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南极北极都已不是净土:南极雪中积累了2400吨DDT
作者:admin    发布于:2019-08-10 10:53    文字:【】【】【
摘要: 中国科学院青藏高原研究所研究员 小时候,我觉得因纽特人应该是呼吸着世界上最干净的空气,吃着最洁净的食物。但是,科学家发现,一些年幼的因纽特人体内有一些污染物质,导致
中国科学院青藏高原研究所研究员
 
  “小时候,我觉得因纽特人应该是呼吸着世界上最干净的空气,吃着最洁净的食物。但是,科学家发现,一些年幼的因纽特人体内有一些污染物质,导致他们的神经受到了损伤。这些污染物质是怎么进入到因纽特人体内的呢?”
 
  今天跟大家分享一下我在南亚和青藏高原工作的经历。大家知道世界上最洁净的地方在哪里吗?很高兴听到有观众说青藏高原和南北两极。
 
  这张照片的位置是北极点,放眼望去,白雪皑皑,十分纯净。其实北极也会受到一定程度的污染。
 
 
  在城市中待久了,我们有时会羡慕生活在北极的因纽特人。小时候,我觉得因纽特人应该是呼吸着世界上最干净的空气,吃着最洁净的食物。
 
 
  但是,年幼的爱斯基摩人体内有一些污染物质,导致他们的神经受到了损伤,比如他们不能和正常孩子一样进行手指的精细活动,比如不能正常拼搭积木,玩穿珠子的游戏,甚至不能正常系纽扣。
 
 
  科学家发现是多氯联苯这种物质导致他们体内出现了这种神经毒性。
 
  多氯联苯是怎么进入到爱斯基摩人体内的呢?原来是他们的饮食习惯造成的,他们喜欢捕食海鲸、海豹,并吃掉这些动物的脂肪,而多氯联苯正好可以富集在这些脂肪里。
 
  通过饮食,成年的爱斯基摩人把多氯联苯吃到自己体内,通过胎盘、母乳以及血液传播给婴幼儿。这种毒性物质对成人也许不会有特别大的伤害,但会损伤婴幼儿的健康。
 
  虽然爱斯基摩人的生活习惯可以为他们获取脂肪和营养,让他们抵御严寒,但是这样的饮食习惯也让他们暴露在非常危险的污染中。这个现象被国际社会称为北极悖论。
 
  为什么北极的雪不纯净
 
  科学家发现北极的雪就含有有毒物质,它在很缓慢地“毒害”北极。为什么北极的雪里会有这些有毒物质呢?
 
有机污染物全球迁移循环路径图有机污染物全球迁移循环路径图
  这是挥发性有机污染物在全球迁移循环的路径图,我们发现这种类型的物质都可以受热挥发,进入大气,随着大气环流传输;冷的时候,它们又会沉降到地表。
 
  我们可以把这个传输和迁移的方式想象成一只蚂蚱,从热的地方向冷的地方“跳”,这样的现象被称为有机污染物的蚂蚱跳效应。
 
  我们知道雪是多孔状的,有六个瓣,它可以在降落的过程中把大气中的有毒物质捕获,沉积到北极和南极。
 
南极雪中积累了2400吨DDT南极雪中积累了2400吨DDT
  在这个过程中,南极和北极都没有幸免,南极比较典型的物质是DDT。南极的各种动物体内都检测到了这种物质,而且南极的冰雪中储存了2000多吨的DDT。
 
  什么是DDT
 
历史上争议最大的诺贝尔奖历史上争议最大的诺贝尔奖
  早在1940年,DDT就被合成出来了,它的发明者还获得了诺贝尔奖。最早合成DDT是为了杀死蚊子、苍蝇和其他害虫。DDT获奖后被广泛应用在农场中。
 
  上图是DDT在美国使用时的宣传画,标语非常简明:DDT is good for me。除了能把蚊子、苍蝇等害虫杀死之外,DDT还有很多用途。
 
  为了防止流行病的发生,DDT在二战中甚至被直接用于人体。部分军队直接用含有DDT的喷枪去喷战俘或者难民的身体;在某些爆发疫情的地区,政府甚至用飞机进行大规模播撒。
 
 
DDT导致鸟类灭绝DDT导致鸟类灭绝
  DDT是历史上使用时间最长、用途最广的一种农药。但20世纪70年代,科学家发现美国的国鸟白头海雕濒临灭绝,主要是因为DDT的使用使得白头海雕的蛋壳变薄,它在孵化过程中由于没有蛋壳的保护,幼鸟就孵化不出来,这样就慢慢导致了白头海雕的灭绝。
 
  美国科学家发现这个现象后,才意识到DDT其实是具有毁灭作用的。
 
  DDT还有一个很著名的生物放大效应,是指它在环境中的含量很低,但是可以通过食物链富集。
 
  小鱼吃掉浮游生物,大鱼吃掉小鱼、海鲸,海豹又吃掉大鱼,而凶猛的海鸟也是以鱼为食的。也许环境中的DDT含量并不是很高,但是在食物链顶端的生物体中,它的含量足以致畸、致癌。
 
