庞炳坤关于氧化亚氮排放的综述
庞炳坤 关于氧化亚氮排放的综述
有关土壤氧化亚氮排放的综述环境科学庞炳坤2015103032摘要：由温室气体排放所引起的全球变暖已经成为关注的热点，其中CO2和N2O 作为最主要的温室气体在目前的全球气候变化进程中扮演着至关重要的角色。
据估计，大气中90%的N2O来自地表生物源，土壤是全球最主要的N2O排放源。
大气中N2O浓度虽然比CO2低，却有很大的增温潜势。
因此, 分析不同生态系统土壤理化性质及微生物特征差异，找出影响N2O排放的主要驱动因子不仅是准确评估全球碳收支的关键, 亦是制定应对全球变化策略的关键。
关键词：土壤；温室气体；N2OAbstract:global warming caused by emissions of greenhouse gases has become a focus of hot spots, in which CO2 and N2O as the main greenhouse gas in the process of the current global climate change plays a vital role. It is estimated that 90% ofN2O from surface of biological source in the atmosphere, soil is one of the main globalN2O emission source. Although N2O concentration is lower than the CO2 in the atmosphere, has a great potential of warming. Therefore, the analysis of different ecological systemof soil physical and chemical properties and microbial characteristics differences, find out the main driving factors affecting N2O emissions not only is the key to accurately assess the global carbon balance, also is the key of strategy to deal with the global change.Key words: soil; Greenhouse gases; N2O1.前言全球气候变化和温室气体是当今极其重要的环境问题，已经引起国内外学术界的广泛关注。
氧化亚氮排放相关功能微生物
氧化亚氮排放相关功能微生物1.引言1.1 概述概述部分应该为文章的开头，简要介绍研究的背景和重要性，概括性地描述文章的主要内容。
下面是一个参考的概述部分的内容：概述氧化亚氮是一种重要的气体，广泛存在于自然界中。
它对大气环境和全球气候系统具有重要影响，也与生态系统的健康密切相关。
越来越多的研究表明，氧化亚氮排放是人类活动引起的大气污染和温室效应的主要原因之一。
因此，了解氧化亚氮的产生与排放机制，探究氧化亚氮排放中涉及的功能微生物的作用及其研究价值和应用前景，对于理解大气污染和气候变化机制、保护环境资源具有重要意义。
本文将首先介绍氧化亚氮的意义和影响，包括对大气环境和全球气候的影响，以及对生态系统的影响。
随后，我们将详细探讨氧化亚氮的产生与排放机制，包括自然及人为因素引起的氧化亚氮的释放途径和排放源。
最后，我们将重点关注功能微生物在氧化亚氮排放中的作用，并探讨功能微生物的研究价值和应用前景。
通过对这些内容的探讨，我们希望能够提高对氧化亚氮的认识，促进相关领域的研究和应用的发展。
请注意，以上只是一个参考的概述部分的内容，你可以根据自己的研究内容和写作风格进行修改和补充。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要包括以下几个部分：1.2.1 研究背景在引言部分的概述中，我们已经提到了氧化亚氮排放相关功能微生物的重要性和影响。
在本部分，我们将进一步探讨为什么对这些功能微生物进行研究是必要的，以及目前的研究状况和存在的问题。
