极地雪冰中表征大气浊度的微粒和各类污染物.PDF

第 15 卷第 4 期 极地研究 Vol. 15, N o. 4 2003 年 12 月 CHIN ESE JOU RN AL OF PO LAR R ESEAR CH December 2003 研究论文 极地雪冰中表征大气浊度的 微粒和各类污染物 韦丽佳1, 2 李院生1 谭德军1 周丽娅1, 2 闫明1 胡凯2 温家洪1 孙波1 刘雷保1 ( 1中国极地研究所, 上海 200129; 2南京大学地球科学系, 南京 210093) 提要 全 球气候变化和环境问题是当代人们共同关注的热点。两极地区在地理上 具有特殊性, 其大气和 冰芯的微粒记录包含了火山, 沙尘暴以及人类活动等 特殊事件的信息。本文在总 结前 人研究的基础上, 重点讨论了硫化物、碳黑、氮氧 化物及 硝酸盐、有机 污染物 以及重 金属等 大气 中与人类活动密切相关的微粒物质。 关键词 微粒 大气浊度 冰芯 气溶胶 1 引言 气候变化和环境污染与环境保护一直是人们关心的热点。两极由于其在地理上的特 殊性, 在反映全球气候环境变化方面具有独特的优势。极地的冰芯、大气中所记录的环境 变化信息, 包含在气体、游离在大气中的各类化学物种、同位素、微粒等各个方面。近年 来, 极地大气中研究的热点问题主要集中于火山喷发及人类活动在全球大气中的输送、转 化和扩散机制, 硫酸盐粒子及其降温机制等方面。 南北极在地形上具有各自的特征( 见图 1) 。北极 被人类密集居住的各个大陆所包 围, 在地形上较南极大陆平坦, 其大气的下方是北冰洋。南极则远离人类活动的聚集区, 被南太平洋所环绕, 地形上主要是大陆, 其上被巨大的冰盖所覆盖, 范围包括从南纬 65b 到海拔 3 ) 4 km 高度的地区, 形成一个高原型的大陆。南北极也是地球最重要的冷端, 由于与赤道地区存在温差的作用, 成为地球大气循环和气候系统最重要的驱动源。相对 [ 收稿日期] 2003 年 9 月收到来稿, 2003 年 10 月收到修改稿。 [ 基金项目] 国家自然科学基金( 、科 技部社会公益 研究专项( 2001DIA50040-05) 、科技部科技基 础性 工作专项( 2001DIA50040) 、国家海洋局极地考察办公室 1999 年科学考察专项基金资助项目。 [ 作者简介] 韦丽佳, 女, 1979 年生。硕士研究生, 主要从事微粒、冰川化学与气候变化研究。 [ 通讯作者] 李院生( e-mail: yshli@ sh163e. sta. net. cn) 第 4 期 韦丽佳等: 极地雪冰中表征大气浊度的微粒和各类污染物 275 而言, 南极气温比北极要低得多, 在全球气候系统中的作用表现出特殊性。自然和人类活 动起源的痕量气体的特征和行为在北极和南极有着很大的区别, 其具有化学气候学的分 异特征。与南极相比, 北极地区的海洋飞沫、风吹尘、海洋生物活动产生的物质、火山物质 都具有独特的季节特征与浓度。由于这两个区域独特的地形学和地理特征, 北极地区大 气中人类活动起源的微粒浓度要远高于南极地区。 冰芯中记录的信息与所处的大气环境密切相关, 悬浮在大气中的微粒通过干、湿沉降 进入雪冰。大气污染物主要有两种物理形式: 其一为气相污染物, 如硫的氧化物、气态烃、 氮的氧化物; 其二为悬浮在大气中的微粒