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JGR-Atmospheres: 南亚污染物向青藏高原跨境传输的新证据-降水中溶解态有机碳的Δ14C和分子组成
2018-05-24

  南亚排放的大气污染物向青藏高原的跨境传输及其对生态环境和冰川退缩的影响是一个重要的科学问题。2018年5月,中国科学院青藏高原研究所、地球科学卓越创新中心的李潮流副研究员及其合作者通过对青藏高原周边典型污染城市(加德满都)、拉萨、偏远地区(纳木错站) 的降水及六条冰川的雪冰样品中溶解态有机碳 (dissolved organic carbon (DOC)) 的Δ14C、δ13C和分子组成的研究(图. 1),发现纳木错站降水中由化石燃料燃烧产生的DOC主要来自南亚的远距离传输。

  作为大气中碳质组分的重要组成部分,降水中的DOC不仅是全球碳循环的一个关键环节,也由于其在大气中的辐射强迫作用而与气候变化密切相关。该研究发现与南亚的典型城市如加德满都的降水(化石燃料的贡献:33±9%)相比,纳木错站和冰川区的降水DOC的Δ14C年龄明显偏年轻,说明其中包含很少的老碳(化石燃料的贡献:15±6%),这一现象与DOC的分子组成是一致的(图. 2)。进一步对纳木错站的不同降水事件发生时的气团来源的分析发现,来自南亚气团形成的降水的DOC明显偏老,说明化石燃料燃烧的贡献较大,这与南亚较大比例的化石燃料的消耗有关。相应地,由来自人类活动微弱的青藏高原西部的气团形成的降水DOC则绝大部分是现代的碳(图. 3)。上述结果与我们之前对青藏高原和喜马拉雅地区大气和冰川区黑碳Δ14C的空间分布特征相互印证 (https://www.nature.com/articles/ncomms12574.pdf )。而且,该研究还发现,由于青藏高原偏远地区的纳木错站和冰川区降水中DOC在长距离传输过程中受到氧化作用的影响,引起了其δ13C值的分馏,从而造成其与青藏高原表层土壤、河水及其它城市降水DOC的δ13C值相比明显的偏正(图. 2b, 4)。

  该研究的结果为全面认识青藏高原、喜马拉雅及其周边地区大气和冰川区的碳质组分的特征提供了重要的数据,丰富了研究大气污染物从周边地区向青藏高原远源传输的手段。相关工作是与西北生态环境资源研究院(筹)、美国耶鲁大学和德国奥尔登堡大学等单位一起合作完成的。

  上述研究得到了中国科学院战略性先导科技专项: 泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设(XDA20040501),国家自然科学基金面上项目(41421061, 41675130)、杰出青年基金项目(41225002)等的资助。

  论文链接: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2017JD028181

图.1 论文相关的研究点在青藏高原及其周边的分布图

图. 2 该研究中不同地点DOC的分子组成和14C年龄的对比

图. 3 纳木错的四次典型降水事件的水汽来源及其对应的DOC的化石燃料的贡献。

图. 4 纳木错降水中DOC与青藏高原的表层土壤和河水δ13C值的对比

 
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