青藏高原所等發現南亞大氣污染物傳入青藏高原的新證據

　　青藏高原周邊廣泛分布著大氣污染嚴重區域，這些污染物可通過大氣環流進入高原，與冰凍圈聯系在一起，將對氣候和環境產生深刻影響。中國科學院青藏高原地球科學卓越創新中心、中國科學院青藏高原研究所副研究員叢志遠與合作者對該傳輸機制進行了深入研究，相關結果近期發表在國際期刊Atmospheric Chemistry and Physics 和Scientific Reports上。

　　研究人員針對珠峰地區的大氣氣溶膠樣品，進行了有機碳、元素碳、水溶性有機碳、離子、左旋葡聚糖和二元羧酸的較全面分析。珠峰大氣氣溶膠中的有機碳和元素碳濃度與喜馬拉雅山脈南坡高海拔站點（Langtang和NCO-P）類似。Ca2+指示的沙塵載荷在全年保持相對穩定，但有機碳、元素碳和水溶性有機碳以及離子（NH4+、K+、NO3-和SO42-）均在春季（pre-monsoon）表現出高值，而夏季最低。珠峰大氣氣溶膠中的有機碳、元素碳和生物質燃燒的指示物（K+和左旋葡聚糖）具有顯著的相關關系，說明生物質燃燒是春季珠峰地區高濃度碳質組分的主要原因。二元羧酸分析結果進一步提供了生物質燃燒影響的有力證據（圖1）。珠峰地區大氣氣溶膠中二元羧酸與有機碳、元素碳的濃度變化顯著相關。不同有機酸之間的比值，如丙二酸/丁二酸（di-C3/di-C4）、馬來酸/富馬酸（M/F）均指示珠峰地區的有機氣溶膠，特別是春季的高濃度受到了生物質燃燒的直接影響，而其他因素如二次生成、光化學氧化等的貢獻并不顯著（Cong et al., 2015, Scientific Reports, 5:9580）。

　　根據HYSPLIT反向氣團軌跡的統計結果，珠峰地區非季風期受西風急流的控制。而MODIS給出的火點分布情況(FIRMS)顯示，印度北部和尼泊爾的農業秸稈焚燒和森林火災在春季最為密集（圖2）。結合氣溶膠化學分析結果，說明珠峰地區在春季受到南亞生物質燃燒的跨境傳輸影響。

　　除了大尺度的大氣環流形式外，珠峰南北坡的局地環流耦合在一起，使山谷成為污染物傳輸的有效通道（圖3），最終導致珠峰北坡的氣溶膠含量、季節變化等均與南坡高度相似。這一觀點得到了金字塔站和珠峰站同步觀測的氣溶膠光學厚度（AOD）數據所支持；而能夠顯示氣溶膠垂直分布的CALIOP衛星觀測，也清晰表明在南亞棕色云爆發的四月份，大氣污染物能夠翻越喜馬拉雅山脈進入高原（Cong et al., 2015, Atmospheric Chemistry and Physics 15：1573–1584）。在未來的工作中，計劃在珠峰站安裝臭氧儀、黑碳儀等在線觀測儀器，提高數據的時間分辨率，以期更為精細地刻畫這一過程。

　　4月14日，國際雜志Nature對此項工作以News的形式進行了專題報道。該研究工作也得到了著名大氣學家、美國科學院院士V. Ramanathan的高度評價。他認為這是一項重要發現和進展（step forward），提供了令人信服的證據（compelling evidence）來證明喜馬拉雅山脈大氣污染是由于生物質燃燒產生，必須在全球范圍內共同努力，盡可能多地減少其排放。

　　此項研究的野外工作得到了中科院珠穆朗瑪峰大氣與環境綜合觀測研究站的長期大力支持，獲得了國家自然科學基金、中國科學院戰略性科技先導專項資助。

圖1 珠峰地區春季（Pre-Monsoon）大氣氣溶膠中二元羧酸的分子組成

圖2 MODIS衛星觀測到的火點（生物質燃燒）分布狀況

圖3 喜馬拉雅山脈山谷風系統對大氣污染物的傳輸示意圖