1.2.2 氧化亚氮排放的机制在本部分中，我们将详细介绍氧化亚氮的产生与排放的机制。
包括产生氧化亚氮的不同途径，包括自然界和人类活动等因素的影响，以及氧化亚氮排放的主要途径。
1.2.3 功能微生物的种类和特点在本节中，我们将重点讨论功能微生物的种类和特点，包括参与氧化亚氮排放的不同类型的微生物，以及它们在这一过程中所扮演的角色和功能。
1.2.4 功能微生物的研究方法在本部分，我们将介绍功能微生物研究中常用的方法和技术。
氧化亚氮 固定源 排放标准-概述说明以及解释
氧化亚氮固定源排放标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述氧化亚氮，也被称为一氧化二氮或亚硝酸盐，是一种重要的大气污染物。
它是由于人类活动和自然过程的结果而被释放到大气中。
氧化亚氮的排放源可以分为固定源和非固定源两类。
固定源是指产生氧化亚氮的污染源，如化肥生产、工业废气排放和交通尾气等。
这些源头通常比较稳定，可以通过技术手段进行控制和监测。
相反，非固定源是指来自自然过程的排放，如土壤和水体中的微生物代谢产生的氧化亚氮。
为了减少氧化亚氮对环境和人类健康造成的不利影响，许多国家和地区都制定了相关的排放标准和规定。
国际上，一些机构和组织如联合国环境规划署（UNEP）和世界卫生组织（WHO）制定了相应的标准，旨在限制大气中氧化亚氮浓度的上限，以保护大气质量。
在国内，我国也有一系列相关的标准和规定来控制氧化亚氮的排放。
例如，国家环境保护标准《大气污染源环境管理规定》和农业法律法规中对氧化亚氮的排放进行了具体规定，并规定了相关部门的监管责任和执法措施。
本文将着重探讨氧化亚氮的固定源和排放标准，分析其定义和特点，介绍固定源的分类和一些典型例子。
同时，将详细介绍国际和国内针对氧化亚氮排放的标准和规定，以及它们在环境保护和大气治理中的作用和意义。
最后，对氧化亚氮的固定源和排放标准进行总结，并展望未来可能的发展方向。
通过本文的研究和探讨，有望为减少氧化亚氮的排放、改善大气质量提供科学依据和政策建议，从而实现可持续发展和生态环境保护的目标。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要由引言、正文和结论三个部分组成，下面将对每个部分的内容进行详细描述：1. 引言部分：引言部分将对氧化亚氮固定源和排放标准的概述进行介绍，包括相关背景知识和研究现状。
首先，将简要介绍氧化亚氮的定义和特点，包括其在大气和环境中的重要性和影响。
其次，将概述本文的结构，介绍将要涉及的主要内容和各个部分的安排。
最后，明确本文的目的，即研究氧化亚氮固定源和排放标准的国内外情况，为控制和减少氧化亚氮排放提供参考和建议。
农田土壤氧化亚氮排放及其控制研究
土壤施 氮 量、合理 调 节土壤 温 湿度 、缩短 土壤 干湿 交替状 态 时间等措 施 ，均 可以减 少土壤 Ｎ ’ ０ 的排 放 。
关键词 ：氧 化 亚氮 ；不 同作 物 ；硝 化 抑制 剂 ；环境条 件 中 图分 类 号 ：Ｘ ５ １ １ 文献 标识 码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ ８ — １ ６ ３ １（ ２ ０ １ ５ ）０ ３ － ０ ０ ８ ０ ０５ －
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． １ ６ ３ １ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｈ ｂ ｎ ｙ ｋ ｘ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． ０ １ ８ 河 北 农 业 科 学 ，２ ０ １ ５ ，１ ９（ ３ ） ：８ ０— ８ ４ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ａｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ
编辑
杜 晓东
农 田土 壤 氧 化 亚 氮 排 放 及 其 控 制 研 究
尹 高飞 ，翟梦瑜 ，苏 帅 ，王鹏飞 ，何 晓明 ，侯 一博
