本文通过环境背景值、风化壳地球化学、对流层(大气气溶胶)地球化学和人为地球化学异常,初步探讨了南极长城站地区的现代环境地球化学特征。分析表明:环境要素固有的地球化学性质、区域环境条件和自然环境演变之间具有深刻的内在联系。
纳尔逊冰帽雪—粒雪的演化依赖于融水渗浸冻结作用下的暖变质过程。积雪的密实化过程的快慢,取决于温度条件和融水的参与程度,以及自身的物理状况。粒雪的密实化过程表现为均匀且变幅小。纳尔逊冰帽成冰深度在23～25m,成冰历时17～19年。成冰带分为暖渗浸—重结晶带,渗浸—冻结带,消融带。
根据十多米深度钻孔温度的测量和分析,对长城站附近地区的冰川温度状况进行了讨论。近表面层温度在消融区稍低于-1℃,在积累区绝大部分区域接近或处于0℃。除海拔足够高的地方,如乔治王岛冰帽顶部,那里由于融化微弱且厚度不很大而致使冰与底床冻结在一起,该地区冰川大部分属于温型。
根据西湖柱状岩芯样品中藻类化石的分布与含量变化,推测本区在3600年前仍为冰川覆盖;距今3600～3000年前为冰缘浅湖期;3000～1200年前湖水稳定,气候环境相对较好;距今1200年至现代气候略有波动。
南极地区提供了地球上最好的研究气溶胶的背景组成场所,为此,我们用八级阶式撞击采样器采集了不同粒径的样品。采样于1986年间在南极中国长城站进行,样品分析方法是质子激发X射线发射法(PIXE)。为了研究不同元素的富集因子,将全部结果分为两组,粒径大于10/μm粒子为粗粒,小于10/μm的粒子为细粒,并且还讨论了粗、细粒中各元素的相关因子,长城站气溶胶所测元素结果与其他地区采样点所测结果作了比较,证明南极地区是地球上良好的背景地区。
1987年1～2月用分八级的串列撞击式采样器在南极长城站地区进行了三次大气气溶胶采样,用质子激发X荧光分析法进行了元素质量浓度测定,获得了18种元素质量浓度的粒径分布谱。计算了气溶胶中各种粒径各元素浓度对于地壳中含量和盐度为35.0‰海水中含量的富集因子。对气溶胶中粗粒子、细粒子和超细粒子的特征进行了讨论并对它们的来源作了推测。
在南极长城站观测甚低频(VLF)波时发现,夜间奥米伽导航系统的B台在10.2kHz发射天线激励起准TE_1模,夜间沿西南方向远距离传播时准TE_1模成为优势模。并发现英国鲁格伯(Rugby)GBR台发射的16.0kHz信号在13660.7km距离上,在日出过渡期,模转换干涉有时会引起传播相位周期滑移。在这种情况下获得TM_1模转换成准TE_1模的转换系数不小于0.28。
本文利用昭和基地(69°00′S,39°35′E)的探空和臭氧原始资料,分析研究了1988年8月下旬的一次南极平流层暴发性增温过程。本文分析了这一增温过程中的臭氧总量、30hPa气温、增温率及西风风速的变化关系。发现在这次南极冬季平流层暴发性增温中30hPa气温、30hPa西风风速与臭氧总量之间存在着非常好的正相关,同时发现臭氧总量的变化与30hPa增温率的变化之间存在着滞后关系。而在平流层发生暴发性增温之前,在对流层有一次大的西风扰动。由此,可以认为这次平流层暴发性增温的原因可能是对流层西风扰动引起的行星波上传,而臭氧的加热不可能是这次平流层暴发性增温的原因。
本文根据迄今为止对南极臭氧洞研究的成果,综述了南极臭氧洞形成的诸种原因。研究表明人类排放到大气中的污染物氟里昂,通过发生在极地平流层云表面上的非均相化学反应所分解出的活跃的氯基,经过光化学反应过程大量分解臭氧是出现南极臭氧洞的内部原因;太阳活动、大气长波辐射及大气环流造成南极平流层环极涡旋中出现的极地平流层云,可能是形成南极臭氧洞的外部条件。南极臭氧洞的闭合很可能是南半球春季逐渐增强的行星波活动往南极平流层输送的臭氧增多的结果。同时讨论了南极臭氧洞未来的可能趋势,估计南极臭氧洞可能会持续下去,并随着大气环流的波动,其程度和范围也会出现波动。
