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                科研成果
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              ES&T: 持久性有机污染物如何跨越喜马拉雅传输到青藏高原?
              2019-05-30      

                基于青藏高原的持久性有机污染物(POPs)时空分布研究发现,在印度季风的驱动下,南亚排放的POPs可以翻越喜马拉雅到达青藏高原。但到目前为止,“POPs如何跨越喜马拉雅”这一科学问题尚未得到明确的解答。鉴于此,中國科學院青藏高原研究所/中國科學院青藏高原地球科学杰出中心龚平副研究员、王小萍研究员与合作者在尼泊尔和青藏高原南部海拔100-5500米的跨喜马拉雅大气POPs观测断面(图1a)上进行了连续三年的观测,并结合气象和遥感材料,建立了精细化的二维多介质传输模型(图1b),定量探讨了POPs翻越山脊和沿河谷传输的过程。

                觀測和模擬結果顯示,在傳輸過程中大氣POPs發生了濃度衰減和物質分餾(圖2)。其中,森林區大氣POPs濃度的降幅最大,這主要由雨水沖刷與森林吸收的聯合作用造成的。最終,超過90%的POPs都沈積富集到喜馬拉雅南坡的地表介質(主要爲土壤)中,但仍然有少量POPs可以通過大氣傳輸到達高海拔地區甚至翻越喜馬拉雅山。大氣POPs在山谷中傳輸時濃度的降幅遠小于在山坡上傳輸(自低海拔向高海拔傳輸)時的降幅,單位寬度上山谷的跨喜馬拉雅傳輸通量是翻越山脊的通量的2-3倍,這說明山谷是POPs跨喜馬拉雅傳輸的主要通道之一。但考慮到切割喜馬拉雅山脈的河谷總寬度只是喜馬拉雅山體長度的約1/30,整個喜馬拉雅山體上翻越山脊傳輸的POPs總量比沿河谷傳輸的總量高約1個數量級(圖3左圖),因此翻越山脊傳輸是南亞POPs向青藏高原遷移的最关键途徑。經估算,主要POPs類化合物(包括六六六、滴滴涕、六氯苯、多氯聯苯等)的跨喜馬拉雅傳輸總通量爲2-100噸/年(圖3右圖)。

                本研究得到国家自然科学基金委、中國科學院青年创新促进会和中國科學院战略性先导专项《泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设》资助;中國科學院加德满都科教中心对本研究的野外工作给予了大力支持。上述研究成果已发表于Environmental Science & Technology (龚平为第一作者,王小萍为通讯作者,論文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b01223 :Gong, P., Wang, X. P., Pokhrel, B., Wang H.L., Liu X.D., Liu X.B., Wania F.: Trans-Himalayan transport of organochlorine compounds: three-year observations and model-based flux estimation, Environmental Science & Technology, doi: 10.1021/acs.est.9b01223)。

              图1. (a)观测和模拟断面;(2)多介质逸度模型概念图

              图2. 大气POPs沿山坡传输时的(a)浓度衰减与(b)物质分馏

              图3. POPs的跨喜马拉雅传输通量

               
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