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珠峰地区硫循环研究取得新进展

时间:  2018-06-24 11:27  点击:  
  现代大气中硫同位素异常或非质量分馏(mass-independent fractionation, MIF)来自两种过程,即燃烧过程和平流层SO2的光解氧化过程。而其它硫酸盐(如陆源矿物粉尘中硫酸盐和对流层中产生的次生硫酸盐)一般为硫同位素正常,即Δ33S=0。这种独特的硫同位素指纹特征被用于重建过去大型火山爆发或厄尔尼诺事件中大气硫的来源及其化学过程的变化等。

  喜马拉雅山和青藏高原(第三极)大气中人为排放的气溶胶(如硫酸盐气溶胶、黑碳气溶胶等)含量增加,对区域气候带来了影响,并加速了冰川和积雪的消融,从而影响到亚洲区域的水资源供给。近日,美国国家科学院院刊 (PNAS)在线发表了西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室康世昌团队与美国加州大学圣地亚哥分校Mark Thiemens团队等的合作研究论文“Atmospheric sulfur isotopic anomalies recorded at Mt. Everest across the Anthropocene”。该研究通过对珠峰南坡海拔4750米的Gokyo湖泊沉积物中硫同位素组成的分析,重建过去200年珠峰地区硫循环历史(图.1)。研究发现,在20世纪随着湖芯中硫含量的增加,硫同位素组成也发生了显著的变化。结合其它元素的变化特征,揭示出硫同位素组成的变化主要是由粉尘来源的气溶胶增加和气候变暖相关的地表风化剥蚀加强所致,特别是Δ33S未出现异常。20世纪硫的地壳物质来源的超过了其他来源,如平流层中光解氧化来源或燃烧排放(人类排放和自然生物质燃烧)。该研究揭示的硫循环特征有助于认识喜马拉雅山脉高海拔气候和生态敏感区的环境变化特征。此外,该研究发现19世纪独特的Δ33S-δ34S组成特征与地质时期的古太古代(36-32 亿年前)地层中重晶石的记录十分相似,由于19世纪时全球有大范围的生物质燃烧,该研究为深入认识大气中硫的光化学/热反应以及火山喷发对地球早期硫循环具有很大启示。
 
  该研究得到国家自然科学基金(4163075和41721091)的支持。
 
 
图. 1 珠峰Gokyo湖芯重建的过去200年Δ33S、δ34S和硫含量及通量变化历史

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