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罕见!南冰洋上空有不受人类影响的最干净空气|世界环境日

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有人的地方就有江湖,有江湖的地方就有污染。地球上是否存在完全未受人类活动影响的一方净土?答案是“存在”。那么问题又来了,这块净土在哪里?2020 年 6 月 1 日,一组来自美国科罗拉多州立大学和澳大利亚气象局的研究人员在《美国科学院院报》上发表了一篇题为 Airborne bacteria confirm the pristine nature of the Southern Ocean boundary layer(空气中的细菌证实了南冰洋边界层的原始性质)的论文,用数据证明:位于澳洲南部与南极洲之间的南冰洋上空拥有着地球上最干净的空气。南冰洋:有争议的第五大洋判断空气干净不干净,自然是要看成分。实际上,大气中普遍存在着多种多样的微生物,其种类和数量随地区、海拔、季节、气候等因素而有不同,同时也会对生态产生潜在的影响。按道理,公共场所、医院、宿舍、城市街道的空气中,微生物含量最高,而在大洋、高山、森林等地上空的空气中微生物含量就相对少很多。不过,究竟真实情况如何,还是要靠数据说话。基于此,研究人员将目光聚焦于南冰洋上空。等一下,我只听过北冰洋,南冰洋是什么洋?雷锋网了解到,南冰洋(Southern Ocean 或 Antarctic Ocean)也叫南大洋或南极海,围绕着南极洲,是南纬 50° 以南的印度洋、大西洋和南纬 55°-62° 间的太平洋海域。南冰洋是世界上第五个被确定的大洋、唯一一个完全环绕地球却未被大陆分割的大洋,也是一片有争议的大洋——2000 年,国际水文地理组织确定其为一个独立的大洋。不过,由于每个大洋都应有其对应的中洋脊,依据这一标准,有学者至今不承认南冰洋这个称谓。了解了研究对象后,现在说一说研究方法。当前,主流的大气气溶胶来源测定方法为高通量测序,这种方法主要用于陆地上空大气,对于海洋上空生物气溶胶的多样性、分布等数据的测量仍然比较有限。因此,研究人员采集了夏季南北洋上空大气边界层的空气,并对过滤所得的样本进行细菌概况分析。研究人员使用了 DNA 测序和来源追踪,辅以大气反向轨迹分析,旨在确定细菌的来源、组成以及数据背后可能有的更深层含义。实际上,上述样本是在 2018 年 1 月 12 日至 2 月 19 日期间澳大利亚海洋国家基金(MNF)的研究船航行期间收集的。当时,航行船从澳大利亚塔斯马尼亚岛港口城市霍巴特(Hobart)启航,航行至距南极冰缘不到 40 公里处(纬度为 66.46 ° S)返回。下图展示了具体的航行图。地球上最干净的空气经过分析,研究人员得到了以下几方面结论。第一,气溶胶来源方面,海洋细菌占主导,且随纬度变化呈现种类差异。具体来讲,按纬度可分三个区域:44.2-50.7 ° S:以拟杆菌为主(45.5%);54.1-62.0 ° S:以变形菌(50.9%)和拟杆菌(46.3%)为主;64.6-65.4 ° S:以变形菌(90.1%)和拟杆菌(7.8%)为主。值得关注的是,样本中细菌的 50 个主要扩增子序列变异中,有 45 个来源于海洋,其余 5 个与土壤或淡水来源有关。另外,研究人员收集了浅层海水、深层海水、海洋沉积物、澳大利亚和南极土壤、淡水、污泥和人类粪便样品,与气溶胶样品进行对比,发现气溶胶主要以受海洋的影响为主,土壤(0-0.06%)、淡水(0-0.03%)和人类粪便(0-0.03%)的影响微乎其微。第二,气溶胶多样性方面,从北至南,多样性数值呈现下降的趋势。其实这点不仅再次印证了第一点,也符合常识——越靠近南极、远离澳洲大陆,人类活动的影响自然也就越小。第三,气溶胶影响因素方面,纬度、气温和水温与多样性数值呈强正相关,其他气象因素无显著相关。具体来讲,为避免影响因素间的互相关效应,研究人员对下图中每个因素都进行了单独的多变量分析,结果表明南冰洋区域上空的气溶胶主要受纬度影响,其次是温度影响。而我们都知道,纬度越高,空气和水的温度都越低。也就是说,温度还是受纬度的制约,其实这一点也说明该地区并不受到人类活动的影响。不难看出,这一区域幸运地躲过了人类活动带来的大量污染,是全球极为罕见的不受人为影响的区域之一。6 月 5 日是世界环境日,也许污染环境已然成为人类社会发展绕不开的问题,但我们也应时常放慢脚步,敬畏自然。

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