青藏高原大气和湿沉降中全氟化合物的时空特征及其演化机制

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFASs) are widely distributed in the global environment and the long-range atmospheric transport is one of the major reasons that PFASs can reach remote region. Recently, there is evidence that manufacturing of PFASs has shifted from longer chain chemicals to shorter chain ones and manufacturing output has increasingly centered on Asian countries. This will increase the environmental risk of PFASs on the Plateau. Therefore, it is essential to conduct the systematic research on the levels, composition, spatial/temporal distribution of PFASs and its evolution on the Tibetan plateau. In this study, high resolution samples were collected in different regions of the Tibetan Plateau, namely, Muztagata (westerly region), Lulang (Indian Monsoon region) and Gongga Mountain (Asian Monsoon region). The temporal trends of PFASs will be obtained and the accumulation fluxes of perfluoroalkyl acids in snow will be calculated. Temporal trends of PFASs will be associated with the air circulation indexes. In addition, sorbent impregnated polyurethane foam passive sampler (SIP) will be deployed for obtain the spatial distribution of gas-phase precursors across the Tibetan Plateau. Fresh snow and rain samples will also be collected during the sampling year, by which the whole view of the spatial distribution and chemical composition of PFASs in wet deposition and air of the Tibetan Plateau could be captured. This study will shed the light on the influence of air circulations on atmospheric transport (including westerlies, Indian Monsoon and Asian Monsoon) and temporal/spatial distribution and evolution of PFASs.

全氟化合物（PFASs）是一类全球性的污染物，大气环流的远距离输送是其存在于地球偏远地区的主要原因之一。目前， PFASs产地向亚洲转移、产品向移动性强的短链化合物过渡，这使得PFASs随大气环流向青藏高原扩散的风险显著增加。因此，在青藏高原系统开展PFASs污染程度、时空变化趋势与演化机制的研究势在必行。本项目拟在青藏高原西部西风控制区（慕士塔格）、东南部印度季风控制区（鲁朗）和东部东亚季风影响区（贡嘎山）开展大气与湿沉降的高分辨观测，明确PFASs含量和积累通量的季节变化趋势，揭示其时间序列与大气环流演替的响应关系；同时，拟在高原不同气候区利用被动采样技术全面获得大气和湿沉降中PFASs的空间分布与组成特征，探讨组成在空间上的演化过程，明确影响PFASs组成特征的主要环境因子，获得PFASs在高原上的积累程度，为了解青藏高原环境变化、评估PFASs对高原生态环境的影响提供依据。

除传统有机污染物，新兴污染物也被发现能长距离大气输送。雪是污染物向地表沉积的有效清除剂。大气输送与降雪共同控制偏远山区/极地的污染物分布与积累。全氟烷基物质（PFASs）因其前体物的高挥发性和前体大气氧化后形成高水溶性的离子型化合物而独特于其他有机污染物。青藏高原不同气候区（季风、西风）大气与降水中PFAS的浓度与组成如何，是否可以用来反映季风与西风环流模式的相互作用？为了解决这两个科学问题，本研究在青藏高原采集了15个地点的大气样品；在以青藏高原为中心的中国西部广大地区采集了15个地表雪和3个雪坑样本（覆盖20个纬度和25个经度）；在青藏高原4个台站开展降雨常年观测，以浓度调查、成分分布（指纹谱）和PFASs沉积通量为主要研究对象。发现高浓度（3974 pg/L）和高沉积通量（4.0μg/m2/yr）的PFASs出现在高原最南部的玉龙样品里（发现了所有16个PFASs），这可能是因为它更靠近南亚的污染物源区且积雪沉积率更高的原因。大气中4：2，6：2和8：2氟调醇是主导化合物而全氟丁酸是降雨雪中最常见的化学物质，但PFAS的组成在空间上有很大差异，长链（C>10）PFASs在北部占相对较高的优势，而高原西部，南部和东部为短链（C<6）PFASs。根据不同的地区湿沉降中PFASs的组成及其污染源特征，我们发现降雪中的PFASs可以作为追踪西风和印度季风相互作用的大气示踪物。北纬33°的地带是印度季风和西风可以共同到达/相互作用的地区；但是该地区季风的贡献占70%以上，而西风的贡献总体低于30%。我们还发现33°N带的西部更易受印度季风的影响，可归为季风区，而西风的影响沿过渡带自西向东增强。这一发现与以前的发现相反（其主要认为33°N带西部受西风影响）。本研究的主要贡献为：第一次量化了西风和印度季风对青藏高原化学物质大气传输的影响范围和相对贡献。