【源生空气哪里多】地球上最原始的空气竟然在这里。

地球上还有原始的空气吗？

为了寻找答案，美国科罗拉多州立大学的一个气候科学家小组从澳大利亚的塔斯马尼亚岛航行到南极洲附近，测量海洋边界层空气中的生物气溶胶成分，追踪微生物的来源。科学家意外地发现，该测量区域的微生物大部分来自海洋。2020年6月1日，《美国国家科学院院刊》 (PNAS)发表了最新研究。

澳大利亚国家海洋设施(MNF)研究船(R/V Investigator)的DNA取样器。(凯瑟琳摩尔(慕开元)/绘画)

南极已经不是最后的净土了。多项研究表明，人类活动的影响是地球上的“最后荒野”——海水变色、微塑料污染。南极洲附近的海域真的保持着“原始空气”吗？

寻找最原始的空气

大气中实际上有很多微生物。1立方米山顶周围的空气中约有104 ~ 105个细胞，在沙漠沙尘暴中每立方米可达到106 ~ 107个。

关于南极洲附近的空气，论文的通讯作家、科罗拉多州立大学的Sonia Kreidenweis教授在南部周末回答说：“与人们在地球大部分地方呼吸的空气相比，这里的空气确实干净，但与‘最干净的空气’的称呼相比，‘原始海洋空气’更准确。”课题组强调说，该研究重点不是探测或分析污染物成分，而是云、气溶胶和大气。因此，他们没有检查空气中的POPs(持久性有机污染物)或微塑料。

之所以被称为“原始空气”，是因为通过追踪空气中的微生物源，发现南冰海洋边界层的空气成分比较简单。所有测量的粒子都是天然来源，几乎没有为活动而生成或从遥远的陆地漂来的微生物。

研究者在空气样本中确认的细菌DNA与温暖的亚热带海洋中的细菌有很大不同，但与北半球种群(尤其是亚北极)有相似之处。一般来说，温度和营养素浓度是控制海洋微生物群落结构的关键因素，这可能导致南冰海和亚北极的细菌相似，需要进一步分析，但研究人员假设某些类型的细菌可以同时生活在两个极地地区。

追踪空气中的细菌不是这项研究的独创性。该研究组成员表示，2019年，学者们利用微生物源分析(SourceTracker)研究了城市空气传播细菌的季节变化，通过研究空气传播细菌的来源，得出了基团的来源。

这启发了他们以这种方式鉴别“原始空气”。

微生物来源分析最初是为了追踪室内环境中的微生物而开发的，也有研究利用这项技术比较北京PM2.5和PM10的微生物来源。

由于这些珍贵的样品太纯，研究者们表示，消除每一阶段可能出现的污染是这项研究的主要技术挑战。

推入周围的空气，通过过滤器收集空气中的气溶胶(包括细菌)到过滤器中。所有过滤器都在实验室提前清洗，单独包装。过滤器只能在戴手套时使用，只有在收集样品或在层流罩上实验时，才会在包装外部。层流罩使空气以一定的风速通过过滤器后，形成均匀层，使空气垂直流向一个方向，使其他颗粒不混入工作区，从而保证样品和实验者的隔离。

如果在船上取样，船本身是否会影响研究，研究者们采取了很多措施。过滤器放置在船前面的高处，以尽量减少在取样器附近移动的人。采样器使用自动控制系统，如果检测到可能的污染，——风吹船尾排放的废气，样品泵会自动关闭电源。

出于安全原因，他们将结果与可能引起干扰的DNA序列进行了比较，没有发现匹配。

在实验室分析细菌DNA。(托马斯希尔/图)

为什么“原始空气”会在这？

关于这里为什么还留有“原始空气”，Sonia Kreidenweis介绍说，南极洲周围的空气通常由西向东流动，不受南纬高纬度地区任何陆地群的限制，长期不会直接与陆地接触。

只有在风暴正面系统中，陆地空气才被输送到这个原始海洋地区，在这个过程中，到达南部海洋时，空气已经“长途跋涉”，穿过风暴路径和持续的云丹地区，留下了足够的时间以降水的形式清除陆地颗粒和污染。(威廉莎士比亚，温德萨默)。

因此，澳大利亚和南极洲之间的原始空气可能长期如此。

那么这干净的空气能维持多久呢？今后，如果这种纯粹的空气发生变化，大气循环的变化将使主要风暴路径向南移动，从而提高大陆地区输送的空气的频率或强度。(大卫亚设)。

但是研究结果不能扩大到南冰洋的其他地区、南极洲或其他季节。

这项研究不是在南极洲进行的，而是在南极洲周围的海洋中，远离南美，在澳大利亚和南极洲之间。同时采样距离海平面非常近，因此不能排除海平面上的空气中是否存在大陆气溶胶粒子。

南极中部大陆的空气传播细菌及其

他气溶胶可能与研究者们进行测量的地区完全不同，南极或南冰洋的不同地区也可能不同。例如，最接近南美洲的南极半岛可能在一年中的某些时候受到南美洲空气的影响。研究者还提醒，这一测量是在夏季进行的，在另一个季节结果可能有所不同。

地球上其他区域还有这样的原始空气吗？“地球之肺”亚马孙热带雨林上方可能会有吗？Sonia Kreidenweis认为，除了远途输入的微生物之外，亚马孙地区的边界层空气无疑将包含陆地细菌，受到接邻土地和人为活动的影响。

这一研究结果是否意味着气候变化没有想象中的那么快？ 研究人员表示，这一研究并没有关注气候变化的速度，只是表明在当前条件下，这一地区不易看到低空大气中人为污染的影响。相反，研究者也担心，由于干旱以及火灾的影响，未来各大洲的颗粒物排放量将发生变化，这也可能会将更多的地面颗粒物带入这一地区。

这项研究结果表明，海洋气溶胶是影响该研究区域云形成和动态的主要颗粒物来源。 这项研究提供的信息，以及同期开展的其他测量，均将被用于改善对南冰洋中云和辐射的气候预测模型。

一些建模者已将这里的空气确定为地球上极少数可用于研究“前工业化”条件下的地点。

（作者为南方周末绿色研究中心研究员）

于茗骞