珠峰地區硫循環研究取得新進展

2021-01-19 冰凍圈科學國家重點實驗室

現代大氣中硫同位素異常或非質量分餾（mass-independent fractionation, MIF）來自兩種過程，即燃燒過程和平流層SO2的光解氧化過程。而其它硫酸鹽（如陸源礦物粉塵中硫酸鹽和對流層中產生的次生硫酸鹽）一般為硫同位素正常，即Δ33S=0。這種獨特的硫同位素指紋特徵被用於重建過去大型火山爆發或厄爾尼諾事件中大氣硫的來源及其化學過程的變化等。

喜馬拉雅山和青藏高原（第三極）大氣中人為排放的氣溶膠（如硫酸鹽氣溶膠、黑碳氣溶膠等）含量增加，對區域氣候帶來了影響，並加速了冰川和積雪的消融，從而影響到亞洲區域的水資源供給。近日，美國國家科學院院刊 (PNAS)在線發表了西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室康世昌團隊與美國加州大學聖地牙哥分校Mark Thiemens團隊等的合作研究論文「Atmospheric sulfur isotopic anomalies recorded atMt. Everest across the Anthropocene」。該研究通過對珠峰南坡海拔4750米的Gokyo湖泊沉積物中硫同位素組成的分析，重建過去200年珠峰地區硫循環歷史（圖. 1）。研究發現，在20世紀隨著湖芯中硫含量的增加，硫同位素組成也發生了顯著的變化。結合其它元素的變化特徵，揭示出硫同位素組成的變化主要是由粉塵來源的氣溶膠增加和氣候變暖相關的地表風化剝蝕加強所致，特別是Δ33S未出現異常。20世紀硫的地殼物質來源的超過了其他來源，如平流層中光解氧化來源或燃燒排放（人類排放和自然生物質燃燒）。該研究揭示的硫循環特徵有助於認識喜馬拉雅山脈高海拔氣候和生態敏感區的環境變化特徵。此外，該研究發現19世紀獨特的Δ33S-δ34S組成特徵與地質時期的古太古代（36-32 億年前）地層中重晶石的記錄十分相似，由於19世紀時全球有大範圍的生物質燃燒，該研究為深入認識大氣中硫的光化學/熱反應以及火山噴發對地球早期硫循環具有很大啟示。

該研究得到國家自然科學基金（4163075和41721091）的支持。

文章連結：http://www.pnas.org/content/early/2018/06/12/1801935115


圖.1 珠峰Gokyo湖芯重建的過去200年Δ33S、δ34S和硫含量及通量變化歷史


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