单颗粒黑碳光度计在青藏高原雪冰样品分析中的应用

大气中的黑碳主要由化石燃料以及生物质燃料不完全燃烧产生, 经由传输以及沉降等过程, 可到达并沉积于偏远地区的雪冰表面。相对于洁净的雪表, 较暗的黑碳可吸收更多的太阳辐射, 导致雪表反照率降低, 加速冰雪消融, 进而对区域气候环境产生重要影响。青藏高原的环境脆弱而敏感, 是全球气候变化的驱动机与放大器。根据青藏高原山地冰川雪冰样品矿物杂质多、 浓度变化大的特点, 优化了雪冰单颗粒黑碳光度计（Single Particle Soot Photometer, SP2）分析方法, 制定了规范详细的实验步骤, 评估了样品储存和分样、 进样方式、 样品稀释等过程对测量结果的影响, 并用该方法对研究区域的季节积雪及雪坑样品进行检测。结果表明： 青藏高原雪冰中黑碳浓度在0.21~47.96 ng·mL^-1之间, 平均值6.69 ng·mL^-1。测样过程中连续测定胶体石墨标样, 校正后的回收率在75%以上。因此, 优化的SP2方法能够获得青藏高原雪冰中准确可靠的黑碳含量信息, 对利用雪冰介质重建黑碳的历史变化过程, 进而准确评估其对气候环境的影响程度, 具有重要意义。     

青藏高原北部冰川雪中细菌多样性的研究

通过细菌的分离培养和16S rDNA序列分析的方法,对青藏高原的小冬克玛底冰川、玉珠峰冰川和煤矿冰川雪中的可培养细菌数量和多样件进行了研究.结果表明:小冬克玛底冰川、玉珠峰冰川和煤矿冰川雪中的可培养细菌数量依次为18.54,35.52和58.07 CFU·mL-1.恢复出的细菌具有丰富的多样性,隶属于Bacteroidetes,Actinobacteria,Firmicutes和α,β,γ-Proteobacteria等6个类群.与青藏高原、南北极冰雪中微生物的比较分析发现Agrococcus,Zoogloea和Pedobacter属细菌是玉珠峰冰川和煤矿冰川的特殊微生物类群.     

青藏高原典型山地冰川中痕量元素的空间分布和来源分析

为了探究青藏高原雪冰中痕量元素的空间分布与主要来源,对2019年7—9月在青藏高原七一冰川、八一冰川、岗什卡雪峰、煤矿冰川、玉珠峰冰川、古仁河口冰川以及玉龙雪山白水河1号冰川采集的表雪样酸化后,利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测试了常量元素Al、Fe与痕量元素As、Ba、Co、Cr、Cu、Li、Mn、Mo、Pb、Sr、Tl、Zn、Cd共15种元素的含量,通过Jonckheere-Terpstra非参数检验分析痕量元素空间分布趋势。结果表明：中部煤矿冰川和玉珠峰冰川浓度最高,南部古仁河口冰川和玉龙雪山最低,东北部3条冰川居中;本研究与其他研究区关于冰川As、Cu、Pb、Zn、Cd浓度对比的结果显示,青藏高原冰川中元素含量的空间分布总体趋势为：中部＞北部＞南部。富集因子分析表明,Co、Cr、Cu、Tl、Fe、Li、Mn、Mo、Sr元素主要受粉尘输入影响,Pb、Cd、Zn元素受人为源影响较大（例如有色金属冶炼、交通排放、化石燃料燃烧等）。后向轨迹结果表明,东北部3条冰川主要受东北和西北部地区影响;中部冰川元素来源复杂,以青藏高原西部和北部的粉尘输入为主,且受西部临近煤矿和交通运输影响;南部冰川主要受南亚和青藏高原西南部地区影响。研究成果将进一步丰富青藏高原雪冰痕量元素数据库,为评估人类活动对青藏高原大气环境的污染和水源区的潜在环境风险提供科学依据。     

