青藏高原唐古拉山冰芯中生物质燃烧记录研究

The Tanggula Mountains is an important dividing line of climate changes between the northern and the southern Tibetan Plateau. Ice cores from there might provide much information of climatic and environmental changes over the Tibetan Plateau. This project plans to drill a deep ice core from the central of the Tanggula Mountains. By analysis of the ice core records, we will reconstruct the climatic and environmental changes over the past 500 years. The palofire study has drawn much attention. We will analyze the variations in concentration of levoglucosan, a specific molecular maker of biomass burning, in the ice core, and reveal the paleofire activity over the past 500 year. Meanwhile, we also analyze the Cs-137 and Sr-90 in the ice core, which will display the history of human nuclear tests and nuclear accidents.

唐古拉山是青藏高原南北气候变化差异的重要界限，该区域冰川中蕴藏着大量的气候环境变化信息。本项目计划在唐古拉山垭口附近的龙匣宰龙巴冰川北侧区域钻取透底冰芯，通过对该冰芯中各种气候环境指标的分析，建立该地区近500年来的气候环境变化记录。利用冰芯记录研究地球古火活动，已成为冰芯研究的的一个崭新领域。生物质燃烧是左旋葡聚糖的唯一来源，通过对唐古拉冰芯中左旋葡聚糖含量/沉积通量的分析与研究，揭示其源区植被火情活动的变化历史，结合气候变化资料，阐明气候变化对植被火情活动的影响。这一研究对理解历史时期地球的碳循环过程具有重要意义。同时，本研究还将利用青藏高原冰芯来研究人类核试验/核事故的历史，确立青藏高原冰雪中Cs-137和Sr-90沉积通量的环境本底，为核辐射污染的环境评价提供依据。

冰芯研究已经走过了60多年的历史。目前，冰芯的精确定年和气候环境指标的扩展，是促进冰芯科学发展的关键。分析冰芯中痕量且具有单一来源的稳定物质，是拓展冰芯气候环境指标的关键。生物质燃烧是左旋葡聚糖的唯一来源，因此分析冰芯中左旋葡聚糖含量的变化，可以揭示地球古火（或生物质燃烧）的历史。然而，由于冰雪中左旋葡聚糖含量极少，因此目前国际上只有个别实验室能够开展冰芯中左旋葡聚糖含量的分析与研究。通过本项目的实施，我们创造性地利用母离子作为定量离子，子离子作为定性离子，成功地开发了冰芯中左旋葡聚糖含量的分析方法。该方法灵敏度高、准确性好、用样量少（需样量仅2μL），这对未来我国开展三极（南极、北极和青藏高原）冰芯中的生物质燃烧记录的对比研究提供了重要技术支撑。同时，本项目在唐古拉山哈日钦冰川上成功钻取了146.25m的透底冰芯和一支30m的浅冰芯。通过对该冰芯中氢氧稳定同位素比率、左旋葡聚糖含量以及黑碳含量等的分析，并结合青藏高原不同地区冰川中左旋葡聚糖含量的分析结果，揭示了青藏高原冰雪中左旋葡聚糖含量在南部较高，而在北部较低，并发现近100多年来唐古拉山哈日钦冰芯中左旋葡聚糖浓度变化与黑碳浓度均呈增加趋势，这反映了北半球尤其是南亚地区生物质燃烧的增加趋势。这些研究成果不仅对于我们认识人类活动对环境的影响具有重要的意义，同时对于我们认识地球生物质燃烧的历史及其对全球环境变化的影响提供科学积累。本项目共计发表论文14篇（其中SCI论文13篇），研制实用新型专利5项。