青藏高原所改進大氣POPs被動采樣器使其更適用于高風速環(huán)境

　　持久性有機污染物（POPs）是一類易通過大氣傳輸?shù)竭_偏遠地區(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。在偏遠地區(qū)，廉價、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。

　　中國科學院青藏高原研究所、青藏高原地球科學卓越創(chuàng)新中心研究員王小萍及副研究員龔平團隊通過在藏東南、拉薩、納木錯三個站點的多年觀測，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）受到風速的強烈影響，其在大風環(huán)境下實測PSR值較基于溫度和氣壓的預測值高幾倍到一個數(shù)量級（圖1），同時，采樣點下墊面的坡度也會導致PSR值升高（圖2左半部）。風速增大導致更多空氣流入采樣器是PSR升高的主要原因之一。鑒于此，研究團隊在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)部風速及PSR隨風速的波動。流體力學模擬和采樣器內(nèi)部風速實測結果均顯示改進型XAD-PAS內(nèi)部風速受外部風場變化的影響較小。野外采樣觀測也表明，改進型XAD-PAS的PSR在微風及大風條件下均不易受到風速和風向的影響（圖2右下部），且其PSR值可用基于溫度和氣壓的經(jīng)驗公式進行預測。該研究成果為復雜地形地區(qū)大氣POPs觀測提供了有力的工具，并將有助于全球大氣POPs觀測結果的比對研究。

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

圖1. 未改進的XAD-PAS采樣效率隨風速變化曲線

圖2. XAD-PAS結構改造圖及改造前后PSR變化特征