《Environmental Pollution》：Trace metal contamination in Antarctic atmospheric deposition: insights from elemental and isotopic analysis of a snow pit at McCarthy Ridge, Victoria Land
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对极地环境中化学污染的研究对于评估全球范围内近期和历史时期的大气污染至关重要。为了提供有关南极洲痕量金属的存在、潜在来源和时间趋势的信息，研究人员测定了在McCarthy Ridge（南极洲维多利亚地）采集的50个雪坑样品中Cd、Co、Cr、Cu、Pb、V和Z
对极地环境中化学污染的研究对于评估全球范围内近期和历史时期的大气污染至关重要。为了提供有关南极洲痕量金属的存在、潜在来源和时间趋势的信息，研究人员测定了在McCarthy Ridge（南极洲维多利亚地）采集的50个雪坑样品中Cd、Co、Cr、Cu、Pb、V和Zn的浓度以及Pb同位素比值，样品覆盖了2019-2021年的时间段。研究结果突显了这些金属相对于背景水平的富集，高出一个数量级（Zn高出两个数量级），这被归因于人为源和自然源的双重影响。Pb同位素数据表明，维多利亚地该污染物中可能仅有26 ± 13%源于人为排放，且呈下降趋势，该比例在1986–1994年为67 ± 16%，在2012–2015年为38 ± 22%（根据文献数据计算得出）。最后，研究未识别出规律的季节性模式，这凸显了在南极洲短时间尺度上控制痕量金属的大气传输和沉降的过程具有高度复杂性。
极地冰雪能够有效记录大气污染信息，是评估全球尺度历史污染演变的重要介质。其中，铅（Pb）污染常被视为南半球人为影响的典型标志，而近年来南极洲人为Pb的来源及其贡献趋势仍是学术界争论的焦点。为了获取近年来大气痕量金属污染的最新信息，探究污染是否正在下降，并评估潜在的短期季节性变化，研究人员开展了此项研究，该论文发表在《Environmental Pollution》上。研究结论表明南极洲大气沉降中的痕量金属仍高于自然背景值，但人为贡献比例已显著降低，其传输与沉降机制受多因素共同影响，具有高度的复杂性。
为开展此项研究，研究人员主要依托意大利国家南极研究计划（PNRA）第37次考察队，在维多利亚地的McCarthy Ridge采集了覆盖2019–2021年时间段的50个雪坑样本。在关键技术方法上，研究人员采用了电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）结合冷冻干燥预浓缩技术，对雪样中的痕量金属进行超痕量分析；利用相同的预浓缩流程结合ICP-MS对主要的Pb同位素比值（208Pb/207Pb和206Pb/207Pb）进行精确测定；通过离子色谱法测定硫酸盐和钠离子浓度，进而计算出非海盐硫酸盐；在数据处理阶段，应用了主成分分析（PCA）评估金属来源，并结合.euclidean距离和二元同位素混合模型量化了人为源的相对贡献。
在研究结果方面，论文分为以下几个主要部分得出结论：
**3.1. 雪坑定年**
通过分析非海盐硫酸盐的垂直剖面，研究人员在80 cm和145 cm深度处识别出两个峰值。这些峰值与浮游植物活动增强相关的生物源二甲基硫排放有关。结合夏季积雪融化形成的烧结层进行验证，推断该雪坑序列覆盖了大约两年的时间。计算得出的积累率约为75 cm snow y-1，与前人研究数据相吻合。
**3.2. 痕量金属浓度**
雪坑中痕量金属的浓度呈现出较大的离散性，未能观察到明显的时间趋势。应用时间序列测试也未揭示显著的时间依赖性或季节性模式。统计发现各痕量金属浓度之间存在显著相关性，但Cd表现出独特的行为，仅与Cu和Zn显著相关。
**3.3. 铅同位素比值**
测得的铅同位素比值相较于早期研究及其他地点的数据呈现出更加放射性的特征。通过与维多利亚地早期数据的对比发现，206Pb/207Pb的中位数从1986-1994年的1.160逐渐增加至2012-2015年的1.190，并进一步增至2019-2021年的1.205，这反映了向更具放射性特征随时间渐进偏移的趋势。
在讨论部分，研究人员指出，测得的痕量金属浓度虽然超出了自然背景水平，但除了受全球大气污染影响外，也可能与当地的地理和地质特征有关，如地壳物质输入、火山 QUIESCENT 脱气以及海洋输入。基于主成分分析和铅同位素特征的评估，研究估算维多利亚地当前仅有26 ± 13%的Pb源于人为排放，这一比例显著低于1986–1994年的67 ± 16%和2012–2015年的38 ± 22%，证实了人为Pb贡献的时间下降趋势，这可归因于南半球含铅汽油的逐步淘汰。同时，研究未发现明确的季节性模式，表明控制南极洲短时间尺度下痕量金属大气传输和沉降的过程具有高度复杂性。
最后，研究结论总结指出，在McCarthy Ridge雪坑样本中测得的痕量金属仍然超过了自然背景水平。然而，综合考虑人为和自然源（包括地壳、火山以及海洋贡献），该富集并非完全由人为输入造成。同位素数据显示，仅有26 ± 13%的Pb（及其相关元素）可能源于人为排放，且这一比例随时间显著下降。此外，由于控制大气传输和沉降的过程异常复杂，未观察到明确的季节性变化。未来仍需通过增加化学替代指标（如87Sr/86Sr和20XPb/204Pb比值）并应用多源回归模型来进一步理清潜在的人为源贡献。