雪冰中生物有机酸研究的历史与现状

生物有机酸的研究有助于认识C、H、O等生源元素的生物地球化学循环 ,有助于认识大气酸雨的形成及其防治 .雪冰是记录大气中生物有机酸过去信息的良好载体 ,对其中生物有机酸记录的研究是认识过去大气中相应化合物的含量及其变化 ,认识有机酸的生物地球化学循环 ,进而恢复过去区域生态、环境乃至气候变化的有效途径 ,也是雪冰化学研究的前沿课题之一 .雪冰中常见的有机酸有甲酸、乙酸、丙酸、丙酮酸、草酸和羟基乙酸等 ,其中甲酸和乙酸是最主要的两种有机酸类 .过去十多年来 ,雪冰中生物有机酸的研究多集中在格陵兰地区 ,其次是南极 ,最近两年开始向中低纬度的山地冰川转移 .格陵兰冰芯中甲酸、乙酸的平均含量均不足 10ng·g-1,草酸含量则更低 .其有机酸主要来自北半球的森林大火和植物生长过程中的释放 ;南极洲雪冰中的甲酸平均含量不足 2ng·g-1,乙酸含量在 0 .15ng·g-1以下 ,它们主要源于不饱和有机物的大气氧化 ;格陵兰冰芯中MSA平均在 5ng·g-1以下 ,而南极洲的MSA平均不低于 7ng·g-1.它们的来源都与海洋浮游生物释放的不饱和有机物有关 .气候的变化影响两极地区生物有机酸的来源 ,进而影响冰芯中有机酸的记录 .我国天山乌鲁木齐河源 1号冰川为中纬度的山地冰川 ,其冰芯中的甲酸、乙酸分别是格陵     

古里雅冰芯中生物有机酸的初步分析

甲酸、乙酸是全球对流层中普遍存在的化学成分,它们对偏远地区降水中的酸度有很大影响,降水中存在的甲酸、乙酸必然会在冰川和冰盖中保存下来．然而,目前很少有文章报道山地冰川中甲酸、乙酸的测定结果及环境意义．我们用离子色谱法测定了古里雅上部５ｍ冰芯中甲酸、乙酸的浓度,结果显示,甲酸、乙酸具有明显的季节变化,峰值一般对应于夏季层位,说明甲酸、乙酸的来源不同于阳离子,粉尘不是其主要来源．将甲酸、乙酸的记录与冰芯中δ１８Ｏ和阳离子的记录对比,得出甲酸具有较敏感的气候指示意义．     

乌鲁木齐河源1号冰川表层雪的化学特征——以低分子有机酸和无机阴离子为例

表层雪是联系大气成分与冰芯记录的重要纽带,是研究成冰作用过程中化学组成变化的起点.为配合天山乌鲁木齐河源1号冰川成冰作用过程中化学组成变化的研究,对1号冰川积累区(海拔4130 m)一个完整年度的表层雪样品进行了低分子有机酸和无机阴离子含量的分析.结果显示:表层雪中低分子有机酸主要有HCOO^-、CH₃COO^-、C₂H₅COO^-和(COO)₂^2-,无机阴离子主要有F^-、Cl^-、NO₂^-、NO₃^-、SO₄^2-和PO₄^3-.除(COO)₂^2-外,大部分高浓度的有机酸和无机阴离子因受到周围环境和盛行风的影响呈现出明显的季节变化特征,即夏半年离子浓度变化剧烈,最大值和最小值同时出现在夏半年,冬半年的浓度则相对小而稳定;而(COO)₂^2-和低浓度的无机阴离子随季节变化的特征不明显,在全年均显示出波动性.在外界条件不变的情况下,表层雪可以长时间(至少半年时间)保存其中高含量的化学组成不被改变.     

青藏高原玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川雪坑中的环境记录

研究了玉珠峰冰川和小冬克玛底冰川雪坑中离子、正构烷烃和多环芳烃的含量及分布特征,并利用正构烷烃和多环芳烃的相关参数以及离子与这两种有机物之间的相关系数探讨了雪坑中这些化学组分的可能来源.结果表明:虽然同受两风环流的影响,但玉珠峰冰川雪坑中离子、正构烷烃和多环芳烃的含量远高于小冬克玛底冰川,这与它们所处的地理位置有关.∑...     