（ 河 北 农 业 大 学 ，河 北 保 定 ０ ７ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：氧化 亚 氮 （ Ｎ ： ０）是 一种 重要 的 温 室 气体 ，其 中农 业 土壤 是 最 大的 Ｎ ： ０排 放 源。 随 着全备 受 关注 。利 用公 开发表 的文 献 ，将 不 同作物 品 种 、硝 化 抑 制 剂、
ｓ ｏ ｉ ｌ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｇ ｇ ｒ ａ ｖ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｏ ｆ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎｈ ｏ ｕｓ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ，ｈ ｏ ｗ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｍｏ ｕ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｎ２ ０ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ ｓ ｏ ｉ ｌ ｈａ ｓ ｐ ｕ ｓ ｈ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｒ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｙ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｎ２ Ｏ ｅ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒｏ ｆ ｍ ａ ｇ ｉｃ ｒ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｌ
科普农田氧化亚氮（N2O）减排机制和措施
科普农田氧化亚氮（N2O）减排机制和措施农环格格有话说：9月1日周四（农历八月初一），大家早安！！步入九月，一个最能代表秋季的月份.....祝我们一切顺利！！.......................今天文章由华中农业大学资源与环境学院--胡荣桂教授和中国科学院大气物理研究所--郑循华研究员共同执笔完成。
文章让我们了解了---农田氧化亚氮（N2O）的减排机制和措施！...................................................文胡荣桂1 郑循华21. 华中农业大学资源与环境学院；2.中国科学院大气物理研究所。
...............................................................背景氧化亚氮（N2O）是仅次于二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的第三大温室气体，对全球温室效应的贡献占6-7%，但其在100 年尺度上的增温效应是 CO2的 298 倍，所以，其在大气中含量微弱的变化也会带来全球温室效应的增加。
不仅如此，N2O在对流层非常稳定，可上升到平流层并与臭氧发生光化学反应而破坏臭氧层。
IPCC 第五次评估报告估算，2011年大气中 N2O 浓度已达到 324 ppb，比工业化前升高了 20%。
N2O 的排放源N2O 的排放源既有自然源也有人为源，自然源包括海洋、森林和自然土壤，人为源则包括农田施肥、畜牧业生产、生物质燃烧和工业过程等。
其中，人类农业生产活动，特别是土壤耕作管理是全球N2O 最重要的排放源，在2005年即占到全球N2O排放量的55%，2030年将占到59%。
若加上其它如养殖粪便管理等，农业活动对全球N2O 排放贡献在2030年将高达84%。
控制N2O排放中国是农业大国，2012年氮肥施用量已达到2.39×107 t，并且每年在以4%的速率增长。
据报道，2005年中国因氮肥施用排放的N2O 占总排放量的52.9%，是中国N2O的主要排放源。
