青藏高原森林土壤中DDT的含量是目前全球最高的，高北歐森林十倍

2023-03-31 14:00:08 1

王小平，中國科學院青藏高原研究所研究員。

我們使用摩託車，燃燒秸稈並排放汙染物，但是我們不知道這些汙染物在它們停留在冰川上時會加速冰川的融化。我們使用許多殺蟲劑來確保食物和蔬菜的生產，但我們沒有想到的是，它會毒害數千英裡以外的西藏野生魚類。

2020年5月10日北京喜瑪拉雅山尋找汙染物

大家好，我是中國科學院青藏高原研究所的王小平，今天我想和大家分享我在喜馬拉雅山尋找汙染物的故事。

對於喜馬拉雅山和青藏高原，我們熟悉的事實是，它是印度板塊和歐亞板塊碰撞的產物，但我們不太清楚青藏高原實際上是一個大型氣泵。由於它的高度高，它能接收更多的大氣輻射，所以它的空的大氣被加熱和蒸發，向上移動，在地面上形成一個空的低壓，吸引低空的暖溼氣流輸送到青藏高原。

當低海拔的溫暖潮溼的空氣被輸送到青藏高原時，冰川就形成了。目前，青藏高原上大約有4萬座冰川，也被稱為亞洲水塔。長江、黃河和許多跨境水系，如雅魯藏布江-恆河和瀾滄江-湄公河，都源於青藏高原。青藏高原實際上是亞洲數十億人的水源。

我們對青藏高原非常好奇。下圖是電影《登山者》的劇照。這個故事的原型是1975年的珠穆朗瑪峰高度測量。目前，珠穆朗瑪峰已經被測量了兩次，分別在1975年和2005年。

2005年，我非常幸運地參加了中國第四次珠穆朗瑪峰綜合考察。我負責大氣環境，其他同事主要負責攀爬和高度測量。現在是2020年，珠穆朗瑪峰的第三次高度測量正在進行中。

無論是人類徵服高山，探索未知的秘密，還是保護水源，人類在喜馬拉雅山的活動越來越激烈，產生了越來越多的垃圾。這是我們可以用肉眼看到的汙染，但事實上還有很多我們看不到的汙染。這就是我今天想分享的故事。

早在20世紀60年代，科學家就在南極的企鵝和北極的北極熊身上發現了大量的滴滴涕。科學家們感到非常奇怪，南極和北極應該是世界上最後一塊淨土，而且應該非常乾淨。為什麼那個地區的高等生物體內汙染物含量如此之高？

這種汙染物被稱為持久性有機汙染物，科學家發現它具有遠距離大氣傳輸的特性。它可以被加熱並揮發到大氣中，在大氣中傳輸，然後當它冷的時候可以沉積在表面，這樣它就完成了在大氣中的跳躍。

當溫度合適時，它可以再次揮發到大氣中，然後進行長距離遷移，然後再次沉降。它在地球表面的運動就像一隻不停跳躍的蚱蜢，跳躍的過程相當於從一個熱的地方移動到一個冷的地方。

地球上哪裡冷，自然是北極和南極。我們知道雪花有六個裂片，是一種多孔結構，所以降雪的過程可以捕獲大氣中的這些汙染物，最終讓它們從大氣沉降到北極和南極，這就是為什麼在南極和北極會發現汙染物。

青藏高原也被稱為世界屋脊。像北極和南極一樣，這裡非常冷，而且有很多雪。此外，它也是一個大型空氣泵，不斷從南亞次大陸泵送溫暖潮溼的空氣，那麼大氣環流給青藏高原帶來了什麼呢？為了進一步研究，我們必須去有風的地方。

去風來的地方。

我在世界屋脊建立了一個大氣持久性有機汙染物觀測網絡。該網絡目前包括青藏高原、尼泊爾和巴基斯坦，覆蓋面積約300萬平方公裡。此外，從南亞國家到青藏高原，還有五個海拔超過5000米的跨境區域。

那麼我們如何進行觀察呢？我們依靠一種觀察裝置，它的外殼是鐵片，裡面有一個藍色的核心，可以吸附大氣中的汙染物。300萬平方公裡的觀測網絡不是一夜之間建成的。我們每年都通過五六個觀測點來擴展網絡，這樣就積累了十幾年的時間，並且一直在做這項工作。

