青藏高原所改進(jìn)大氣POPs被動采樣器使其更適用于高風(fēng)速環(huán)境

　　持久性有機(jī)污染物（POPs）是一類易通過大氣傳輸?shù)竭_(dá)偏遠(yuǎn)地區(qū)并在極地和高山地區(qū)沉降的半揮發(fā)性有毒物質(zhì)。監(jiān)測大氣中POPs的時(shí)空分布有助于研究POPs的大氣傳輸特征、路徑和環(huán)境過程。在偏遠(yuǎn)地區(qū)，廉價(jià)、易于操作且具有較長采樣周期的大氣被動采樣器（PAS）是監(jiān)測大氣POPs的首選工具。但是，在高山或高原環(huán)境下，多樣的地表狀況和多變的氣象條件往往會引起較大的PAS采樣誤差。

　　中國科學(xué)院青藏高原研究所、青藏高原地球科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員王小萍及副研究員龔平團(tuán)隊(duì)通過在藏東南、拉薩、納木錯(cuò)三個(gè)站點(diǎn)的多年觀測，發(fā)現(xiàn)在青藏高原常用的筒式XAD型大氣POPs被動采樣器（XAD-PAS）的采樣效率（PSR）受到風(fēng)速的強(qiáng)烈影響，其在大風(fēng)環(huán)境下實(shí)測PSR值較基于溫度和氣壓的預(yù)測值高幾倍到一個(gè)數(shù)量級（圖1），同時(shí)，采樣點(diǎn)下墊面的坡度也會導(dǎo)致PSR值升高（圖2左半部）。風(fēng)速增大導(dǎo)致更多空氣流入采樣器是PSR升高的主要原因之一。鑒于此，研究團(tuán)隊(duì)在XAD-PAS外殼底部增加了4塊整流板（圖2右上部），擬通過物理干擾減緩空氣流入速度從而降低采樣器內(nèi)部風(fēng)速及PSR隨風(fēng)速的波動。流體力學(xué)模擬和采樣器內(nèi)部風(fēng)速實(shí)測結(jié)果均顯示改進(jìn)型XAD-PAS內(nèi)部風(fēng)速受外部風(fēng)場變化的影響較小。野外采樣觀測也表明，改進(jìn)型XAD-PAS的PSR在微風(fēng)及大風(fēng)條件下均不易受到風(fēng)速和風(fēng)向的影響（圖2右下部），且其PSR值可用基于溫度和氣壓的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行預(yù)測。該研究成果為復(fù)雜地形地區(qū)大氣POPs觀測提供了有力的工具，并將有助于全球大氣POPs觀測結(jié)果的比對研究。

　　該項(xiàng)研究發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology，龔平為第一作者，王小萍為通訊作者），同時(shí)獲得國家實(shí)用新型專利一項(xiàng)（專利號：201620648939.3，另有一項(xiàng)發(fā)明專利在審）。研究獲得國家自然科學(xué)基金（41671480、41571463、41190080）和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會（CAS2011067、CAS2017098）等項(xiàng)目的資助。研究過程中，中國環(huán)境科學(xué)研究院研究員劉咸德、加拿大多倫多大學(xué)斯卡伯勒分校教授Frank Wania作為合作者均提出了重要建議。

圖1. 未改進(jìn)的XAD-PAS采樣效率隨風(fēng)速變化曲線

圖2. XAD-PAS結(jié)構(gòu)改造圖及改造前后PSR變化特征