  美国在20世纪70年代发现白头海雕濒临灭绝时就已经禁用DDT了,中国在80年代也禁用了这种物质。
 
 
  虽然DDT已经被禁用40多年,但是在北极的高等生物体内还能检测到这种物质,说明它在环境中非常持久,很难被降解。
 
  DDT的全球循环和迁移
 
 
  这是青藏高原的风场,我们可以看见风从西边穿过了喜玛拉雅山,流到了青藏高原。
 
 
  这个风在喜玛拉雅山爬坡的过程中可以把污染物从山脚下输送到高海拔地区。我们知道高海拔区终年下雪,雪也可以捕获一定的污染物。
 
  一旦污染物进入青藏高原,就可以在青藏高原的内部环境中积累下来,我做的工作就是检测风和空气里面有毒物质的迁移。南极北极都已不是净土:南极雪中积累了2400吨DDT
 
采样装置采样装置
  这是我们研发的采样装置,里面有一个吸附柱芯,只要把这个装置暴露在空气中,它就可以使空气中的有毒物质吸附到柱芯上面。我们只需要把采样里面的柱芯拿回实验室进行分析,就知道所放置的位点上的有机污染物的含量。
 
 
  这是南亚农场里面的照片,我们通常把这个装置和自动气象站放在一起,监测风速、风向、降水、温度和有机污染物。但是把它运到高海拔地区组装起来并且完全调试好至少要一个月。
 
世界上最高含量的DDT世界上最高含量的DDT
  我们在南亚发现了目前世界上最高含量的DDT,它主要存在于南亚的农贸市场和蔬菜转运地。世界上很多国家都已经禁止使用DDT以后,为什么在南亚还有这么高的含量?
 
 
  这是因为南亚的夏季有可能爆发洪水,天气又比较热,就会滋生疟疾。到目前为止,DDT还是控制疟疾最便宜的药物,所以在南亚的市场上,DDT还是可以自由买卖的。
 
  由于当地百姓的环保意识比较薄弱,他们买来DDT控制疟疾的时候,觉得它还可以杀掉害虫,就把它也用在了蔬菜种植和储存过程中。
 
  大家不了解它的毒性,随意使用的结果是对自然环境的污染,比如对水体的污染。一旦在农场中进行播撒之后,随着下雨,它还会汇入河流,进入湖泊。
 
  南亚老百姓不喝湖里的水,喝瓶装水,因为他们知道水污染很严重,但野生生物就没有这样幸运。
 
 
  有一部电影叫《小萝莉和她的猴神大叔》,当地是把猴作为神供奉的。事实上,科学家发现有将近一半的野生猴都已经得了癌症,或者在得癌症的边缘。他们认为这样的状况是环境污染造成的。
 
  顺着风,我们可以知道南亚的DDT污染物有没有到青藏高原的冰雪里。
 
  冰川是历史的档案,可以捕捉到过去的大气信息。每年下的雪如果不消融就会都沉积在地表。
 
冰川档案冰川档案
  图中我们可以看到去年的雪和今年的雪,一层一层,像树木年轮一样,我要研究的就是冰川的历史记录。
 
  解密冰川
 
  我们怎么把冰川的历史记录拿出来呢?通过打冰芯的方式。
 
 
  这是我们在珠穆朗玛峰东绒布冰川打冰芯的工作流程图,我们从海拔5400米的大本营,到海拔6500米的地点打冰芯,还有一些同事直接登顶了。
 
  这张照片背后的回忆不是很美好,因为从海拔5400米的大本营到海拔6500米就没有可以看得见的路了。
 
  鲁迅说:世界上本来没有路,走的人多了就有了路了。如果有路的话就是我们走的。我和同事要把打冰芯的装备背上去,或者雇当地的藏族人赶着牦牛背上去。
 
  从海拔5400米到5800米,感觉还可以承受,因为地形起伏比较大,一个阶段会很陡,你会竭尽全力去爬。一个阶段可以相对平缓,可以放慢一点节奏,走走停停。
 
  最要命的是从海拔5800米到6500米,因为大家体力消耗非常大,高原反应也越来越重,大家就失去了斗志,毫无目标地一步一步往前走,感觉永远走不到目标点。
 
  很多人问我海拔6500米是什么感受?我说生不如死。但这是我的工作,而且我很好奇冰芯是怎么打出来的,冰雪里到底有没有DDT,所以是好奇心和责任心让我坚持了下来。
 
 
  在海拔6500米的地方,我们还要挖雪坑。这里的雪是非常硬的,不是轻轻一铲就可以铲开,图中这个雪坑,同事们应该是用了极强的意志力才完成的。
 
  雪坑挖好之后,我们可以把打冰芯的钻机运进来,组装好让它运转,把冰芯钻出来。虽然听起来非常简单、轻巧,但是在海拔那么高的地方把这些事情做成是非常难的。
 
  这些冰芯钻取出来之后是一小节一小节的,我们将它们排列开来以后就可以形成一个长的序列,可以解释过去是怎么样的,现在怎么样。基于这个序列,我们甚至还可以预测未来怎么样。
 