氧化亚氮气体排放概述
关 键 词 ： 土壤 ； 化 作 用 ； 硝 化 作 用 Ｎ０； 硝 反
全球变暖对人类生存环境有着十分重要 的影响 ，有关温室气体 酸 陛条件下 ，Ｏ 一 Ｎ 。分解产生 ＮＯ的趋势大大增强 ， 这可看作是化学反 的研究一直以来都是全球气候变化研究中的热点。二 氧化碳（ Ｏ） 硝化 的一种 。 Ｃ 、 异养有机体利用有机物质作为碳源和能量 ， 它们能从氧 甲烷 （ Ｈ ） 氧 化 哑氮 （ 。 ） Ｃ 和 Ｎ０ 被列 为 三种 最 重 要 的 温室 效应 气 体 。其 化 Ｎ ／ Ｈ 或有机氮化合物中获得部分能量 。真菌是最重要的异养微生 中 ，： 温 潜 势 较 高 ，红外 吸 收 能力 约是 Ｃ １０ ２ ０ ，Ｈ 物 ， 关 异 养 微 生物 的硝 化作 用 研 究较 少 ， 般 认 为 ， 对 有 机 、 Ｎ０增 Ｏ 的 ５～０ 倍 Ｃ 有 一 它们 无 的 ４ ， 留在大气 中的时间长约 １０年 ， 目前 Ｎ０大气 中的背景 机 氮 的 氧化 可 能经 过 以下 途 径 ： 倍 滞 ５ 而 浓 度 正 以每年 ０２ ０ ％的速 度增 加 。 因此 ， 的排 放逐 渐 受 到全 ． ％～ ＿ ３ ＮＯ 机 氮 ： Ｎ ２ Ｒ Ｈ Ｈ ＋ Ｎ 卜 Ｎ 厂 Ｎ Ｒ Ｈ￣ Ｎ ０ — Ｒ （ Ｒ ０ ０一 球 性 的关 注 ， ： 的排 放 对 全 球 气 候 变 化 的 贡 献 及 在 生 物 地 球 化 学 Ｎ０ 无机 氮 ： Ｈ — Ｈ２Ｈ ÷ ０ — Ｎ ２ Ｎ Ｎ ４ Ｏ ＿Ｎ Ｈ Ｏ一 ０一 循 环 中 的作用 ， 日益 成 为国 际研 究 的热 点 。 虽 然异 养 硝 化 作用 并 不 是 占据 突 出 的地 位 ， 是 在一 定 条 件下 ， 但 １ ＮＯ 的作 用 ， 异 养硝 化 的重 要 性也 会 超 过 自养 硝化 。 丁业革命 以来 ， 中 Ｎ０的浓度持续上升 ， 大气 已经从工业化前 的 ３ 反 硝 化 作 用 。反 硝 化作 用 是 在缺 乏 氧 气 的嫌 气 条 件下 ， ． ２ 由反 约 ２０ ｐ ｖ 加 到 ２ ０ 年 的 ３ １ｐ ｖ 了具 有 吸 收 红外 线 的 硝化 细菌 将 硝 酸盐 和 亚 硝 酸盐 异 化 还原 为 气 态氮 （ 气 和氮 的 氧化 ７ｐｂ 增 ０８ ２ ｐ ｂ 。ＮＯ除 氮 性质 ， 能减少地表通过大气 向外空 的热辐射 ， 而导致 温室效应外 ， 物 ） 进 的微 生 物过 程 。这 是 氮循 环 的最后 一 步 ， 过这 个 厌氧 过 程 ， 固 通 被 还 表 现 在 平 流 层 中 的 Ｎ０ 可 与 Ｄ 电离 层 的 氧 原 子 发 生 反 应 生 成 定 的氮 回 到大 气氮 库 。其 反 应过 程 可 以简 单 的表示 如下 ： Ｎ 并 进 一 步与 同温层 的臭 氧 （ 发 生 反 应 ， 而 消耗 ０ ， 坏 臭 氧 Ｏ， Ｏ） 从 破 ＮＯ３ ｝ ０— Ｎ０— ｝ ０—｝ — Ｎ２ Ｎ２ Ｎ２ 层， 增强了到达地球表面的紫外辐射强度 ， 导致人类皮肤癌和其它疾 反 硝化 过 程是 ＮＯ产 生 的 主要 途径 ，这一 过 程 产生 的 Ｎ０ 的量 病 的发病率迅速上升 ， 并带来其他的健康 问题 ， 使人类 的生存健康受 远 多 于硝 化作 用 。参 与反 硝 化作 用 的 微生 物类 群 较 多 ， 广 泛分 布 于 且 到影 响 ； 外 ， 平 流 层底 部 ， 解产 生 的 Ｎ ｘ 化 学 反 应 生 成 自然界。根据反应 的能量来源分为异养反硝化和 自养反硝化两种类 此 在 Ｎ０分 Ｏ经 硝酸。 硝酸在进入对流层后能产生两种效应 ： 一是通过云水清除形成 型。异养反硝化是微生物在因氧气缺乏影响代谢 的情况下利用 Ｎ Ｏ一 酸『 生降水 ， 二是作为温室气体加剧温室效应 。ＮＯ浓度增加将导致对 作为电子受体氧化有机化合物获得能量 的过程。 自养反硝化则是微 ： 流层有害气体臭氧浓度的加大 ， 对流层臭氧会促进 Ｎ ｘ Ｏ 转化为硝酸 ， 生物 利 用 Ｎ 作 为 电子 受 体 氧化 无 机 化合 物 ， ：２Ｆ ｚ的过 程 ， Ｏ一 如 Ｓ－ ｅ ， ＋ 异 同 时形 成光 化学 烟 雾 ， 直 接危 害 人体 健 康 。