中科院廣州地化所林莽研究員等通過對宇生放射性硫同位素進行高精度觀測，在喜馬拉雅山脈發現強烈的平流層大氣信號，相關成果以“Isotopic signatures of stratospheric air at the Himalayas and beyond”為題，在Science Bulletin2021年第4期Short Communication欄目發表。

 
2016年珠穆朗瑪峰地區科學考察(攝影：林莽)

平流層的臭氧層能夠吸收太陽光中的高能紫外線，從而保護地球上的生命得以生存繁衍。但當這些具有強氧化性的高濃度臭氧傳輸到對流層，會顯著改變對流層的大氣成分和化學過程，從而進一步影響地球近地面大氣和表生環境的物質和能量平衡。青藏高原是地球上最高最大的高原，其隆起的地形深刻改變了地球的大氣環流，近年的氣象分析和模擬研究認為，喜馬拉雅山脈地區是全球最重要的平流層氣團入侵對流層通道之一，但學界仍缺乏足夠的觀測證據評估其強度以及對青藏高原和周邊地區大氣與表生環境的影響。

最近，中國科學院廣州地球化學研究所林莽研究員聯同中美科學家，通過對放射性硫同位素(35S, 硫35)進行高精度觀測，在喜馬拉雅山脈發現了強烈的平流層大氣信號。2021年2月26日，此項研究成果以“Isotopic signatures of stratospheric air at the Himalayas and beyond”為題發表Science Bulletin。林莽研究員為第一作者和通訊作者，其他共同作者包括中國科學院西北生態環境資源研究院康世昌研究員和王坤博士生，西華師范大學李友平教授和范忠雨碩士生，加州大學圣地亞哥分校Mark Thiemens教授。

硫35是高能宇宙射線轟擊地球大氣所產生的放射性核素(半衰期約為87天)，其放射能量很弱，在自然環境中的濃度很低，因此不會對生命造成損傷。考慮到硫35在高層大氣的產率是近地面大氣的10倍以上，若能在近地面觀測到相對高濃度的硫35，該現象可作為平流層氣團入侵對流層的獨特同位素“指紋”。近年，林莽研究員系統地開發和改進了多種自然樣品的硫35分析方法，實現了其高精度高敏度觀測。

在該研究中，研究團隊使用最新建立的分析方法，發現珠穆朗瑪峰和處于其下風向的中國西南部的大氣硫酸鹽硫35濃度比其他中緯度地區要高，證實喜馬拉雅山脈的平流層氣團入侵事件在春季頻繁發生，且其影響比我們之前所想要大。另外，研究團隊也發現中國西南部硫酸鹽氣溶膠中的氧17異常明顯大于中國東部，且與硫35呈正相關關系，表明了硫酸鹽氧17異常變化可能與氣團來源高度相關。研究人員提出，硫酸鹽17異常和其他半衰期較長的宇生核素的長期變化若能在合適的自然樣品中被保存下來，有機會為青藏高原古大氣和古高度的重建提供全新的地球化學指標。

該研究工作得到了中科院 “從0到1”原始創新項目(ZDBS-LY-DQC035)、中科院戰略性先導科技專項(XDA20040501)以及國家自然科學基金(42021002，41630754, 41721091)的資助。