会川 2008.8.29 镇原 2008.6.13会川 2008.9.25-9.26 镇原 2008.4.19会川
8、 2008.10.21 镇原 2008.6.13会川 2008.10.17-10.18 镇原 2008.6.18会川 2008.8.19-8.20 镇原 2008.4.21景滩关 2008.10.26 镇原 2008.5.25景滩关 2008.8.28 镇原 2008.6.6陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究2静宁 2008.10.22 镇原 2008.5.8静宁 2008.10.15 镇原 2008.5.3兰州 2008.10.21 镇原 2008.6.30兰州 2009.4.22 7：00 镇原 2008.7.21兰州 2009.4.22 8：30-10：30 镇原 2
9、008.8.29兰州 2009.4.30 6：00 镇原 2008.9.8-9.9兰州 2009.4.18 镇原 2008.7.19民勤 2008.8.20-2008.8.21 镇原 2008.7.13民勤 2008.7.28 镇原 2008.7.16民勤 2008.7.30 镇原 2008.8.20张掖 2008.12.10 镇原 2008.8.15张掖 2008.9.2 镇原 2008.8.8张掖 2008.6.8 镇原 2008.5.161.4 样品的测定方法硝态氮测定采用紫外分光光度计法铵态氮测定采用水杨酸分光光度法总氮测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度计法1.5 数据处理利用 Mi
10、crosoft Excel 2003 软件2 结果分析2.1 不同地区降水中的氮含量表 2 不同监测点氮的含量监测点 采样时间 硝态氮 mg/kg 铵态氮 mg/kg 总氮 mg/kg镇原 2008.6.13 0.145656 0.53 3.71镇原 2008.4.19 2.311769 0.91 24.33镇原 2008.6.13 0.0862镇原 2008.6.18 3.059816 5.29 12.68镇原 2008.4.21 1.834225 3.22 7.69镇原 2008.5.25 0.047858 0.5 4.54镇原 2008.6.6 1.256803 0.58 5.29镇原
11、2008.5.8 0.421362 0.64 3.62镇原 2008.5.3 11.77525 0.11 20.35镇原 2008.5.16 6.931145 0.11 13.34镇原 2008.6.30 0.1522镇原 2008.7.21 0.461938 0.85 5.02镇原 2008.8.29 0.993582 0.8 5.9镇原 2008.9.8-9.9 0.303797 0.3 3.54陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究2镇原 2008.7.19 0.1302镇原 2008.7.13 1.915376 0.09 4.89镇原 2008.7.16 0.70123
12、 0.43 5.24镇原 2008.8.20 0.900986 0.48 3.54镇原 2008.8.15 3.2783 0.1 6.42镇原 2008.8.8 1.557479 0.11 3.89会川 2008.9.21 4.103338 21.62会川 2008.9.2 0.299635 0.79 3.01会川 2008.10.7 1.257844 0.71 11.46会川 2008.10.9-10.10 0.64921 0.95 4.8会川 2008.8.23 0.778219 0.52 3.4会川 2008.8.29 0.28715 2.97 5.64会川 2008.9.25-9.26
13、 0.279868 0.86 5.29会川 2008.10.21 0.336049 0.5 3.62会川 2008.10.17-10.18 1.180854 7.39会川 2008.8.19 0.137333 0.53 3.8静宁 2008.10.22 0.348534 0.48 3.36静宁 2008.10.15 1.106986 0.14 5.99张掖 2008.12.10 0.863532 0.69张掖 2008.9.2 1.022713 0.53张掖 2008.6.8 0.750128 0.33张掖 2008.9.5 0.745967 0.43张掖 2008.6.18 0.997744