Ｎ０在对 流 层 中经 光 养反 硝 化是 比 自养 反 硝化 更 重要 的产 生 ＮＯ 的过 程 。 从而 ： 化 学 反应 的二 次 污 染 物 ０ 能引 起 大 豆 小 麦 棉 花 等 农 作 物 的 叶 子 早 ３ ３化学反硝化。化学反硝化作用是 Ｎ ， Ｎ 被化学还原剂 Ｏ 或 Ｏ一 衰， 产量下降， 紫外辐射 的增加还会对植物及动物体内的 Ｄ Ａ产生 还原 成 为 Ｎ 或 氮 的氧 化 物 的 过程 。在 硝化 过 程 中 ， Ｏ一 Ｎ ： Ｎ 的进 一步 氧 影 响 ， 起细 胞死 亡 ， 物 生长 发 育受 到 限制 ， 终 导致 减 产 。 引 植 最 化有时会 因高 Ｎ Ｈ 分压而受到抑制 ， 当大量施用液氮或铵 态氮时 ， 硝 ２ 大 气 中 Ｎ Ｏ 源与 汇 化细菌受到氮毒害而使 Ｎ ２在土壤 中大量积累。 ０－ 此外， Ｐ 高 Ｈ条件以 由于研 究方 法 的 限制 以及 全球 生 态 系统 的复 杂 多 变性 、土 壤 的 及磷肥 的使用也能导致土壤中 Ｎ 积累， Ｏ一 较高浓度 的 Ｎ ２与有机质 Ｏ 空间异质性等 自然条件的限制 ，使得 目前对全球 Ｎ０的排放量只是 发 生化 学 反应 ， 而 反应 生 成 Ｎ 和各 种 氮 氧化 物 。 ： 从 个粗 略 的估 计 ， 种 源 的 贡献 难 以 准确 定 量 ， 有 一些 未 确 定 的源 各 还 Ｎ 。 硝基 苯 酚类 一 醌 化合 物一 ＮＯ、 Ｎ Ｎ 。 Ｏ— Ｎ 、 Ｏ、 Ｏ 等 与汇有待于进一步地研究 。目 已知的 Ｎ０排放源主要包括海洋 、 前 热 化学 反 硝 化 过程 中生 成 的含 氮 气体 绝 大 部 分 为 Ｎ Ｎ 占的 Ｏ， Ｏ 所 带 及 温带 土 壤 、 林 、 地 、 森 草 地下 水 、 石 燃 料 燃 烧 、 物 质 燃 烧 以及 比例很小 ，其生成的 ＮＯ量也远少于微生物参与的硝化过程和反硝 化 生 某些工业生产过程（ 如硝酸 、 、 尼龙 合成氨和尿素生产等 ） 。近年来大 化过 程 形成 的 Ｎ０量 。 ： 量研究表明农 田生态系统是氧化亚氮的重要源 ，大气 中不断增加 的 ３ ． 要影 响 因 素 。 目前 的研 究 表 明 ， 响 Ｎ０气体 排 放 的 的主 ４主 影 Ｎ０有 ７ ％源 于 土壤 的排 放 。大 气 中 Ｎ０的 汇 主要 是 平 流层 光 化 学 要 因 素 有 ： 肥施 用 、 壤 温 度 、 壤 含 水 量 、 壤 有 机 质 、 壤 ｐ ０ ： 氮 土 土 土 土 Ｈ 反应对其 的消除及其后的干湿沉降过程 ，土壤和水体也会吸收一部 值 、 壤 质地 、 物 影 响及 土壤 耕 作 的影 响 。 土 植
车用国六柴油机氧化亚氮（N2O）排放特性研究
HT250 型电力测功系统、FQ3100DP 型油耗仪、INCA 电
的 NOx 发生副反应生成 N2O
I60 FT SII 型傅里叶变换红外分析仪等设备组成，对发
反应生成的 HC 会在 DOC 贵金属催化剂表面与排气中
［4］
；相比于铁沸石和矾基
SCR 催化剂，铜沸石催化剂更易于生成 N2O［5］；在 SCR
渐缩小，由于 SCR 入口排气温度达到 190℃，尿素喷射
系统开始工作，较低温度下 NH4NO3 受热分解生成 N2O，
且生成速率随着温度升高逐渐加快。1 000 s 以后，随着
SCR 入口排温差距缩小，冷热态 WHTC 的 N2O 排放趋
于一致 ；循环 1 300 s 以后，由于 SCR 入口温度过高，
气空调、中冷水恒温控制系统、冷却水温控制系统来控
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2023 年第 11 期
总第 318 期
制发动机各项边界条件，发动机台架试验系统示意图
见图 1。
值，其中最大峰值为 265×10-6。循环 0~210 s，排气中
N2O 体积分数先上升后下降，SCR 入口温度在 260 ℃左
右，据此推测 N2O 主要来源为 SCR 催化剂表面 NH4NO3
（19）：4665-4681
［4］Kamasamudram K，Henry C，Currier N，et al N2O formation and miti⁃
图 6 热态 WHTC 后处理前后 N2O 排放
