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多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是一类具有高毒性、生物蓄积性以及长距离迁移性的半挥发性有机化合物。PAHs一旦释放进入环境，便能随着大气在全球范围内传输。由于其半挥发性的特征，PAHs易于在低温的高纬度地区，如北极沉降和富集，对北极生态环境产生影响。大空间尺度的调查对于理解PAHs的空间分布，长距离传输，以及研究北太平洋和临近北极地区的来源等问题具有重要的作用。借助中国南北极科学考察的机会，不同的研究组在2003、2010及2012年分别开展过海水和大气中PAHs的观测，并且基于监测结果开展了北太平洋及邻近北极地区PAHs环境命运的探讨。但是，仅有2010年北极考察同时对大气和海水中PAHs进行了观测，其结果表明PAHs表现出强烈的沉降趋势。但另外一个研究组在2015年北太平洋的研究中却发现，较轻的(3环为主)PAHs表现出显著挥发趋势。可以看到，即使是在类似的区域，不同研究组，不同年份观测到PAHs的交换趋势也存在较大差异。因此对于PAHs环境命运的理解，仍然需要联系的跟踪观测研究。借助2016年中国北极科考的契机，在雪龙号采集了从中国东海到高纬度北极地区的大气和海水样品。此次研究的目的主要是:(1)更新北太平洋和北极地区大气、海水中PAHs的浓度信息;(2)解释PAHs在这一区域的环境归趋和命运。
2016年夏天北太平洋和北极大气中15种PAHs总浓度范围为0.44-7.0ng m-3，平均值为2.3ng m-3。其中浓度最高的点位于纬度较低的日本海域;浓度最低的点位于纬度较高(76°N)的北冰洋。从整条航线来看，大气中PAHs浓度随着纬度的增加降低。虽然此次观测得的大气PAHs浓度呈现一定的波动，但是东亚和北太平洋大气PAHs浓度范围和之前在开放性海域监测的结果类似。和2003年北极考察监测结果相比，2016年观测得的大气中PAHs浓度明显偏低，说明北太平洋和北极周围源区PAHs释放的减弱。在大气中，分子量较轻的3环和4环PAHs多以气态方式存在（贡献率＞90％），而分子量较重的5环和6环PAHs多以颗粒态存在，或者存在显著气粒分配。气团轨迹反演发现，东亚海域和北太平洋采集的大气样品主要受到邻近欧亚大陆来源气团的影响。即使少量样品表现出显著的海相气团影响，但其PAHs浓度也没有明显降低趋势;这些样品中PAHs同系物构成亦表现出以3环为主的特征，说明这一区域可能存在显著的海水去气作用，海水可能是PAHs的二次源。
整体航线上海水中总PAHs的浓度范围是0.84-3.7ng L-1，平均值为2.0ng L-1。与大气中观测结果类似，海水中PAHs较高的点同样位于纬度较低的日本海，而浓度较低的点位于高纬度的北极。海水中PAHs的浓度和纬度之间存在明显的相关性。和之前的监测结果相比，海水中PAHs的浓度并没有表现出显著降低趋势。这说明和大气相比，海水仍然是PAHs主要的环境储库，具有较大的缓冲能力。海水中PAHs以溶解态为主，颗粒相样品中较少检出。
论文使用比值法(Ant/Ant+Phe，Fla/Fla+Pyr)对大气相和海水相PAHs的来源进行了解析。研究结果表明，东亚海域大气气相样品中Ant/Ant+Phe的比值是0.16-0.44，北太平洋区域及高纬度北极大气气相Ant/Ant+Phe的比值均大于0.1;Fla/Fla+Pyr的值在整条航线上均大于0.6。整条航线上有80％以上大气颗粒Fla/Fla+Pyr的值大于0.6。从MODIS提供的采样期间火点卫星图片来看，当采样船处于北太平洋及邻近北极海域时，邻近的欧亚大陆及北美均有大量生物质燃烧事件发生，且这些区域的气团也有随着大气传输影响到周围海洋大气的趋势。以上结果说明在2016年北极考察期间，采集的大气样品中的PAHs来源可能主要是生物质燃烧。在整条航线上海水溶解相中Ant/Ant+Phe比值多小于0.1，而Fla/Fla+Pyr比值均多大于0.6，且没有明显的区域差别，这说明2016年北极考察时北太平洋及北极海域海水中PAHs可能有多种来源，除了生物质燃烧外，成岩作用及化石燃料的燃烧均可能为其潜在来源。