我的同事跟我開玩笑說:「你的取樣裝置很簡單，你一見鍾情就沒錢！」我和他還開玩笑說:「我要用這個破鐵筒去打國家！」在我們開始工作的時候，我們沒有多少錢。我們甚至租不起車。我們採取了一步一步的方法，乘坐公共汽車，將我們的採樣器從一個縣運送到另一個縣。

有時取樣器會放在院子裡或當地村民的屋頂上，我們會給村民留下200元作為護理費。一些村民也不要我的錢，說你一定要做點什麼，否則你不能一路來我家，這也省了我們一些錢。

在最初的幾年裡，我獨自跑步。後來，我招募了一些研究生。我和研究生進行了分工。地圖被分成兩部分。我向北跑，他向南跑。就這樣，我們慢慢形成了一個300萬平方公裡的觀測網絡。

基於這個觀測網絡，事實上，我們在過去幾年裡沒有獲得有效的數據，因為這個採樣器在野外沒有得到很好的使用。野外的地形非常複雜，有平坦的地面和斜坡。此外，該採樣裝置將在野外放置一年以上，有時會被風吹走，這將進一步影響內部風場的變化，使採樣效率不穩定。

後來，我們改進了取樣器。儘管取樣器是由加拿大皇家科學院的院士們發明的，但我們仍然大膽地對它進行了改革。主要是在底部增加大量的導向葉片，然後在導向葉片上增加大量的導向孔，這樣不僅可以讓氣流進入採樣器裝置，還可以減少地形、傾斜放置和懸浮對採樣效率的影響。

目前，在尼泊爾、巴基斯坦和青藏高原的大氣中都檢測到了滴滴涕，其在0+之間的分布呈現出南部高、北部低的趨勢。在尼泊爾和印度的邊境地區，我們甚至觀察到大氣中的滴滴涕含量是世界最高的。青藏高原南部大氣中的滴滴涕含量比北極高一至兩個數量級，表明青藏高原的滴滴涕輸入不容忽視。

我們對尼泊爾進行了進一步的詳細研究，發現滴滴涕主要存在於蔬菜種植區和農貿市場。為什麼會出現這種現象？所以我們追蹤了滴滴涕在南亞的使用情況。

瘧疾是印度夏季的主要疾病之一。滴滴涕可以殺死蚊子，蚊子是瘧疾傳播的媒介。因此，為了預防和控制瘧疾，需要持續使用滴滴涕。

滴滴涕還能殺死其他一些害蟲。人們在農田和蔬菜種植中廣泛使用這種非常便宜的殺蟲劑。這就是為什麼我們可以在印度和與印度接壤的尼泊爾南部觀察到如此高的滴滴涕含量。

我們知道喜馬拉雅山是高山，但事實上它仍然有許多垂直的峽谷。峽谷裡的空氣品質不是很高。我們可以看到一片模糊的區域。是灰塵、煙霧還是汙染物？

我們在最大的峽谷雅魯藏布江大峽谷進行了廣泛的觀察，發現該峽谷是滴滴涕輸入的主要通道，峽谷中滴滴涕含量較高。我們追蹤它的源頭到印度的東海岸，那裡也是瘧疾的高發區。

除了汙染物滴滴涕之外，大量的灰雲也聚集在南亞次大陸和喜馬拉雅山南部的上空，這是由一些局部燃燒活動造成的。

如果你去過尼泊爾，你會發現這真的是一個摩託車王國。每個人都在騎摩託車。他們的垃圾處理也非常簡單。垃圾被收集並被點燃，當它被燃燒時就結束了。此外，它們也有頻繁的秸稈燃燒活動和許多山火，導致大量棕色和灰色的雲聚集在它們的上方空。

我們監測了山谷中的這些棕色雲，並使用雷射雷達向空發射光束，這可以定性和定量地確定這些汙染物是基於這些粒子對光的不同反射的哪種粒子。

從這個圖中我們可以看到，事實上在青藏高原上有非常高濃度的黑碳汙染物，在喜馬拉雅山的山谷中有薄霧，被汙染的氣溶膠和灰塵。

通過一些模型計算，我們發現在喜馬拉雅山南部，風的驅動力可以將這些汙染物輸送到峽谷，然後到達青藏高原。這張模擬地圖非常直觀。可以看出，這些汙染物首先在南部聚集，然後上升，最後沿峽谷向青藏高原內陸輸送。

