在西藏东南部的高海拔地区，雾水和雨水中的氮含量存在显著差异

《Atmospheric Pollution Research》：Nitrogen form differed significantly between fogwater and rainwater in the high-altitude areas of southeastern Tibet

本研究在青藏高原东南部高海拔生态系统中的三个样地分析了雾沉降（FP）与降水（RP）的化学特征及氮沉积通量，发现FP贡献RP总量的2.7%，且FP以NO3-为主（占比78.6%），而RP以NH4+为主（占比87.2%）。这种差异可能源于FP中夜间低温和低风速促进NO3-生成及累积，而RP受远距离传输影响更大。

　　

魏 Wang|孟梦鸽

西藏农牧大学林业与草原学院，尼玛市，860000，中国

摘要

雾滴降水是高海拔山区生态系统中最重要的养分来源之一。为了评估雾沉积（FP）对青藏高原东南部高海拔生态系统的水分和氮输入的影响，我们在2021年6月至2022年8月的植物生长季节，对SJL山区的三个采样点的FP和降水样本（RP）的化学成分及沉积通量进行了研究。结果表明，SJL1、SJL2和SJL3采样点的降水量分别为1133.1毫米、1287.4毫米和1395.0毫米，而实验期间的FP量分别为63.4毫米、29.4毫米和13.6毫米。FP对RP的贡献平均为2.7%。与RP相比，FP带来的离子沉积通量较低。FP对各种离子的贡献分别为：Ca²⁺ 4.1%、K⁺ 2.4%、Mg²⁺ 4.8%、Na⁺ 1.5%、NH₄⁺ 1.9%、SO₄^2- 3.8%、NO₃^- 10.5%、Ca²⁺ 19.6%。此外，发现FP和RP的氮沉积形式完全不同。FP中的NH₄⁺-N沉积通量仅占RP的1.9%，相应的通量为0.09千克氮/公顷。RP中不同氮形式的平均浓度显示NH₄⁺-N/NH₄⁺-N比为7.42，而FP中的这一比例显著较低，为0.57。我们的研究结果表明，雾沉积主要由NO₃^--N主导，而降水则主要由NH₄⁺-N组成。考虑到植物对不同氮形式的吸收差异，准确量化雾介导的氮沉积对于理解青藏高原东南部高海拔生态系统的养分循环至关重要。

引言

陆地生态系统中的氮（N）循环长期以来一直是科学研究的重点（Elser等人，2009；Galloway等人，2008）。大气中的氮沉积无疑是陆地生态系统中最主要的氮输入来源（Pan等人，2012；Xu等人，2015），尤其是在人类活动几乎不存在的偏远地区（Liu和Zhang，2009）。作为必需的养分输入，大气氮沉积在偏远地区的生态恢复研究中得到了广泛研究（H?gberg，2007；Liu等人，2015）。在山区生态系统中，雾是影响区域水分和离子平衡的关键水文因素（Lange等人，2003；Ewing等人，2009）。作为当地生态系统的水分和养分的重要来源，雾水沉积对生态系统养分循环有显著贡献（Lovett等人，1982）。值得注意的是，雾水沉积将大量大气氮引入这些系统，因此量化雾氮沉积对于理解区域生物地球化学循环至关重要（Hunova等人，2016；Dawson等人，1998；Templer等人，2015）。例如，在冷杉林中，通过雾沉积的氮输入量可以达到大气湿沉积量的四倍（Lovett等人，1982）。

