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2018年12月17日 星期一


青藏高原雪冰“糖”含量远高于南北极

2016-08-24 10:36:43   来源:西藏商报   作者:李海霞

2011年起,中国科学院青藏高原研究所、青藏高原地球科学卓越创新中心姚檀栋院士课题组与合作者开始关注左旋葡聚糖的重要科学意义,随后对青藏高原冰川雪冰中左旋葡聚糖的含量分布及其影响因素方面进行了研究。历时5年,这项研究取得了新进展——科考人员发现青藏高原地区冰川雪冰中含有左旋葡聚糖。

  2011年起,中国科学院青藏高原研究所、青藏高原地球科学卓越创新中心姚檀栋院士课题组与合作者开始关注左旋葡聚糖的重要科学意义,随后对青藏高原冰川雪冰中左旋葡聚糖的含量分布及其影响因素方面进行了研究。历时5年,这项研究取得了新进展——科考人员发现青藏高原地区冰川雪冰中含有左旋葡聚糖。那么,什么是左旋葡聚糖?为何冰川雪冰中会有这种物质?它是否会对周边的居民的健康产生影响呢?

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作求普冰川野外科考。

  左旋葡聚糖含量越高

  受生物质燃烧影响越严重

  左旋葡聚糖是一种脱水单糖,仅产生于植物体纤维素在燃烧温度大于300℃情况下的热裂解过程中,像燃煤、汽车燃油等过程中是不会产生左旋葡聚糖的。“它就像人类的指纹一样,能专门指示生物质燃烧,包括森林火灾、草原火灾、人为薪材燃烧等排放的特征指标。”姚檀栋院士课题组的助理研究员,此项研究工作的主要执行者游超介绍,“进入环境介质中(包括气溶胶、雪冰、沉积物等)的左旋葡聚糖具有较高的稳定性,可以作为环境研究中生物质燃烧排放的特征分子标志物。”

  记者了解到,从目前的研究结果来看,青藏高原冰川雪冰中的左旋葡聚糖含量远远高于南北极地区,基本上高了约一个数量级。简单来说,雪冰中左旋葡聚糖含量越高,表明冰川受到生物质燃烧排放的烟尘气溶胶影响越严重。

  “我们目前的研究结果,还不能说明左旋葡聚糖含量高低是否会对冰川融化速度造成影响,这还有待后续研究。”游超说,“但我们在藏东南地区措普沟冰川的初步研究结果显示,春季印度北部的森林火灾可能会造成藏东南地区冰川表面沉降的黑碳增加,这可能会加速这一地区的冰川消融。”

  关于青藏高原地区冰川雪冰中左旋葡聚糖含量的影响因素,该课题组科研人员表示:“影响因素较为复杂,包括生物质燃烧排放源、传输距离、大气环流、降水分布、地形等多种因素。但总的来看,最主要的影响因素还是燃烧排放源和传输距离。通常燃烧排放越强、冰川离排放源距离越近,雪冰中左旋葡聚糖含量就会越高。譬如,我们在喜马拉雅山南坡亚拉冰川的研究结果显示,该冰川雪冰中左旋葡聚糖含量比高原内部冰川高了数十倍。”

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慕士塔格冰川野外科考。

  雪冰中左旋葡聚糖含量

  对人体的健康影响尚无定论

  据了解,从目前研究结果来看,高原北部帕米尔-昆仑山-祁连山一线冰川雪冰中左旋葡聚糖含量高于高原南部喜马拉雅山-横断山一线冰川中的含量,其最高值出现在喜马拉雅山南坡的亚拉冰川,其次是祁连山的七一冰川,然后是帕米尔高原的冰川,再然后是藏东南的冰川,含量最低的是位于喜马拉雅山北坡的达索普冰川。游超说,“目前我们对于左旋葡聚糖含量的海拔分布研究很少,并没有系统结论。但达索普冰川的观测结果显示,左旋葡聚糖含量最高值出现在海拔6400米左右。作求普冰川的观测结果显示,该冰川雪冰左旋葡聚糖含量最高值出现在海拔5400米左右。经分析认为,这样的分布格局可能主要受到了烟尘气溶胶的排放高度和左旋葡聚糖沉降后发生在冰川表面的融化再冻结过程的影响。”

  燃烧排放源的季节变化也会影响到雪冰中左旋葡聚糖含量的变化,作求普冰川的研究结果表明,该冰川雪冰中左旋葡聚糖含量呈现出非季风期(10月到次年5月)高于季风期(6-9月)的变化特征。

  左旋葡聚糖是一种完全水溶的有机成分,所以降水对雪冰中左旋葡聚糖含量的影响非常大。“这在藏东南地区迎风坡的作求普冰川和背风坡的德木拉冰川,和喜马拉雅山中段迎风坡的亚拉冰川和背风坡的达索普冰川表现非常明显。”游超介绍,“降水使大量左旋葡聚糖在迎风坡冰川表面沉降,造成背风坡雪冰左旋葡聚糖含量非常低。”

  另外,课题组称:“目前还没有研究提及左旋葡聚糖的毒理特性,作为一种脱水单糖,左旋葡聚糖和葡萄糖等单糖成分应该具有相似的化学性质,雪冰中左旋葡聚糖含量应该不会对周边居民的健康造成影响。”

  摸索建立检测方法

  更适合青藏高原冰川雪冰样品

  对于科考中遇到的困难,科考组成员表示:“印象最深刻的还是检测方法,虽然国外率先建立了一种利用高效液相色谱的检测方法,我们多次尝试联系后没有得到答复,所以不得不自己尝试他们的方法,但不幸失败了。最后在姚檀栋院士的鼓励和支持下,与仪器工程师交流多次,并通过总结前人对气溶胶和雪冰的分析方法,摸索改进建立了现在的方法,并得到了国内外同行的认可。”记者了解到,他们通过实践得出的方法更适合于青藏高原冰川雪冰这类颗粒物含量高、基质复杂的样品。

  而样品的获取也是困难重重,因为青藏高原的冰川分布主要集中在海拔5000米以上的高山地区。为了得到可靠的结果,科考人员通常要在海拔5500米以上的冰川积累区采集样品,这使采样工作人员面临身体和心理上的双重严格考验。从科考人员发回的部分照片上可以看到,他们常常需要踏过数尺深的冰雪,就连日常休息也都是在冰天雪地中,甚至有的时候铲掉冰雪就地安营扎寨。锲而不舍的他们,最终成功获取到了青藏高原多个冰川的雪冰样品用于开展相关研究工作。

  图/中国科学院青藏高原研究所提供

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