冰川檔案中的空氣汙染物

這些被輸送到青藏高原的汙染物能被降雪捕獲並沉積到冰川中嗎？

上圖顯示了珠穆朗瑪峰上的冰塔林。如果青藏高原上沉積的冰雪不融化，每年沉積的冰雪就會像年輪一樣層層形成冰川檔案。通過鑽探冰芯和研究冰川檔案，可以恢復過去的大氣歷史。

為了鑽冰芯，我們必須首先找到一個合適的地方。山坡絕對不適合鑽井。我們通常選擇這種通行證。這張通行證就像一個碗。雪被存放並保存在那裡，多年來形成了一個雪的檔案。

然後我們必須建造一個基本的營地，用汽車運送物資，包括一些設備、裝備和我們的個人必需品。之後，我們將僱傭犛牛將設備和日常用品運送到高海拔的營地。在犛牛不便移動的情況下，我們不得不將手放在肩上。

這張照片顯示了我們高海拔營地的外觀。極具中國特色的綠色軍用帳篷主要是男同志的工作場所和住所。他們有時會睡在綠色帳篷周圍，或者選擇一個角落聚在一起，為其他工作留出更多的空間。我們的女同志基本上都睡在外面的小帳篷裡。

這張照片是我在珠穆朗瑪峰6350米處拍攝的。我睡在附近的一個小帳篷裡。事實上，從這個小帳篷到我拍照片的地方只有兩三米遠，但是走路會很困難，因為海拔6350米的氧氣含量只有15%，我的基本心跳是150-160次，所以走兩步會非常非常難以呼吸。

在這張照片中，我仍然展現出非常燦爛的笑容。事實上，我的眼淚在流。當時我非常激動，沒有感覺到有多難，但是因為我看到了我前面的冰川，我後面的冰川，左邊的國旗和右邊的中國科學院的旗幟。我非常興奮。

我剛剛提到我在2005年參加了珠穆朗瑪峰探險，但那實際上是我工作的第一年。我非常感謝珠穆朗瑪峰給了我這樣一個實戰的地方。我最初的經歷之一是不要走太多的路，而是要到達數千英裡。儘管珠穆朗瑪峰很高，很難攀登，但只要你選擇了正確的方向，只要你一步一步地走，努力並堅持這個方向，你就會一直到達那個高度。

我也深深地意識到大自然實在太偉大了，而人類卻非常渺小。你可以想像一個場景，在這樣一個廣闊的高原上，在這樣一座高山上，像我這樣一個小小的人徘徊、迷失、前行。我深深理解為什麼中國山水畫中的人總是畫得那麼小，像螞蟻一樣小。

讓我們回到正題。讓我們來談談當我們到達6350米的時候我們要做什麼。首先，我們需要測量這個通道狀區域的冰和雪的厚度，以估計冰核可以被撞擊多長時間，100米或200米。然後將建立一些氣象站來監測是否會有暴風雪。還挖雪坑收集一些雪樣本。

這是鑽冰芯的過程。冰芯並不像你想像的那麼長，它有100米、50米或10米長，但在碎片中，每一片只有大約70到80釐米。然後我們將把冰芯一塊一塊地放在一起，並對冰芯做一個簡單的描述和記錄。

我們把冰芯放在塑膠袋裡，記錄冰芯的頭部和尾部。冰芯的頭部和尾部必須連接，以反映完整的時間記錄。我們需要檢測元素、黑碳、有機物、細菌和其他指標。

冰芯完成後，我們會將冰芯緊緊包裹起來，放入不鏽鋼鐵製的筒管中，由人搬運，最後用冷藏車運送到北京和拉薩的冷庫。目前，我們的冷庫中有成千上萬個這樣的鐵線軸，其規模令人震驚，我們對冰芯的分析將持續五到十年。

每個人都會對如何完成冰芯的測定感到好奇，也就是說，確定雪層是哪一年。一種方法是根據冰芯記錄的核爆炸事件來確定年份。

這個冰芯記錄了1963年全球熱核實驗和1986年車諾比核洩漏的信號。我們可以確定1986年和1963年這兩個層位上的積雪，其他層位可以根據同位素的周期信號來確定。

我們在珠穆朗瑪峰獲得了世界最高海拔地區滴滴涕的冰芯記錄，發現這一冰芯記錄與印度瘧疾的爆發有很好的對應關係。當瘧疾爆發時，滴滴涕在印度被廣泛使用，在珠穆朗瑪峰的冰芯中也觀察到了滴滴涕的高峰。