gation in diesel aftertreatment systems［C］SAE Paper 2012-01-1085
测试试验
车用国六柴油机氧化亚氮（N2O）排放特性研究
通过分解中国硝酸生产装置排放的氧化亚氮获得温室气体
通过分解中国硝酸生产装置排放的氧化亚氮获得温室气体的减排权此前，丸红与中国安徽省的淮化集团有限公司及山东省的青岛恒源化工有限公司达成协议，由丸红按照京都议定书规定的清洁发展机制（CDM），通过对分解该公司的硝酸生产设备排放的氧化亚氮获得温室气体减排权。
通过与上述两家公司共同实施氧化亚氮分解项目，预计丸红每年可以获得约100万吨的温室气体减排权。
虽然相关法令对氮氧化物的排放量做出了限制，但是对于氧化亚氮的排放却没有限制。
氧化亚氮导致温室效应的指数高达二氧化碳的310倍，通过分解氧化亚氮可以有效地防止全球变暖。
虽然在联合国已经有韩国等国通过分解己二酸生产过程中产生的氧化亚氮获取排放指标的注册事例，但是至今还没有对来自硝酸生产设备产生的氧化亚氮进行分解处理的CDM项目，丸红力争在中国首先实施。
期待着今后能够实现更多的同类项目。
（注）丸红通过提供必要的资金、技术和设备，编写项目的CDM化而所要求的项目设计书，帮助实施方完成联合国的注册，提供收购项目产生的全量减排权保证等服务，推进项目的实施。
项目实施计划：2006年9月得到两国政府的批准2006年12月完成联合国的注册2007年第四季度产出CER日本政府于1997年通过了京都议定书，承诺在2008年至2012年的5年（第一承诺期）里将温室气体排放量减少1990年当时排放量的6%，据此推算，到了2010年，日本就应该减少14%以上。
但是由于在日本国内，节能环保措施已经实施的很彻底，在此基础上减少温室气体的排放难度很大。
因此，通过和发展中国家共同实施清洁发展机制项目，每年获得几千万吨的减排指标就成了日本的一个重要课题。
丸红集团的目标是获得日本总体的年减排目标量1.7亿吨（即相当于上述14%的量）的10%，即实现每年可产生1700万吨的减排指标的CDM项目。
为了达到这个目标，丸红除了开展氧化亚氮分解项目，还开展了回收利用煤矿甲烷发电，回收利用垃圾填埋气甲烷发电，利用水泥转窑低温余热发电等项目。
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有关土壤氧化亚氮排放的综述环境科学庞炳坤2015103032摘要：由温室气体排放所引起的全球变暖已经成为关注的热点，其中CO2和N2O作为最主要的温室气体在目前的全球气候变化进程中扮演着至关重要的角色。
据估计，大气中90%的N2O来自地表生物源，土壤是全球最主要的N2O 排放源。
大气中N2O浓度虽然比CO2低，却有很大的增温潜势。
因此, 分析不同生态系统土壤理化性质及微生物特征差异，找出影响N2O排放的主要驱动因子不仅是准确评估全球碳收支的关键, 亦是制定应对全球变化策略的关键。
关键词：土壤；温室气体；N2OAbstract:global warming caused by emissions of greenhouse gases has become a focus of hot spots, in which CO2 and N2O as the main greenhouse gas in the process of the current global climate change plays a vital role. It is estimated that 90% of N2O from surface of biological source in the atmosphere, soil is one of the main global N2O emission source. Although N2O concentration is lower than the CO2 in the atmosphere, has a great potential of warming. Therefore, the analysis of different ecological system of soil physical and chemical properties and microbial characteristics differences, find out the main driving factors affecting N2O emissions not only is the key to accurately assess the global carbon balance, also is the key ofstrategy to deal with the global change.Key words: soil; Greenhouse gases; N2O1.