14、 0.66张掖 2008.4.21 0.993582 0.86张掖 2008.5.25 1.683367 0.87张掖 2008.6.6 2.507364 2.12张掖 2008.5.8 0.908269 0.58张掖 2008.5.3 0.83128 4.24张掖 2008.5.16 0.604472 0.36张掖 2008.5.8 0.559735 0.16和政 2008.7.6 1.47景滩关 2008.8.28 0.1042景滩关 2008.10.26 0.1986敦煌 2008.7.29 0.3688民勤 2008.7.28 0.2328白云 2008.9.26 0.1628白云 2
15、008.9.14 0.3434民勤 2008.7.30 0.1246民勤 2008.8.20-8.21 0.153兰州 2008.10.21 0.1424兰州 2009.4.22 7:00 0.245兰州 2009.4.22 8：30 0.2344兰州 2009.4.30 6：00 0.1702兰州 2009.4.18 0.385陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究22.1.1 张掖张掖属温带干旱气候，张掖土壤属于灌淤土，年均降水量 198，主要种植玉米作物。张掖降水样品氮含量测定值见表 2，表中张掖采样时间为2008.5.25、2008.6.6、2008.9.2 的样品的硝
16、态氮测定值为异常值，原因是在收集样品时造成了污染，图 3中张掖硝态氮平均含量为 0.81mg/kg，在各监测地块中硝态氮含量最高，说明张掖地区氮的自然氧化、生物体的燃烧、汽车尾气排放较强。图 4 中张掖铵态氮平均含量为 0.92 mg/kg。2.1.2 兰州兰州地处温带湿润气候与温带干旱气候的过渡带,温差大、降水少、冬季时间较长,具有显著的温带半干旱气候的特点.是以石油化工为主，有色冶金、机电、轻纺协调发展的综合性工业基地。兰州降水样品氮含量测定值见表 2，图3 中兰州硝态氮平均含量为 0.24mg/kg。 2.1.3 民勤民 勤 县 属 于 内 陆 型 干 旱 气 候 ， 土壤属于风沙土，年
17、降雨量 110mm,主要种植瓜类。民勤降水样品氮含量测定值见表 2，图 3中民勤硝态氮平均含量为0.17mg/kg。2.1.4 白云白云降水样品氮含量测定值见表 2，图 3 中白云硝态氮平均含量0.250mg/kg。2.1.5 敦煌敦 煌 位 于 甘 肃 西 端 ， 属 典 型 的 暖 温 带 干 旱 性 气 候 ， 敦煌土壤属于灌漠土, 年降雨量 39.3mm，棉花是主要种植作物。 敦煌降水样品氮含量测定值见表 2，图 3 中敦煌硝态氮平均含量为 0.37mg/kg。2.1.6 会川会 川 位 于 甘 肃 省 中 部 ，隶属与黄土高原侵蚀区，会川土壤属于黑麻土，年降 雨 量 400， 主要种
18、植油菜作物。 会 川 降水样品氮含量测定值见表 2，表中会川采样时间为 2008.9.21、2008.10.7、2008.10.17-10.18 的样品的硝态氮测陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究2定值为异常值，原因是在收集样品时造成了污染，图 3 中会川硝态氮平均含量为 0.40mg/kg，图 4 中会川铵态氮平均含量为 1.02mg/kg，图 5 中会川总氮平均含量为 4.22mg/kg。2.1.7 镇原镇 原 县 位 于 甘 肃 省 庆 阳 地 区 西 南 部 ， 镇原土壤属于黑垆土，年降雨量450mm,主要种植油料作物， 镇 原 降水样品氮含量测定值见表 2，表中镇
19、原采样时间为2008.4.19、2008.4.21、2008.5.3、2008.6.6、2008.6.18、2008.7.13、2008.8.8、2008.8.15 的样品的硝态氮测定值为异常值，原因是在收集样品时造成了污染，图 3 中镇原硝态氮平均含量为 0.62mg/kg，图 4 中镇原铵态氮平均含量为 1.09mg/kg，图 5 中镇原总氮平均含量为 5.31mg/kg，在各监测点总氮含量最高。2.1.8 静宁静宁土壤属于黑麻土, 年 均 降 水 量 450.8，主要种植果树。 静 宁 降水样品氮含量测定值见表 2，表中静宁采样时间为 2008.10.15 的样品的硝态氮测定值为异常值，
