发表于JGR Atmospheres的一项新研究展现了冰尘Zn同位素在追踪大气污染传输路径和识别污染物来源方面的巨大潜力，深化了人们对青藏高原及其周边地区大气污染物，尤其是Zn污染状况的理解。
第一作者：吴睿博士研究生 通讯作者：董志文教授 通讯单位：中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院/中国科学院西北生态环境资源研究院
首次研究锌同位素作为大范围冰川环境中锌来源和传输路径的环境示踪剂 中国西部冰川冰尘锌主要源自人为排放，燃煤贡献尤为突出 燃煤相关的大气锌排放显著影响着青藏高原冰川区环境
研究进展
锌（Zn）对全球环境、陆地生态系统和人类健康具有重要影响。Zn同位素（δ66Zn）被认为是追踪环境污染的有力工具。然而，针对冰冻圈内Zn同位素示踪的研究非常有限。基于此，中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院董志文教授科研团队，联合中国科学院西北研究院、德国杜伊斯堡-埃森大学、北京大学环境科学与工程学院、德国科隆大学等多家单位，基于亚洲高山地区（包括青藏高原及其周边地区）的大区域观测数据，首次基于冰川冰尘Zn同位素（表示为δ66Zn）数据集，利用δ66Zn追踪和量化中国西部大范围冰川区冰尘Zn的大气污染物质输入来源及其贡献比例。研究发现，冰尘δ66Zn值在−0.22‰~+0.87‰之间，普遍具有较重的组成特征（图1a）。此外，中国西部冰川冰尘中的δ66Zn值呈现出明显的空间分布特征，不同冰川冰尘δ66Zn均值表现为天山区域（TM）（+0.36‰）<青藏高原东南部（SETP）（+0.42‰）<青藏高原南部（STP）（+0.50‰）<青藏高原东北部（NETP）（+0.59‰）（图1b）。从全球视角来看，不同情境下的δ66Zn值特征以及广泛的Zn源组成数据集揭示出，人为混合源（包括燃煤、非尾气交通以及工厂冶炼排放）对中国西部地区大气Zn沉降具有显著影响，尤其是煤燃烧（图2）。通过MixSIAR稳定同位素混合模型进一步量化（图3），中国西部冰川冰尘Zn的来源贡献率依次为：矿物粉尘（36%）>燃煤（33%）>非尾气交通排放（22%）>工业冶炼（10%）。人为Zn来源的贡献率介于60%至73%之间（平均值为64%），其中燃煤的贡献率为17%至52%（平均值为33%）。此外，不同冰川区污染源贡献比例的变化也揭示了不同地理区域间污染源的差异。本项研究得到了国家自然科学基金和甘肃省重点基金、以及中国地质大学项目的资助。
图1 中国西部冰川冰尘样品中锌同位素组成的空间分布特征
通过扫描透射电子显微镜和能量色散X射线光谱（STEM-EDX）分析，老虎沟冰川（LHG）和玉珠峰冰川（YG）冰尘中，与Zn混合并共同分布的主要元素包括S和Si，同时还含有少量的重金属元素，如Fe、Mn、Cu和Al等。这一结果证实了各种人为燃烧过程对中国西部冰川区Zn沉积的显著影响。而中国西部各区域对煤炭的高需求则直接导致了更多的燃煤排放，进而使得燃煤在Zn沉积中的贡献尤为突出。利用后向轨迹模型（HYSPLIT）模拟了大气输送路径，了解污染物的扩散和传输规律，追溯污染物的来源。同时，结合GEOS-Chem模型验证分析，模拟了大气中黑碳（BC）的分布情况，以表征大气人为排放的分布状况。分析结果显示，中国西部青藏高原边缘及其周边地区的人为排放对环境的影响特别显著。本项研究展现了冰尘Zn同位素在追踪大气污染传输路径和识别污染物来源方面的巨大潜力，深化了我们对青藏高原及其周边地区大气污染物，尤其是Zn污染状况的理解。
原文信息
https://doi.org/10.1029/2024JD041467
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关于期刊
JGR Atmospheres 发表能促进和改善我们对大气特性和过程的理解的原创研究文章，包括大气与地球系统其他组成部分的相互作用，以及它们在气候变化中的作用。
2023年影响因子：3.8
5年影响因子：4.7
从投稿到一审意见的中位数时间：68天点击下方“阅读原文”访问JGR Atmospheres期刊网站，阅读更多精彩内容。