前言全球气候变化和温室气体是当今极其重要的环境问题，已经引起国外学术界的广泛关注。
温室气体是指地球大气中导致温室效应的气体，主要包括CO2、CH4、N2O和水蒸气等。
红外线在向太空散射过程中易被大气层中的温室气体吸收，使很大一部分辐射能又返回到地球表面，从而导致全球温度上升，这种增温效应称为温室效应。
由温室气体排放所引起的全球变暖已经成为关注的热点，其中CO2和N2O作为最主要的温室气体在目前的全球气候变化进程中扮演着至关重要的角色[1]。
IPCC（在2007年发布的第4次评估报告《气候变化2007：综合报告》中的数据表明，2004年全球排放温室气体为490亿t CO2当量，是1970年的170.7%。
温室气体中CO2和N2O分别占77%和7.9%，并且分别以0.5%和0.25%的年增长速率在逐年增加。
大气中CO2的浓度已从工业化前的约0.28 mL·L- 1增加到2005年的0.379mL·L- 1，预计到2100年其浓度将达到0.54~ 0.958 mL·L- 1。
大气中N2O的浓度已从工业化前约2.7×10-4 mL·L- 1增加到2005年的3.19×10-4 mL·L- 1，预计到2050年其浓度将达到3.5×10-4~ 4.0×10-4 mL·L- 1[2]。
据估计，大气中90%的N2O来自地表生物源，土壤是全球最主要的N2O排放源。
N2O是当前最受关注的温室气体之一, 其在大气中非常稳定, 具有较长的滞留时间（平均寿命为120年）。
大气中N2O浓度虽然比CO2低，却有很大的增温潜势，在20 a、100 a、500 a 的时间尺度上，单位质量N2O的全球增温潜势分别为CO2的275、296、156倍[2], 目前N2O约占全球总增温潜能的6%[3]。
同时，N2O还参与大气中许多光化学反应，破坏大气臭氧层。
N2O在大气中浓度增加1 倍将导致臭氧层减少10%，辐射到地球上的紫外线将增加20%[3]，使人类的生存环境受到威胁。
目前国外关于土壤性质对土壤呼吸和N2O排放影响的研究多见于单一生态系统，而且以研究土壤理化性质与N2O排放关系为主。
因此, 分析不同生态系统土壤理化性质及微生物特征差异，找出影响N2O排放的主要驱动因子不仅是准确评估全球碳收支的关键, 亦是制定应对全球变化策略的关键。
2.氧化亚氮的介绍氧化亚氮(N2O)是除甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)之外的一种重要温室气体，单位质量N2O 的增温潜能约是CO2的l59~296倍，并且，N2O 在大气中的留存可达120年左右。
N2O 还参与大气中的光化学反应，破坏臭氧层。
N2O 与平流层的O 原子反应生成NO，NO 导致了臭氧层的破坏，从而增加了到达地球表面的紫外辐射，大大增加了人类患皮肤癌和其他疾病的概率。
深入了解N2O 的产生机理及不同因素对N2O 释放的影响规律，为N2O的减量化提供理论和技术支持，同时对全球环境保护具有重要意义。
3.N2O的排放机理土壤是大气中N2O的重要排放源，土壤N2O的产生要经历一个复杂的物理、化学和生物学过程，主要是在微生物的参与下，通过硝化和反硝化作用完成的，大约占生物圈释放到大气中N2O总量的70% ~ 90%[4]。
硝化和反硝化过程对土壤中N2O产生和排放的贡献主要受土壤含水量和氧气状况的影响, 在高O2水平条件下，主导过程为硝化过程；而在低O2水平条件下，反硝化过程为主要过程。
3.1 硝化作用土壤硝化过程是指在硝化细菌的作用下使土壤中的氨（或铵）转化成硝酸盐的过程[5]。
硝化作用是由好气性微生物进行的，因此必须要有良好的通气条件。
硝化作用包括自养硝化作用和异养硝化作用。