20世紀90年代後期以後，世界上許多國家在意識到滴滴涕的危害後禁止使用滴滴涕，但印度仍然繼續使用滴滴涕，因此在珠穆朗瑪峰的冰芯中也檢測到了這種持續使用的信號。

除了滴滴涕，我們還觀察到冰芯燃燒產生的汙染物，如左旋葡聚糖，它是生物量燃燒的標誌，其含量在2000年後急劇增加。這個冰芯是取自海拔6070米的西藏色甘日冰川。它是用我們自己開發的設備鑽的，總長208米。這是目前我們用自己的設備鑽的最長的冰芯。

喜馬拉雅山空氣汙染物的影響

我們知道這些來自南亞的燃燒汙染物和滴滴涕汙染物可以傳播到喜馬拉雅山和青藏高原。它們是如何影響和傷害的？

滴滴涕汙染物具有生物累積性。雖然它在水中的含量可能很低，但它可以通過大魚吃小魚的食物鏈得到富集，最後在較高的魚類和鳥類中得到富集。

目前，美國國鳥白頭海鷹瀕臨滅絕，因為體內富含滴滴涕後，蛋殼變薄變脆，影響白頭小海鷹的孵化過程，許多小海鷹無法孵化成長。

在青藏高原，我們主要研究了滴滴涕在野生魚類中的積累。青藏高原的魚非常特別。15釐米長的魚已經有將近25年的歷史了，而且長得非常慢。

另一個特點是它們對食物的吸收能力很強，因為青藏高原上的湖泊是營養貧乏的湖泊，而且湖泊中的營養物質很少。一旦物質進來，魚會拼命地吸收這些物質，所以它的吸收能力非常強。在這兩個特徵的影響下，我們發現青藏高原的魚類與北極熊具有相同的滴滴涕富集係數。

喜馬拉雅山的南坡有一大片原始森林。有些葉子有很厚的葉蠟。這些葉蠟還能吸附大氣中的有機汙染物，然後隨著葉子的落下沉積在表面，導致森林土壤腐殖質中的滴滴涕汙染物含量很高。

我們做了一個比較。青藏高原森林土壤中的滴滴涕含量是目前世界上最高的，是北歐森林的十倍。如果我們繼續在這種狀態下積累，再過20年，青藏高原上的森林土壤將不再被稱為背景土壤。

當我們去南亞旅行時，我們還可以從飛機上清楚地看到這些棕色的雲和黑色的碳粒子云一直覆蓋著冰川。如果這些黑碳顆粒沉積在冰川上，就相當於在冰川上撒了一層碳粉。它會吸收太陽的熱量，然後加速冰川的融化。

冰川退縮是一個不爭的事實。這是美國科學家在喜馬拉雅山拍攝的照片。從1921年到2008年，冰川退縮是非常明顯的。我們的研究工作也支持這一結論。例如，據1991年報導，亞拉冰川的平衡線高出海平面5300米，而我們自己的工作發現，平衡線在2012年達到了海拔5455米，縮小了150多米，冰川的前端形成了一個冰湖。

對於我們來說，在冰川融化區行走是一個非常困難的過程。雪在白天融化，但在晚上結冰。走路時你應該非常小心，因為雪太軟了，不小心就會塌下來。從照片中我們還可以看到，一些小冰川河流已經在冰川表面形成。

我們背著的觀測儀器叫做蒸汽鑽。我們應該帶著這個儀器和少量的山地氣體，這相當於氣體。我們點燃山上的空氣，取當地的材料，選擇一些冰和雪來融化它形成蒸汽，用蒸汽在冰川上鑽一個洞，然後把測量杆放進去。

這是我們鑽孔後的照片和放置測量杆的情況。從這個圖中，我們可以看到測量杆比雪面高234釐米。我們將在下一年尋找測量杆。如果雪下得更多，測量杆離地面的高度就會降低。事實上，不幸的是，我們去找測量杆，發現測量杆已經完全塌了，這意味著冰雪融化得非常厲害。

我們還在冰川表面採集了大量的雪樣，研究了冰川融化過程中黑碳在表面的遷移隨時間的變化。對於這座冰川來說，冰川在7月份融化得非常厲害，大量的黑碳也積累了起來。整個冰川幾乎是黑色的。然後，在冰川融化期間，隨著一些新鮮雪的供應和黑碳向下遊的輸送，8月份冰川的上部是白色的，下部是黑色的。到了10月份，融化已經減弱，積雪得到補充，整個冰川逐漸變白。