  最后还要清理整个雪坑,搜集样品,这样才会使样品更加完整,获得的时间序列更长。
 
冰芯中的气泡:远古空气的记忆冰芯中的气泡:远古空气的记忆
  可以清楚地看到,冰芯中积累了很多气泡,这些气泡就是我们研究的对象,我们要捕捉这些气泡里的气候环境信息。
 
世界上海拔最高的DDT冰芯记录世界上海拔最高的DDT冰芯记录
  通过对冰芯的研究,我们获得了世界上海拔最高、时间序列最长的DDT的记录。
 
  图中的峰值对应的是印度疟疾爆发的一个时期,从1990年到2000年,印度持续使用DDT,这个信息被珠峰的冰芯记录下来了。
 
 
  喜玛拉雅山的冰雪顺着这个风向已经接触到了南亚排放的DDT,DDT随着风进入青藏高原内部。因为青藏高原有广袤的原始森林,我们就把森林中的叶片作为污染物的捕获器。
 
 
  为什么这样做呢?因为叶片里面有气孔,在吸入二氧化碳的过程中可以把大气中的有毒物质吸附进去,而且叶面的表层有叶蜡,也可以吸附污染物质。
 
  除了叶片对大气的吸附以及降雨、降雪过程外,森林的落叶过程也可以把叶片里吸附的物质传递到地表。
 
森林泵效应森林泵效应
  图中可以看到,在藏东南的森林里覆盖了一层非常厚的腐质层,我们猜测这个腐质层是一个巨大的DDT储库。
 
50%大气DDT被林冠吸收50%大气DDT被林冠吸收
  首先,我们爬上树,在树的顶部和里面放了采样器,分别看气流过来的时候,顶部和底部DDT的浓度。我们发现其实50%的DDT已经被树冠吸收了。
 
  我们还研究了树叶,猜测它从开始萌发到逐步长大为成叶的过程中是不是一直在吸收DDT。
 
 
  我们发现:主要的树种在整个生长季,甚至整个生长期,也就是停止生长之后还没有掉落的时期中,都在吸收大气中的DDT。
 
 
  我们在森林中设计了很多掉落物收集筐。这是我的学生很仔细地把掉下来的每一颗、每一粒叶子和叶蜡全部收集起来。
 
  最后我们发现,在森林的腐质层中的确聚集了大量的DDT,聚集的速度是每年0.5吨。
 
 
  如果以这样的速度继续积累下去,20年后,青藏高原原始森林的土壤就是很大的DDT的储库,而且已经接近中等污染水平。这是大家不能忽视的。
 
  由于DDT的全球循环和迁移,南极、北极和青藏高原在严格意义上已经不能说是一方净土。
 
 
  这是我们在南亚拍到的珠峰南坡的照片,非常美丽、让人心旷神怡。但我们看到的这些白雪里面其实也有毒性物质。
 
珠峰北坡珠峰北坡
  这是珠峰北坡的照片,这张照片对我来说有很深远的意义。每次去珠峰的时候,如果遇到一些不太顺利的事情,我都会坐在我们台站的脚下看着珠峰,对着珠峰说说心里话。
 
  我在南亚工作了很长时间,南亚的老百姓给我留下了很深刻的印象。他们的生活节奏很慢,比如小朋友放学后没有作业,就在外面玩耍;商人做完生意,把商铺一关就回家了,没有迫切地想去赚钱;老百姓一般悠闲地聊天,吃点土豆和胡萝卜,没有很高的物质追求。但是,他们的确生存在一个污染严重的地区,让人不得不担忧。
 
 
 
  这是全球重污染地区的分布图,我国也在这张图上。像南亚排放的污染物可以随着大气环流进入青藏高原一样,我国的污染物也可以进到北极。
 
  所以保护环境已经不是某一个国家、某一个企业和某一个工厂的事情,应该全球动员起来,共同抵制、消减和控制污染。
 
  除此之外,以DDT为例,它当年被生产出来,被大面积使用,大家意识到它的毒性以后,对它禁止使用,但是其他的化合物又被生产出来,比如多氯联苯被禁用以后,多溴联苯又出来了。
 
  这样一个循环往复的过程,不断进行,无休无止。人类何时可以停止上演这样的循环过程?
 
  我想我们在保护环境的前提下,一定要形成一些对环境友好的生产方式,不要过度考虑自己的利益。
 
 
脚注信息
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