青藏高原所等发现南亚大气污染物传入青藏高原的新证据

　　青藏高原周边广泛分布着大气污染严重区域，这些污染物可通过大气环流进入高原，与冰冻圈联系在一起，将对气候和环境产生深刻影响。中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心、中国科学院青藏高原研究所副研究员丛志远与合作者对该传输机制进行了深入研究，相关结果近期发表在国际期刊Atmospheric Chemistry and Physics 和Scientific Reports上。

　　研究人员针对珠峰地区的大气气溶胶样品，进行了有机碳、元素碳、水溶性有机碳、离子、左旋葡聚糖和二元羧酸的较全面分析。珠峰大气气溶胶中的有机碳和元素碳浓度与喜马拉雅山脉南坡高海拔站点（Langtang和NCO-P）类似。Ca2+指示的沙尘载荷在全年保持相对稳定，但有机碳、元素碳和水溶性有机碳以及离子（NH4+、K+、NO3-和SO42-）均在春季（pre-monsoon）表现出高值，而夏季最低。珠峰大气气溶胶中的有机碳、元素碳和生物质燃烧的指示物（K+和左旋葡聚糖）具有显著的相关关系，说明生物质燃烧是春季珠峰地区高浓度碳质组分的主要原因。二元羧酸分析结果进一步提供了生物质燃烧影响的有力证据（图1）。珠峰地区大气气溶胶中二元羧酸与有机碳、元素碳的浓度变化显著相关。不同有机酸之间的比值，如丙二酸/丁二酸（di-C3/di-C4）、马来酸/富马酸（M/F）均指示珠峰地区的有机气溶胶，特别是春季的高浓度受到了生物质燃烧的直接影响，而其他因素如二次生成、光化学氧化等的贡献并不显著（Cong et al., 2015, Scientific Reports, 5:9580）。

　　根据HYSPLIT反向气团轨迹的统计结果，珠峰地区非季风期受西风急流的控制。而MODIS给出的火点分布情况(FIRMS)显示，印度北部和尼泊尔的农业秸秆焚烧和森林火灾在春季最为密集（图2）。结合气溶胶化学分析结果，说明珠峰地区在春季受到南亚生物质燃烧的跨境传输影响。

　　除了大尺度的大气环流形式外，珠峰南北坡的局地环流耦合在一起，使山谷成为污染物传输的有效通道（图3），最终导致珠峰北坡的气溶胶含量、季节变化等均与南坡高度相似。这一观点得到了金字塔站和珠峰站同步观测的气溶胶光学厚度（AOD）数据所支持；而能够显示气溶胶垂直分布的CALIOP卫星观测，也清晰表明在南亚棕色云爆发的四月份，大气污染物能够翻越喜马拉雅山脉进入高原（Cong et al., 2015, Atmospheric Chemistry and Physics 15：1573–1584）。在未来的工作中，计划在珠峰站安装臭氧仪、黑碳仪等在线观测仪器，提高数据的时间分辨率，以期更为精细地刻画这一过程。

　　4月14日，国际杂志Nature对此项工作以News的形式进行了专题报道。该研究工作也得到了著名大气学家、美国科学院院士V. Ramanathan的高度评价。他认为这是一项重要发现和进展（step forward），提供了令人信服的证据（compelling evidence）来证明喜马拉雅山脉大气污染是由于生物质燃烧产生，必须在全球范围内共同努力，尽可能多地减少其排放。

　　此项研究的野外工作得到了中科院珠穆朗玛峰大气与环境综合观测研究站的长期大力支持，获得了国家自然科学基金、中国科学院战略性科技先导专项资助。

图1 珠峰地区春季（Pre-Monsoon）大气气溶胶中二元羧酸的分子组成

图2 MODIS卫星观测到的火点（生物质燃烧）分布状况

图3 喜马拉雅山脉山谷风系统对大气污染物的传输示意图