工业革命以来，人类活动导致全球很多地区氨（NH3）和氮氧化物（NOx）排放量和沉降通量成倍增加，城市空气氮污染物富集和陆生系统氮沉降的增加已经诱发了一系列环境生态问题。然而，很多地区氮沉降的时空变化仍然存在不确定性，氮沉降通量和来源变化及其与人类活动的关系并不十分清楚。
苔藓植物因其生物学属性的特殊，对空气污染敏感且地理分布广，其氮（N）含量和氮同位素（δ15N）已被认可为快速且有效评估大气氮沉降通量、化学组成和来源的独特地球化学指标，尤其对于氮沉降直接观测困难的偏远地区和历史时期，这些指标能够提供独特的环境信息。
2000年以来，刘学炎等探索陆生苔藓总氮和硝酸根同位素（δ15N, δ18O, ∆17O）的记录原理和变化机制以及在评估氮沉降方面的应用，早期研究成果已在Applied Geochemistry (2008)、Environmental Pollution (2008, 2010, 2017)、Functional Plant Biology (2012)、Frontiers in Plant Science (2012)、ES&T (2012)、New Phytologist (2013)、Catena (2019) 、JGR: Atmospheres (2020)等发表。最近，他们分析中国西南城市和非城市地区1954–1964 年、1974–1990年、2005–2015年苔藓标本N含量和δ15N变化特征，结合苔藓N含量与氮沉降通量、苔藓δ15 N与铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）沉降的比例关系，详细评估了研究区大气氮沉降的通量和变化。西南地区无机态氮沉降通量在前两个时期无显著差异，但在2000年代后显著提高，且主要化学形态从1990 年代以前的NO3-转变为2000 年代后的NH4+，即NH4+的增加是导致氮沉降通量在2000年代后显著提高的主要原因。进而，通过同位素质量平衡重建了三个历史时期NH4+和NO3-沉降的δ15N信号，结合主要NH3和NOx排放源的δ15 N值，区分了主要燃烧源（生物质燃烧、机动车尾气、燃煤等）和挥发源（废水、废物和化肥 等）NH3、化石源（机动车尾气、燃煤）和非化石源（生物质 燃烧和土壤微生物氮循环）NOx的相对贡献，揭示燃烧源NH3和非化石源NOx对2000年代后氮沉降通量增加高有显著的贡献。
这些结果为准确评估该区域的氮沉降化学组成变化和生态效应提供了关键的科学证据，有利于西南地区环境氮减排策略的制定。该研究近期以 “Significant contributions of combustion-related NH3 and non-fossil fuel NOx to increases of nitrogen deposition in southwestern China over past five decades”为题正式在环境科学与生态学科一区期刊Global Change Biology（IF=10.863）发表。我院2018级硕士生黄灏为论文第一作者，刘学炎教授为通讯作者，宋韦博士参与了该项研究。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.15736。
上述工作致谢国家自然科学重点和优青基金（41730855, 41522301）、国家重点研发课题（2017YFC0210101, 2016YFA0600802）等项目的资助。
