［本站讯］近日，环境研究院薛丽坤教授团队在大气活性氮来源研究领域取得重要进展，首次揭示了浒苔等海洋藻类非生物光分解过程是沿海大气HONO的重要新来源。相关成果以“HONO Emission from Marine Algae”为题发表于国际顶级综合期刊Science Advances。该研究为理解海洋—大气活性氮交换及其对沿海大气氧化性和气候效应的影响提供了新的科学视角。
HONO是大气羟基自由基（OH）的关键前体物，而OH作为大气中最主要的氧化剂，控制着绝大多数污染物和温室气体的大气寿命。长期以来，已知的HONO来源主要集中于陆地环境，如机动车尾气、土壤微生物活动、生物质燃烧及NO2非均相转化等。然而，近年来研究团队在沿海和海洋环境中观测到HONO浓度呈现出与内陆地区截然不同的日间峰值特征，且其浓度水平远超现有模型结果，这表明海洋大气中存在尚未被识别的重要HONO来源。
研究团队于2022年和2024年夏季浒苔绿潮期间，在青岛沿海站点开展了综合大气外场观测。观测结果显示日间HONO浓度与潮汐周期高度同步，在潮汐最低点出现HONO浓度峰值。这一独特的时间变化特征暗示，HONO的产生可能与潮间带周期性暴露的浒苔密切相关。随后，研究团队通过室外和室内烟雾箱实验证实，包括浒苔在内的多种典型海洋藻类（如羽藻、刚毛藻、马尾藻和鹿角菜等）均能在光照条件下快速释放HONO。该过程依赖于光照和藻类表面积，是一种非生物过程，其机制与土壤微生物驱动的HONO排放显著不同。深入分析发现，HONO排放通量与藻类氮含量（尤其是硝态氮）显著相关，表明藻类细胞内的含氮化合物可能是HONO生成的重要前体物。此外，不同藻类物种间的HONO排放能力差异显著，如马尾藻的排放通量约为浒苔的10倍。
藻类光解释放HONO及其对沿海大气化学影响的示意图
实验测得的海洋藻类HONO排放通量可达1.08×10?7至2.31×10?6mol m?2h?1，与已报道的土壤HONO排放通量相当，比海洋NO排放通量高出2至3个数量级。大气化学箱模型模拟发现，加入这一新来源后，模型对HONO浓度的再现能力显著提升，同时该过程显著促进了OH自由基和臭氧的生成，加快了大气甲烷（CH4）和二甲基硫（DMS）等气候相关气体的氧化去除。值得关注的是，在全球富营养化和气候变暖的背景下，大规模海藻暴发正呈加剧趋势。这意味着，海洋藻类释放HONO这一新发现的氮循环途径，其环境与气候效应将在未来持续放大。
团队成员、研究员申恒青，博士研究生钟雪莲为论文的共同第一作者。薛丽坤教授为论文通讯作者。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的共同资助。山东大学、中国海洋大学、香港理工大学及西班牙高等科学研究理事会等多家国内外研究机构参与了该项合作研究。