青藏高原纳木错流域扎当冰川度日因子特征及其应用

根据青藏高原念青唐古拉峰北坡纳木错流域扎当冰川2007和2008年消融期的物质平衡和气象观测资料,计算了冰川冰和雪的度日因子值,分析了冰川度日因子的时空变化及影响因素.结果表明:扎当冰川雪的度日因子值为5.3mm·d-1·℃-1;不同海拔冰的度日因子在4.0～14.0mm·d-1·℃-1之间,平均为9.2mm·d-1·℃-1.扎当冰川冰的度日因子值随着海拔的升高有所下降,但季节变化规律不明显.利用度日模型对扎当冰川物质平衡进行了模拟,得到2006/2007年度和2007/2008年度该冰川的物质平衡值分别为-534mmw.e.和247mmw.e.,其中2007/2008年度的模拟值接近观测值.     

祁连山老虎沟12号冰川积雪化学特征及环境意义

2012年6月在祁连山老虎沟12号冰川采集雪坑和表层雪样品, 结合相关分析法、 海盐示踪法、 气团轨迹法等方法, 对冰川积雪的主要化学离子特征、 来源及环境意义进行分析研究.结果表明, 积雪中平均离子浓度Ca²⁺>SO₄^2->NH₄⁺>NO₃^->Cl^->Na⁺>Mg²⁺>K⁺. 雪坑中Ca²⁺是主要的阳离子, SO₄^2-是主要的阴离子; 各种离子在雪坑中的平均浓度要远大于表层雪, 而且雪坑中的化学离子浓度峰值与污化层有着很好的对应性.同时, 与青藏高原、 中亚天山、 阿尔泰山以及北半球其他区域高海拔雪冰化学特征进行比较, 发现祁连山老虎沟12号冰川区积雪化学特征受亚洲粉尘源区陆源矿物影响较大.然而, 雪坑中的离子(尤其是Na⁺和Cl^-)除了陆源矿物粉尘之外, 部分还来源于海洋源.结合NOAA Hysplit模型对冰川区积雪化学离子来源进行了后向轨迹反演验证.     

祁连山冰川中痕量元素的空间分布及其来源分析

痕量元素在山地冰川中的时空格局可以作为评价人类活动对大气环境影响的良好指标。为了研究祁连山雪冰中痕量元素的空间分布及其主要来源,2020年9月在祁连山的7条冰川,包括阿尔金山冰川、扎子沟冰川、老虎沟冰川、七一冰川、四号冰川、八一冰川和宁缠河3号冰川中采集表层雪样进行酸化处理,使用电感耦合等离子体质谱仪（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry,ICP-MS）测定了大量元素Al、Fe与痕量元素As、Ba、Co、Cr、Cu、Li、Mn、Mo、Pb、Sr、Tl、Zn、Cd的浓度,并选用Jonckheere-Terpstra非参数检验来对比痕量元素平均浓度,数据结果表明祁连山西部扎子沟冰川和老虎沟冰川的痕量元素浓度较高,祁连山东部宁缠河3号冰川痕量元素浓度较低,痕量元素浓度总体空间分布趋势为西段>中段>东段。痕量元素总浓度的富集因子（Enrichment Factors,EF）表明,Co、Cr、Cu、Tl、Fe、Li、Mn、Mo、Sr元素主要受自然粉尘输入影响（EF<10）,Pb、Cd、Zn元素受人为源影响较大（EF>10...     

