氮含量增加的河流温室气体排放机理

2021年11月，由美国国家科学基金会（NSF）资助的马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校（University of Massachusetts Amherst）承担的一项发表在《AGU Advances》的研究成果显示，人类正在改变生态系统的氮循环，氮元素在生态环境中的循环模式的转变将导致排放到大气中的温室气体呈上升趋势。

一氧化二氮（N2O）是一种强效温室气体，其变暖潜力约为二氧化碳的300倍。从农田的肥料径流开始，越来越多的氮被冲进河流和溪流。微生物通过呼吸作用将肥料中的氮分解成一氧化二氮（N2O），当河流流向海洋时，一氧化二氮（N2O）又被释放到大气中。到目前为止，科学家还不清楚这一过程的演化机理，尤其在地表径流中有多少氮元素分解形成一氧化二氮（N2O），以及采取何种措施来减少该温室气体的排放。这种来源主要是农业的富氮化肥的大规模使用，化肥在下雨时流入溪流和河流，然后转化成硝酸盐。研究表明土壤和河床中的微生物参与了“反硝化过程”，在这个过程中，硝酸盐被转化为无害的氮气或一氧化二氮（N2O）。据估计，每年该反应释放的一氧化二氮（N2O）的量约占全球温室气体排放量的0.5%至10%。

马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的科研人员采用化学反应模型和河流湍流模型的组合方法量化了美国72条河流中的一氧化二氮（N2O）的演化轨迹，并计算了河流的机械力是如何将硝酸盐输送到河床，并在河床上如何发生了反硝化作用的过程。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《资源环境动态监测快报》2021年第22期，李恒吉 编译。