海气交换的研究结果表明3-4环的芳烃表现出从海水向大气逃逸的趋势，Phe在低纬度表现为挥发的趋势，而在高纬度表现出沉降趋势，5-6环的芳烃在海水相中基本未检出，推测其应该表现出大气向海水沉降的趋势，除Phe外其它PAH的交换趋势随着纬度增加越来越趋于平衡，各单体PAH挥发通量的范围是28至8562ng m-2day-1，沉降通量的范围是18至4303ng m-2day-1。高纬度北极区域气粒分配的研究结果表明，Log Kp和Log P1°有相关性，但m却偏离理论气粒分配的平衡值。PAHs总浓度除与温度表现出一定的相关性外，与其他气相参数（风速，气压，湿度）无良好的相关性，说明温度是影响PAHs在北太平洋及邻近北极地区分布的主要因素。
2016年夏天北太平洋和北极大气中15种PAHs总浓度范围为0.44-7.0ng m-3，平均值为2.3ng m-3。其中浓度最高的点位于纬度较低的日本海域;浓度最低的点位于纬度较高(76°N)的北冰洋。从整条航线来看，大气中PAHs浓度随着纬度的增加降低。虽然此次观测得的大气PAHs浓度呈现一定的波动，但是东亚和北太平洋大气PAHs浓度范围和之前在开放性海域监测的结果类似。和2003年北极考察监测结果相比，2016年观测得的大气中PAHs浓度明显偏低，说明北太平洋和北极周围源区PAHs释放的减弱。在大气中，分子量较轻的3环和4环PAHs多以气态方式存在（贡献率＞90％），而分子量较重的5环和6环PAHs多以颗粒态存在，或者存在显著气粒分配。气团轨迹反演发现，东亚海域和北太平洋采集的大气样品主要受到邻近欧亚大陆来源气团的影响。即使少量样品表现出显著的海相气团影响，但其PAHs浓度也没有明显降低趋势;这些样品中PAHs同系物构成亦表现出以3环为主的特征，说明这一区域可能存在显著的海水去气作用，海水可能是PAHs的二次源。
整体航线上海水中总PAHs的浓度范围是0.84-3.7ng L-1，平均值为2.0ng L-1。与大气中观测结果类似，海水中PAHs较高的点同样位于纬度较低的日本海，而浓度较低的点位于高纬度的北极。海水中PAHs的浓度和纬度之间存在明显的相关性。和之前的监测结果相比，海水中PAHs的浓度并没有表现出显著降低趋势。这说明和大气相比，海水仍然是PAHs主要的环境储库，具有较大的缓冲能力。海水中PAHs以溶解态为主，颗粒相样品中较少检出。
论文使用比值法(Ant/Ant+Phe，Fla/Fla+Pyr)对大气相和海水相PAHs的来源进行了解析。研究结果表明，东亚海域大气气相样品中Ant/Ant+Phe的比值是0.16-0.44，北太平洋区域及高纬度北极大气气相Ant/Ant+Phe的比值均大于0.1;Fla/Fla+Pyr的值在整条航线上均大于0.6。整条航线上有80％以上大气颗粒Fla/Fla+Pyr的值大于0.6。从MODIS提供的采样期间火点卫星图片来看，当采样船处于北太平洋及邻近北极海域时，邻近的欧亚大陆及北美均有大量生物质燃烧事件发生，且这些区域的气团也有随着大气传输影响到周围海洋大气的趋势。以上结果说明在2016年北极考察期间，采集的大气样品中的PAHs来源可能主要是生物质燃烧。在整条航线上海水溶解相中Ant/Ant+Phe比值多小于0.1，而Fla/Fla+Pyr比值均多大于0.6，且没有明显的区域差别，这说明2016年北极考察时北太平洋及北极海域海水中PAHs可能有多种来源，除了生物质燃烧外，成岩作用及化石燃料的燃烧均可能为其潜在来源。
海气交换的研究结果表明3-4环的芳烃表现出从海水向大气逃逸的趋势，Phe在低纬度表现为挥发的趋势，而在高纬度表现出沉降趋势，5-6环的芳烃在海水相中基本未检出，推测其应该表现出大气向海水沉降的趋势，除Phe外其它PAH的交换趋势随着纬度增加越来越趋于平衡，各单体PAH挥发通量的范围是28至8562ng m-2day-1，沉降通量的范围是18至4303ng m-2day-1。高纬度北极区域气粒分配的研究结果表明，Log Kp和Log P1°有相关性，但m却偏离理论气粒分配的平衡值。PAHs总浓度除与温度表现出一定的相关性外，与其他气相参数（风速，气压，湿度）无良好的相关性，说明温度是影响PAHs在北太平洋及邻近北极地区分布的主要因素。