青藏高原被认为是养分受限的生态系统，特别是在植被茂盛的地区，氮限制现象尤为明显（Wang等人，2022）。在青藏高原东南部的高海拔地区，植被茂密，生长季节期间雾事件频繁发生。然而，该地区关于雾水沉积的研究仍然非常有限（Wang等人，2019）。最近的研究表明，NH₄⁺-N是青藏高原东南部湿沉积中的主要无机氮形式（Wang等人，2024）。由于雨水中的离子受远距离传输和云下清除的影响，而雾中的离子受周围环境控制（Wang等人，2019），因此雾水中的氮主要受当地污染物的影响。NO₂和O₃是最常见的大气污染物，在青藏高原的地表大气中也很常见（Li等人，2024；Wang等人，2022b）。例如，据报道，在青藏高原的高海拔地区观察到粗颗粒物中的NO₂^-浓度较高（Zhang等人，2025）。NO₂可以与O₃反应生成NO₃自由基，进而产生HNO₃。这一反应过程在夜间尤为显著，并且在寒冷季节更为明显（Wang等人，2018）。较低的温度、风速减小以及较高的相对湿度为大气中硝酸盐气溶胶的形成和积累创造了有利条件（Lao等人，2024）。同时，碱性气体浓度升高、湿度高和温度较低有利于HNO₃转化为NO₃^-（Fu等人，2020）。在青藏高原东南部的高山生态系统中，夜间温度较低促进了水蒸气凝结，导致云/雾事件异常频繁。山地地形进一步增强了大气稳定性。因此，在生长季节几乎每晚都会发生雾事件。鉴于NO₃^-的高溶解度，它能够迅速附着在颗粒表面或水滴上（Seinfeld和Pandis，2016）。那么，频繁的夜间雾事件是否含有较高的NO₃^-浓度呢？为了解决这些问题，我们在青藏高原东南部易雾且植被茂盛的地区建立了大气氮沉积监测点。本研究的主要目的是：1）云/雾水中的离子丰度是否与大气降水中的离子丰度具有一致性？2）雾水沉积和降水在氮输入形式上是否相同？

站点描述

站点描述

在Sejila（SJL）山上建立了三个不同海拔的采样点，代表了三种不同的植被类型（图1）。第一个采样点（SJL1）位于一个被黑暗针叶冷杉林环绕的林间空地，海拔3900米。第二个采样点（SJL2）是海拔4600米的高山草原。第三个采样点（SJL3）是位于山脉另一侧的海拔4300米的高山草原。该地区的气候特征为

化学成分比较

在所有三个采样点中，GP的pH值均低于RP，但这些差异没有统计学意义。SJL1采样点的RP和GP的平均pH值分别为6.41和6.33，SJL2采样点的RP和GP的平均pH值分别为6.31和6.24，SJL3采样点的RP和GP的平均pH值分别为6.34和6.23（图2）。

RP中的阳离子浓度高于GP中的阳离子浓度

RP和GP之间的离子组成差异

Ca²⁺被确定为青藏高原大气降水中的主要阳离子，我们的研究结果也得到了类似的结果（表5，图3）。这种优势可以归因于Ca²⁺在高原环境中的普遍存在，这一点通过许多关于土壤、地表水和大气成分的研究得到了证实（Li等人，2007，2023；Cong等人，2007）。值得注意的是，我们的研究表明，青藏高原东南部的降水中Ca²⁺含量相对较低

结论

在青藏高原东南部的高海拔地区，RP中的总氮（TN）沉积通量平均为5.46千克氮/公顷，在8个月的实验期间，NH₄⁺-N和NO₃^--N的沉积通量分别为4.80千克氮/公顷和0.66千克氮/公顷；而FP中的TN沉积通量平均为0.22千克氮/公顷，相应的NH₄⁺-N和NO₃^--N沉积通量分别为0.09千克氮/公顷和0.17千克氮/公顷。值得注意的是，RP中NH₄⁺-N与NO₃^--N的浓度比为7.42，而在FP中这一比例为0.57。

作者贡献声明

魏 Wang：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，监督，软件使用，资源获取，项目管理，方法论，调查，资金筹集，正式分析，数据管理，概念化。孟梦鸽：调查

未引用的参考文献

Liu等人，2022；Michalski等人，2003；Wang等人，2022a；Yang等人，2000。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了西藏农牧大学林业博士项目（第一阶段）的支持，该项目由国家自然科学基金（编号：42067036）资助。