冰芯记录所显示的天山地区的大气污染

通常情况下,人为污染会造成大气环境的酸化,最终导致形成酸雨.人为污染主要是化石燃料燃烧造成的大气污染.一般认为远离人类活动的偏远地区没有或很少受到人为的污染,它们的大气化学组成可以作为大气化学的本底;通过与本底的对比研究,可以顺利评估人类对大气环境的污染程度.天山是一个远离人类居住的偏远地区.人类对大气的污染是否影响到该区尚颇有争议.为回答这一问题,我们选择天山山地冰川的冰芯为研究对象,利用冰冻环境有效地保存大气有机物质记录的特点,从大气化学组成变化历史的角度,探讨人类活动对大气化学的影响.我们利用DX-300离子色谱分析了天山一号冰川14.08 m冰芯的有机酸和硫酸等含量.结果显示,乙酸是冰芯中含量最高的化学组分,平均含量为389.4±336.3 ng/g(n=489),甲酸平均含量为61.1±89.0 ng/g(n=541).甲酸/乙酸平均值为0.21士0.23,显示了人类污.染来源的特征.虽然两种主要有机酸的平均含量差异很大,但在过去43 a中它们的含量变化特征相同,且与pH的变化同步,这表明人为活动对该地区大气的污染并没有造成环境的酸化,而是碱化.研究表明,利用远离人类居住地区大气化学组成作为大气的本底对大气污染程度进行评估应持谨慎态度.     

青藏高原木孜塔格冰川、玉珠峰冰川及扎当冰川可培养细菌的生理特征

为了解冰川微生物生长特点,分析了青藏高原木孜塔格冰川、玉珠峰冰川和扎当冰川可培养细菌在不同温度,及木孜塔格冰川可培养细菌在不同盐度和pH下的生长特性.木孜塔格冰川52%的可培养细菌不耐盐,只能在0%盐度下生长,38%的细菌可以在0%～4%/6%盐度培养基中生长,其余细菌可以在0%～1%/2%的盐度培养基中生长,且62%的细菌具有较广的pH值生长范围（pH 5～9）;另外,38%的细菌只能在弱酸性（5%）或者只能在弱碱性（33%）培养基中生长. 3个冰川可培养细菌生长温度范围均为0～35℃,木孜塔格冰川最适生长温度≤20℃的细菌占其细菌总数的86%,而玉珠峰冰川和扎当冰川最适生长温度≤20℃的细菌则分别占其细菌总数的69%和53%.不同冰川具有不同最适生长温度的细菌的比例不同,同一冰川不同深度相同属类的细菌有相近的生长温度特征、耐盐度和耐酸碱特征.     

祁连山七一冰川区表层沉积物中生物标志化合物的组成特征及来源研究

利用GC和GC—MS的分析方法,对祁连山七一冰川冰雪不溶微粒、冰尘和七一冰川流域表层土壤中的烷烃、脂肪酸、脂肪酸甲酯和长链酯、酮以及多环芳烃等生物标志化合物进行了分析,研究了它们的组成和分布特征,讨论了它们的环境地球化学意义。结果表明,生物标志化合物分布特征组成和分布特征指示了七一冰川地区的有机质具有藻类、高等植物、化石燃料燃烧产物等多种来源。冰雪不溶微粒和七一冰川流域表层土壤中有机物的来源相似,且这两种介质中的有机污染物种类多于冰尘,表明快速的工业化已经对七一冰川及其周围环境产生明显影响。     

电感耦合等离子体质谱仪测定可可西里冰芯样品中超痕量Cd和Pb

介绍了利用电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)直接测定冰芯样品中超痕量重金属Cd和Pb的实验和分析方法,用国家一级标准溶液进行分析过程中的质量控制.仪器对测定浓度在20～100ng·L^-1之间Pb的分析精度<10%,对浓度在5～100ng·L^-1Cd的分析精度<10%,标准加入回收率在85%～107%之间.Cd和Pb的检测下限分别为0.62ng·L^-1和0.15ng·L^-1.初步探索了冰芯外部被污染部分的去除方法,给出了实验结果,并利用此方法对青藏高原马兰冰川的一根22m深冰芯进行了处理,分析了其中的Cd和Pb的浓度。     

