土壤排放的亚硝酸帮助空气自净化

大气中的亚硝酸来自何处？德国美因茨科学家对这个反应箱中土壤样品及空气间的气体交换进行研究。
（图片来源：Su，马普化学所）

　　富营养化从多个方面破坏环境。出人意料的是，氮肥也可能对环境有益。甚至造成森林死亡的酸性土壤也有其正面影响。德国美因茨马普化学所生物地球化学系的研究人员发现氮肥间接加强了大气的自清洁能力。

　　这项新的研究表明在施过肥的土壤中形成亚硝酸并排放到大气中，土壤酸性越强形成和释放的亚硝酸越多。在空气中，亚硝酸导致氢氧自由基的形成，空气中的污染物与氢氧自由基发生氧化作用后被冲洗出去。此前，这种氮效应不被地球科学家考虑，这个缺口现在被马普研究人员填补了。

　　我们的空气随着污染物被氢氧自由基氧化后被雨水冲洗出去而部分自净化。现在，美因茨马普研究所的研究人员与北京的同事已经发现作为除臭氧外的另一个氢氧自由基源的亚硝酸其很大一部分的来源。根据他们的研究，大量的亚硝酸从土壤释放进入大气。富含氮的土壤中，亚硝酸由亚硝酸根离子形成，后者由铵及硝酸根离子经过微生物转化产生。土壤酸性越强、亚硝酸盐含量越高，释放的亚硝酸越多。施过肥的土壤中的部分氮通过这种途径逃逸到大气中。

　　在最新一期的《科学》杂志中，美因茨的研究人员展示了在氮循环中这条此前未被注意的途径的存在。他们测量了从一定体积的耕作土壤中逃逸出来的HONO（气态亚硝酸）的浓度。他们往土壤样品中加入亚硝酸盐并改变土壤的含水量。释放的HONO量与研究人员基于酸碱及溶解平衡的估算非常接近。他们的发现也解释了为什么此前的研究会在施过肥的农业土壤上空测得高水平的HONO。

　　在低层大气中观察到的高浓度HONO的源头一直是个谜。“土壤是一个复杂的系统，包括了无数化学物质与生物体间的相互作用，”文章第一作者Hang Su说。“在我们之前，似乎没有人研究过土壤-大气间的亚硝酸交换。”

　　土壤排放HONO这个事实不仅仅是局部的，也是全球性的，对空气质量及氮循环意义重大。“下一步，我们计划与土壤及气候科研人员进行跨学科合作来对不同类型土壤在不同环境条件下的这种效应进行定量化，”研究小组带头人Ulrich P?schl补充说。研究结果将被用在全球模型中。

　　马普研究人员认为基于土壤的HONO排放会因为更广泛的施肥、土壤酸化及与气候相关的温度上升而大大增加，尤其在发展中国家。这将产生更多的氢氧自由基、提高空气的氧化能力。（babymouselover编译/环境生态网）