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位于澳大利亚海洋国家设施上探测南大洋上空空气的气溶胶过滤器采样器。 （图片来源：Kathryn Moore/科罗拉多州立大学）
美国科罗拉多州立大学杰出教授Sonia Kreidenweis和她的研究小组在首次测量南纬40度以南的南大洋生物气溶胶组成的研究中，确定了一个没有因人类活动发生改变的大气区域。
隶属于大气科学部的Kreidenweis的研究小组发现，为南大洋上空的低空云层提供养分的边界空气是原始的，不含由人类活动产生或从遥远的陆地输送而来的气溶胶颗粒。他们的研究结果发表在《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）上。
天气和气候是连接世界各个地区的复杂过程，由于人类活动导致气候剧变，我们很难在地球上找到一个不受人类影响的区域。Kreidenweis和她的研究团队猜测，环绕南极洲的遥远南大洋上空的空气受到人类活动和大陆尘埃的影响最小。他们开始研究这些空气中的物质及其来源。
“我们能够利用南大洋上空的细菌作为诊断工具，推测低层大气的关键特性。”这项研究的合著者，科研人员Thomas Hill如是说，“这些特性包括：控制南大洋云层性质的气溶胶与海洋生物过程密切相关；南极洲似乎与南部大陆向南扩散微生物和营养物沉积隔离开来。总的来说，这表明南大洋是地球上少数几个受人类活动影响较小的地区之一。”
在国家自然科学基金资助的SOCRATES实地调查活动中，科学家兼合著者Paul DeMott收集了这些样本。研究生Kathryn Moore乘坐“调查员”号科考船，在从塔斯马尼亚岛向南行驶至南极冰区边缘时，对海洋边界层（与海洋直接接触的大气底部）的空气进行了采样。科研人员和第一作者Jun Uetake检测了从船上采集的空气中微生物成分。大气中充满了这些微生物群，他们能凭借风传播到数百至数千公里之外。
通过DNA测序、来源追踪和风回轨迹，Uetake确定了微生物的来源是海洋生物。细菌成分被划分为宽纬度带，这表明来自边远大陆和人类活动产生的气溶胶，比如因土地利用变化导致的污染和土壤流失，并没有南下进入南极的空气。
这些结果与其他所有来自亚热带和北半球海洋的研究结果相悖，后者发现大多数微生物来自大陆的逆风区域。植物和土壤是冰核粒子的主要来源，这些粒子会导致过冷云滴的冻结。这一过程降低云层反射并增加降雨量，同时增强到达地表阳光强度以及改变地球的辐射平衡。
在南大洋上空，海水喷溅所释放的物质是形成液态云滴的主要物质。海水中冰核粒子很少见，南大洋上空的冰核粒子浓度全球最低。
南大洋上空的空气非常纯净，几乎没有可供利用的DNA。Hill将他们实验成果的高标准归功于Uetake和Moore干净的实验室过程。
Hill说：“在实验的每个阶段，Jun和Kathryn都把样本当作珍贵的物品轻拿轻放，用防尘技术以免实验室和试剂中的细菌DNA受污染。”
作者：Jayme Deloss Colorado State University
翻译：顾瑀鸣
审校：黄薇
引进来源：科罗拉多州立大学
引进链接：https://phys.org/news/2020-06-atmospheric-scientists-cleanest-air-earth.html
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