祁连山区雪冰反照率变化及其对冰川物质平衡的影响

雪冰反照率能够改变冰川表面能量收支平衡,是影响冰川消融的重要因素之一。利用祁连山地区冰川面积矢量数据、MODIS逐日积雪反照率、气温和降水以及冰川物质平衡等数据,探讨了祁连山典型冰川区雪冰反照率特征及其对冰川物质平衡的影响。结果表明：祁连山地区冰川多年平均反照率为0.532,冰川区面积大小与其多年平均反照率之间呈显著正相关（R²=0.16,P<0.05,N=91）,即冰川面积缩减1 km²,对应的平均反照率下降0.0025。祁连山老虎沟12号冰川反照率在夏季有明显的海拔效应,且强于其他时段,达到0.047?（100m）^-1。典型冰川年均物质平衡量与冰川表面夏季（6—8月）平均反照率之间存在显著的正相关关系,老虎沟12号冰川和七一冰川决定系数R²分别达到了0.48（P<0.05）和0.66（P <0.05）。冰川表面夏季平均反照率这一指标能够较好地衡量青藏高原北部祁连山地区冰川物质平衡的变化。     

夏季消融期祁连山“七一”冰川反照率初步研究

根据2006年夏季"七一"冰川自动气象站和光谱仪的反照率资料, 分析了夏季"七一"冰川反照率的时、空变化特征. 结果表明: 夏季"七一"冰川反照率的日际变化受气温影响明显, 冰川上、下部位反照率差值动态变化并具有一定的日变化特征. 冰川表层积雪随着变质作用的增强, 其光谱反射率不断下降, 其中紫外和红橙光波段反照率降幅较大(尤其是紫外波段), 在紫蓝波段降幅相对较小. 晴天时, 雪面上紫外及可见光波段反照率日变化幅度要比在冰面上的变幅大, 日变化曲线在雪面时也不对称. 冰面上各波段反照率日变化较平缓, 曲线则都比较对称. 无论在雪面还是冰面, 近红外波段反照率日变化曲线均比较对称. 冰川上全波段反照率的日变化曲线形式趋同于可见光波段反照率的日变化曲线. 同时, 文中还初步分析了反照率和积雪密度, 积雪污化浓度之间的关系, 以及反照率变化对径流的影响.     

黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川积雪中不溶微粒组成特征及环境意义

2005年9月下旬,在黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川平衡线附近挖取了6个雪坑,固定层厚采集了89个雪冰样品,分析了样品的δ¹⁸O值及不溶微粒的浓度、粒径,研究了耶和龙冰川中不溶微粒的时空分布特征及环境意义。结果表明：雪冰样品中不溶微粒浓度平均值为1.1×10⁵个·mL^-1,PM₁₀占到总粒子的99%;以微粒数浓度为权重计算的平均粒径分布在1.1~1.8 μm之间,说明耶和龙冰川积雪中不溶微粒以细粒子为主;不溶微粒的粒度谱分布不符合正态分布规律,粒子浓度的众数出现在小粒径;微粒源区输入和大气环流强度是控制积雪中不溶微粒特征的主要因素。源区输入和风场强度均较大时,积雪中不溶微粒浓度及粒径均较大;源区输入较弱而风场强度较大时,积雪中微粒浓度有所增加,粒径增加更加显著。结合HYSPLIT-4模式研究发现,在耶和龙冰川积雪中不溶微粒的浓度及粒径随雪坑深度的变化可以反映气团强度的季节变化,夏季降水增加使微粒的季节变化更加显著。西风携带的塔克拉玛干沙漠和中亚干旱区尘埃是耶和龙冰川春、秋季节积雪中不溶微粒的重要来源。     

