祁连山老虎沟冰芯草酸根和氟离子的记录及环境意义

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1、第30卷第11期环境化学Vo1．30，No．112011钲11月ENVIRONMENTALCHEMISTRYNovember2O11祁连山老虎沟冰芯草酸根和氟离子的记录及环境意义崔晓庆，任贾文秦翔，余光明刘伟刚谢爱红(1．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，冰冻圈科学国家重点实验室，兰州，730000；2．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，祁连山冰川与生态环境综合观测研究站，兰州，730000；3．中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，兰州，730020)摘要2006年6月，在祁连山老虎沟12号冰川海拔5

2、040m的粒雪盆钻取的20．12m冰芯，该冰芯定年至1960年．本文分析了冰芯样品中草酸根和氟离子含量，冰芯所记录的过去46年草酸根的平均含量为(18．52±2．4)ng·g一，其含量变化与气温变化具有很好的一致性，表明气温可能是影响草酸根浓度变化的因素之一．20世纪80年代中期以来冰芯中草酸根含量波动中呈现明显的上升趋势，可能与周边地区石油燃料、工业生产等人类活动的加剧有关．自1980年以来冰芯中氟离子也呈现明显的上升趋势，分析显示，老虎沟12号冰川的氟离子主要为局地自然来源和工业生产来源，1980年以来高于背景值的氟离子含量主要受

3、人类工业生产的影响．关键词草酸根，氟离子，冰芯，祁连山，老虎沟12号冰川．草酸常以草酸盐形式存在于植物的细胞中，几乎所有的植物都含有草酸钙j．自20世纪4O年代草酸开始被工业化生产，并主要用于制造抗菌素和冰片药物以及有机合成工业化工原料。J．草酸对人体有较大的危害．目前知道的草酸根自然本地来源为生物的释放和大气中烃类物质的氧化等j．草酸根((coo)；一)是主要的双羧酸类有机酸根，虽然总体上含量不高，但它广泛地存在于大气对流层中，被认为是一种重要的云凝结核西．草酸根主要以气溶胶颗粒形态存在于大气中，雾滴中水溶相和气态方式仅占很少一部分

4、l．大气中草酸根的来源包括直接来源和间接来源两种，直接来源有森林大火、机动车辆燃油的尾气排放和土壤的释放等，此类来源直接向大气中释放草酸根；间接来源是指由不饱和碳氢化合物经过大气化学反应而生成草酸根．石油燃料，四氯乙烯的光化学氧化是人类活动间接来源的一个重要途径，人类活动，尤其是工业生产会释放大量的碳氢化合物，这些碳氢化合物经过若干大气化学光学反应生成草酸化合物，成为草酸根的一个重要来源。．氟是自然环境中广泛分布的与人畜健康有密切关系的化学元素，其性质活泼，各种条件都会对其迁移和富集产生影响，因此，因氟分布不平衡造成的氟过剩或不足引发

5、的地方病，在世界范围内广泛流行，危害较大，其中以氟过剩为特征的龋齿主要集中于干旱及半干旱区．在我国西北干旱区内陆河流域，氟中毒性疾病是分布广、危害程度大的一种地域性病症】．认识氟的分布规律、来源及其形成环境特征，可以有效地控制病原水体，保护人畜健康．冰川雪冰中草酸根的相关研究，在国内目前只在喜马拉雅山中段的珠穆朗玛峰远东绒布冰川和天山乌鲁木齐河源1号冰川上进行过，祁连山冰川区草酸根的研究仍是空白，而冰川中氟离子的研究也极少．本文以祁连山西段老虎沟12号冰川为研究对象，分析草酸根和氟离子在冰芯中的变化特征，探讨近几十年来其变化过程．1样

6、品采集和分析老虎沟冰川区位于祁连山西段边缘的北坡，地理位置为北纬39。05_39。40，东经96。07-一97。04，2011年1月19日收稿．国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007CB411501)；科技部科技基础性专项项目(2006FY1102003)；冰冻圈科学国家重点实验室自主课题(SKLCS09．04)资助．}通讯联系人，E—mail：xiaoqing@lzb．ac．cn环境化学30卷该区受亚洲中部荒漠影响，具有典型的大陆性气候特征．该区12号冰川(以下简称老虎沟12号冰川)处于山系边缘的北坡，是祁连山冰川区发育最

7、具代表的冰川，该冰川由东西两支构成，于4560m处汇合，呈NNW向流出山谷．其风向受局地地形影响较大，常年盛行东南风，同时受西风环流控制．纬向西风环流所携带的大西洋水汽是其主要的水汽来源．夏季，由于强对流作用，降水丰沛，占全年降水量的69％，但同时期的降雪只在粒雪盆得以部分保存，其它地方均被消融、蒸发．虽然冬春降水较夏季少，但由于气温较低，恰是全年重要的补给时期．2006年6月在老虎沟12号冰川(39。25．7N，96。33．4E)海拔5040m的粒雪盆钻取了一支20．12m的冰芯．所有样品低温状态下运抵中国科学院寒区旱区环境与工程研

8、究所冰冻圈科学国家重点实验室．冰芯样品处理在低温(一5℃)净化室内进行，首先将冰芯以3—5em长度连续切样，共获得606个样品，所获得样品用洁净的不锈钢手术刀将外层1．5cm刮下做稳定同位素测试，内层冰样放入以超纯水洗净