氮氧化物包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),是一种重要的大气污染物,是PM2.5和臭氧的主要前体物,对人体健康和生态环境有着严重危害。大气中的氮氧化物主要以一氧化氮的形式产生于化石燃料燃烧、生物质燃烧、闪电和微生物过程所引起的利来w66排放,并在大气中通过化学转换,快速达到一氧化氮和二氧化氮的平衡。现有氮氧化物排放数据存在很大不确定性,尤其是在高分辨率排放信息方面存在重大瓶颈。根据传统认识,远离人为活动的内陆水体的自然微生物源氮氧化物排放极少,因而没有对相关排放通量进行实地原位测量,在现有空气质量模型和气候模型中也没有考虑这些排放源。上世纪末以来,卫星遥感的快速发展为氮氧化物污染的全球监测、实现基于卫星观测的全球氮氧化物排放估计、检验氮氧化物排放来源的传统认知提供了机会。
课题组进一步优化PHLET排放反演算法,并应用到团队自主开发的二氧化氮柱浓度卫星数据集POMINO-TROPOMI,实现了对青藏高原湖泊氮氧化物排放的精细反演计算(图1)。研究结果显示,在2019年夏季,所选取的135个远离人为活动、面积大于50km2的湖泊的排放总量达到1.89 0.54Ton N h-1,相当于现有排放清单中西藏自治区人为排放的总和,与诸多大型城市的人为排放量相当;平均排放强度达到63.4 g N m-2 h-1,超过我国农田氮氧化物排放强度。研究进一步根据二氧化氮柱浓度和氮氧化物排放时空变化以及高原环境和水质特征,确定该氮氧化物排放来源于自然微生物过程,其机制包括硝化-反硝化和厌氧氨氧化等,但现有信息尚不足以确定具体的排放机制。这些氮氧化物高排放与青藏高原的快速变暖和湖泊变化等因素密切相关,表明可能存在前所未知的气候变化-湖泊生态-氮排放反馈。
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青藏高原作为 亚洲水塔 ,具有极高的生态环境战略价值。在全球变化背景下,高原生态环境受到威胁和挑战,但是其偏远的位置和特殊的地理环境对其生态环境监测造成了极大困难。类似的困难也出现在世界其他偏远地区。该研究表明,利用卫星遥感实现全球大气环境变化探测,特别是对青藏高原等偏远地区的环境监测,具有重要的科学意义和应用价值。
(原标题:物理学院林金泰课题组发现气候变暖背景下青藏高原湖泊的高强度自然源氮氧化物排放)