20、图 3 中静宁硝态氮平均含量为 0.35mg/kg，图 4 中静宁铵态氮平均含量为 0.48mg/kg，图 5 中静宁总氮平均含量为 3.36mg/kg，在各监测点总氮含量最低。2.1.9 靖远靖远土壤属于灰钙土，年降雨量 250mm,主要种植小麦。靖 远 降水样品氮含量测定值见表 2，图 3 中景滩关硝态氮平均含量为 0.15mg/kg，在各监测点硝态氮含量最低。2.1.10 和政和 政 县 位 于 甘 肃 省 临 夏 回 族 自 治 州 南 部 ， 属 北 温 带 大 陆 性 气 候 ， 春 季 多 雨雪 ， 夏 季 短 而 少 高 温 ， 秋 季 降 温 快 而 又 多 连 阴 雨 ，
21、冬 季 长 而 干 燥 ， 年 降 雨 量639 ， 且 集 中 在 农 历 七 、 八 月 间 。 和 政 降水样品氮含量测定值见表 2，图 4中和政铵态氮平均含量为 1.47mg/kg，在各监测点铵态氮含量最高，说明和政地区农业活动向大气释放的 NH3较多。陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究20.000.100.200.300.400.500.600.700.800.90敦 煌 会 川 白 云 张 掖 兰 州 静 宁 镇 原 景 滩 关 民 勤硝态氮含量(mg/kg)图 3 不同监测点硝态氮含量变化0.000.200.400.600.801.001.201.401.60
22、静 宁 张 掖 会 川 镇 原 和 政铵态氮含量(mg/kg)0.001.002.003.004.005.006.00会 川 镇 原 静 宁总氮含量(mg/kg)图 4 不同监测点铵态氮含量变化 图 5 不同监测点总氮含量变化2.2 不同时间降水中的养分含量图 6 硝态氮含量在 0.330.87mg/kg 之间,其中十月值最小、六月值最大；图 7 铵态氮含量在 0.61.7mg/kg4 之间，其中九月值最小、六月值最大；图 8总氮含量在 3.938.20mg/kg 之间，其中九月值最小、六月值最大。陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究20.000.200.400.600.80
23、1.004 5 6 7 8 9 10 12月 份硝态氮含量(mg/kg)0.000.501.001.502.004 5 6 7 8 9 10 12月 份铵态氮含量(mg/kg)图 6 不同时间硝态氮含量变化 图 7 不同时间铵态氮含量变化02468105 6 7 8 9 10月 份总氮含量(mg/kg)图 8 不同时间总氮含量变化2.3 镇原、会川养分含量不同月份变化01234567894 5 6 7 8 9 10月 份镇原养分含量(mg/kg)硝 态 氮 mg/kg铵 态 氮 mg/kg总 氮 mg/kg图 9 不同月份镇原养分含量变化镇原总氮、硝态氮、铵态氮含量都呈现九月小、六月大，总体规
24、律是五月至六月增加、六月至九月逐渐降低的趋势。陈耀：甘肃省十个监测点大气降水中不同形态 N 含量研究200.511.522.533.544.57 8 9 10 11月 份会川养分含量(mg/kg)硝 态 氮铵 态 氮总 氮图 10 不同月份会川养分含量变化会川硝态氮含量八月和十月几乎相等，十月稍高，九月低呈 V 型分布；铵态氮含量八月之十月逐渐降低；总氮含量三月基本相等。2.4 镇原、会川一年得到的 N 量表 3 会川总氮的平均值为 4.22mg/kg，年均降水量 400ml，可得到会川一亩地上一年通过大气降水而得到的氮的量是 1.13kg；镇原总氮的平均值为5.31mg/kg，年均降水量 4
25、50ml，可得到镇原一亩地上一年通过大气降水而得到的氮的量是 1.59kg；静宁总氮的平均值为 3.36mg/kg，年均降水量 450ml，可得到静宁一亩地上一年通过大气降水而得到的氮的量是 1.01kg，平均氮的量为1.24kg。表 3 一亩地一年得到的 N 量监测点 总氮(mg/kg) 年均降水量(ml) kg/（年.亩）会川 4.22 400 1.126152镇原 5.31 450 1.593080静宁 3.36 450 1.0098423 结论与讨论3.1 甘肃降水中的硝态氮含量范围在 0.150.81mg/kg 之间，铵态氮含量范围在0.481.47mg/kg 之间，总氮含量范围在 3.365.31mg/kg 之间。硝态氮主要是农业活动（动物废物、含氮有机物的燃烧和施肥）和工业的排放等长期作用的