贵州省遵义市降水中低分子有机酸对自由酸度的贡献

贵州省遵义市是我国酸雨高发地区,研究遵义降水中有机酸对自由酸度的贡献是认识遵义市有机酸地球化学循环和酸雨机制的重要内容。在遵义市中心城区进行了一年的降水采集,并利用离子色谱法和原子吸收光谱法对主要阴离子（包括无机和有机阴离子）和阳离子进行了测定。结果显示,年均pH值为4．11（范围3．12～6．04）,pH〈5．6的样品占93．1％,说明遵义市酸雨污染仍然严重;单因素方差分析显示四季的pH值存在显著差异（P〈0．05）,表明遵义市降水酸化程度具有显著的季节性特征;甲酸和乙酸的雨量加权平均值分别为9．29umol／L和6．47umol／L,检出率分别为98．68％和93．42％,表明有机酸在降水中广泛存在;应用热力学理论计算了有机酸对降水自由酸度的贡献量,发现在pH〈5的遵义降水中甲酸和乙酸对自由酸度的平均贡献量分别为14．79％和3．66％,表明有机酸对降水自由酸度具有重要贡献;对比显示,遵义市的有机酸贡献量低于边远地区,这与遵义市降水的低pH值和高无机酸度有关;四季的有机酸贡献量大小为：春季（31．95％）〉夏季（26．16％）〉冬季（11．17％）〉秋季（8．02％）,可见有机酸对自由酸度的贡献量存在明显的季节性变化。在低酸度和低水温的春季降水中,由于人类活动或有机物质的燃烧所释放的大量有机酸（如汽车尾气的排放、燃煤的燃烧）,促使有机酸对降水自由酸度的贡献量最高;其次是在低酸度和强降雨的夏季;而在低酸度的秋季和冬季,有机酸对酸度的贡献量相对最低。     

雪冰中生物有机酸的测试分析方法研究

生物有机酸是构成酸雨的组分类别，对地表环境有着重要影响，由于其来源与生物界关系密切，因此，对其在雪冰中记录的研究是从历史的角度认识C，H，O等生源元素生物地球化学循环，认识过去生态和环境变化的途径之一，但是，由于其含量较低，易遭受污染等原因，雪冰中有机酸含量的定量测定一直是困扰研究人员的一个问题，在对目前有机酸测试分析现状，测试分析的难点和问题调研的基础上，文章提出了一种利用DX－300离子色谱测试山地冰川雪冰中生物有机酸含量的方法，该方法利用AS4A分析柱，AG4A保护柱，TAC－2样品富集柱和ATC－1阴离子捕集柱，以梯度淋洗方式，在14min内可分离检测出甲酸，乙酸，丙酮酸，甲烷磺酸，草酸等有机酸根离子及氟，氯，亚硝酸，硝酸，溴，磷酸和硫酸等常见无机阴离子，上述有机，无机离子的测试分析相对标准误差分别为：氟（2．0％），乙酸（4．5％），甲酸（2．0％），甲烷磺酸（16．9％），氯（3．1％），亚硝酸（3．9％），硝酸（2．2％），溴（4．9％）和硫酸（2．4％）。     

青藏高原东南部冰川雪冰重金属元素特征

雪冰可以很好地记录大气重金属元素的含量水平。基于2015年6月在青藏高原东南部（藏东南）地区采集的4条冰川的雪坑和表层雪冰样品,分析并讨论了雪冰重金属元素特征。结果显示,Pb、Cd等重金属元素含量与高原其他地区雪冰中一致,含量总体较低,显著低于天山和阿尔卑斯山雪冰中Pb和Cd含量,与格陵兰地区雪冰Pb和Cd含量大致相当,但显著高于南极地区雪冰中Pb和Cd含量,这表明藏东南雪冰中元素含量仍代表全球背景地区大气环境状况。元素富集因子结果显示,Pb、Cr、Cd、Cu、Zn、Mo、Sn等发生强烈富集（EFs>10）,而以地壳源为主的元素如Fe、Ti、Mn、Th等则富集较弱。主成分分析表明,不同重金属元素的污染来源存在差异;结合后向气团轨迹分析,推断藏东南地区雪冰元素含量不可避免地受到南亚地区人类活动排放污染物的显著影响。目前,藏东南地区冰川呈显著退缩状态,强烈的冰川消融可释放大量的重金属元素进入河流,可能对下游地区的人类生产生活以及生态系统产生重要影响。