李一凡教授团队：β-HCH在北冰洋的历史归趋模型研究

　　β-HCH是六氯环己烷（HCH，俗称六六六）的一种同分异构体，占工业六六六（曾经广泛使用的一种农药）的5%～12%。本研究开发了一个质量平衡箱式模型，研究了1945—2020年北冰洋的历史年度输入、年度输出和累积负荷。

图1  北极质量平衡箱式模型 2.0（AMBBM 2.0），使用Mackay的Ⅳ逸度方法构建，可以评估POPs从排放源区通过大气、洋流和河流长距离传输进入北冰洋的过程。也可以评估北极中大气、土壤（冻土）、积雪、海水、海冰这些主要介质间的沉降、挥发等传质过程。

　　在1945—2020年间，北冰洋的输入主要依靠洋流和河流流入（83%） ，只有一小部分来自大气传输（16%）。β-HCH于1940年代后期开始在北冰洋累积，1986年达到峰值810 t，2020年降至87 t，此时β-HCH在北极水域和空气中的浓度分别为∼30 ng m⁻³和∼0.02 pg m⁻³。 

图2  图a为随时间变化的β-HCH在北极各项介质分布情况，可以看出，海水储存了绝大多数的β-HCH，而大气、土壤和海冰中β-HCH只有在排放初期才有一定比重，而随着时间的推移，这些介质中的β-HCH逐渐汇聚到了海水中。图b表示β-HCH在北冰洋中的年度输入输出和在北冰洋中的动态负荷。β-HCH在北冰洋中的负荷在1986年达到了峰值，以此为分界线将β-HCH在北冰洋的历史分为了累积阶段（AP）和消解阶段（DP）。

　　尽管β-HCH和α-HCH都是HCH的异构体，具有几乎完全相同的时间和空间排放模式，但这两种化学品传输进入北冰洋的途径截然不同：α-HCH以长距离大气迁移（LRAT）为主要运输途径，β-HCH则主要通过长距离海洋迁移（LROT）到达北极。这其中的主要原因是β-HCH的亨利定律常数比α-HCH低得多，因此海水能溶解更多的β-HCH。但就传输效率而言，通过洋流传输的β-HCH会低于通过大气传输的α-HCH。 

图3  该图显示了β-HCH进入和离开北冰洋各途径占总量的百分比，左侧是去除（-），右侧是进入（+），自上而下依次是土壤下渗、颗粒沉降、气相湿沉降、气—海水交换、沉入深层海水、海水降解、洋流。可以看出，洋流是β-HCH进入北冰洋的最重要的途径，而在去除一侧，海水下沉和降解同洋流的携带作用同样重要。

　　本研究还预测了2050年北冰洋中的β-HCH，届时在气候变化的影响下β-HCH在北冰洋中将只剩下4.4～5.3 t。