在一般条件下，自养微生物的硝化作用是主要的，但在一定的土壤条件下，异养微生物的硝化作用也会超过自养硝化作用[6]。
自养硝化作用是指由化能自养硝化细菌利用CO2作为C源，将NH4+氧化成NO2-和NO3-的微生物过程，此过程分两个阶段：第一阶段是在亚硝化细菌的作用下，将NH4+氧化成NO2-；第二阶段是在硝化细菌的作用下，将NO2-氧化成NO3-，其具体过程可表示如下：（1）NH4+ + 3/2O2→NO2-+ 2H+ + H2O+E（2）NO2- + 1/2O2→NO3-+ E即：NH4+→NH2OH →NOH →NO2-→NO3-NO →N2O异养硝化作用指由化能异养硝化细菌在好氧条件下，以有机碳作为C源和能源，将NH4+或有机化合物氧化成NO2-或NO3-的过程。
而N2O在硝化过程中是以中间产物存在的。
具体过程可表示如下：NH4+→NH2OH →NOH →NO→NO2-→NO3-N2O一般认为，自养硝化作用在土壤N2O产生中最为重要。
然而，由于异养硝化菌在酸化土壤中活性不会受太大影响，在pH过低或温度过高的不适于自养硝化细菌生长的土壤中仍能进行异养硝化作用，因此，异养硝化作用同样不可忽视。
3.2 反硝化作用土壤反硝化过程是指通过微生物把硝酸盐还原为气态氮的过程。
这一过程通常导致土壤有效氮的损失，被认为是大气N2O的主要来源[7]。
反硝化作用所要求的通气条件与硝化作用相反，一般在嫌气条件下进行。
在反硝化作用产物中，N2O和N2的比例取决于土壤的环境条件，其中土壤水分、pH 值显著影响N2O /N2[8]。
反硝化过程的机制相对清楚，是微生物在一系列还原酶的作用下，将NO3-、NO2-还原成NO、N2O、N2的过程。
其具体过程如下：NO3- →NO2-→NO→N2O→N23.3 硝化－反硝化作用NO2-作为硝化作用和反硝化作用的中间产物，在某些微生物的作用下可以被继续分解，生成N2O和N2，这个过程称为硝化-反硝化作用。
其反应过程可表示如下：NH4+ →NH2OH→NO2-→[NO]→N2O→N2N2O在硝化作用的发生过程中，从土壤表层过渡到亚表层，由于土壤的通风条件发生变化，导致土壤的氧化还原电位发生变化，从而使得硝化作用产生的NO2-不能继续被氧化成NO3-，而是发生硝化－反硝化作用生成N2O和N2。
4 影响N2O排放的主要因素土壤中的硝化和反硝化作用是同时发生并相互关联的复杂过程，在复杂的土壤环境条件下，二者的反应速率和强度会受诸多因子的影响，反硝化作用产物中的N2O/N2也存在很大的变动，土壤中产生的N2O能否及时排放会显著影响N2O的排放通量.4.1 土壤微生物土壤微生物主要类群有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等，它们是土壤有机物质的“转化者”，温室气体的排放与土壤微生物与土壤有机物质的转化密切相关[9]。
土壤微生物量是指土壤中除植物根茬等残体且体积大于5×103 μm3的土壤动物以外的具有生命活动的有机物质的量，是表征不同生态系统土壤肥力的重要生物学指标[9]，对土壤呼吸有相当大的影响。
研究表明，土壤中微生物呼吸约占土壤总呼吸的50%左右[10]。
红丽等[11],研究指出，在地球大气CO2浓度升高的大背景下，CO2浓度的升高能改变根系分泌或残体的组成和总量，并影响到土壤细菌、真菌、放线菌等的数量。
土壤质地主要通过影响土壤的通透性和水分含量来影响土壤N2O排放通量。
在其他条件相同的情况下，不同质地的土壤氧化还原条件一般不同，因而土壤硝化作用和反硝化作用的相对强弱会有所差异，最终会影响N2O的产生。
不同的通透性还会影响N2O向大气中的扩散速率。
丁洪等[12]研究表明，质地粘重土壤的阳离子交换量大，NH4+被易吸附固定而不易被硝化；云等[13]也证实，N2O季节性排放总量与土壤粘粒含量呈显著负相关，与土壤砂粒含量呈显著正相关，氮肥的施用还能加大不同质地土壤间N2O排放的差异。
徐华等[14]研究表明，土壤N2O排放量是壤土高于粘土和砂土，壤土粘粒含量介于粘土和砂土之间, 既有较大量的N2O产生, 又有较通畅的N2O排放途径。
4.3 土壤温度土壤是微生物栖息的场所，土壤温度高低直接影响着微生物的活性。
土壤温度升高，土壤微生物硝化和反硝化作用加强，N2O/N2 会升高。