中国西北典型地区沙尘气溶胶理化特性初步研究

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1、兰州大学硕士学位论文中国西北典型地区沙尘气溶胶理化特性初步研究姓名：韩晶晶申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：王式功20060501摘要本文采用了NASA的MODIS网站上的大气光学厚度(AOT)资料、VSAT接收的沙尘天气资料、国家环境保护网的逐日空气污染指数资料，分析了大气气溶胶的物理特性，利用环境质量公报资料及兰卅I市2004．2005年的实际降水样品采集资料，分析了大气气溶胶的化学特性，研究结果表明：(1)中国主要内陆地区的AOT值分布有四个大值区：西北的南疆盆地及青海甘肃、内蒙古中西部地区、四川盆地和

2、长江黄河下游地区；春季北方的AOT值明显高于南方，冬季南北AOT值差别不大；北方AOT存在明显的季节变化，而南方AOT没有明显的季节变化；北方沙尘天气多发区沙尘天气年变化与AOT变化同步；在沙尘天气的多发区，气溶胶光学厚度与沙尘天气有较好的相关性；沙尘天气的少发区，气溶胶光学厚度与沙尘天气相关性较差。因此可以推断，中国北方，特别是干旱荒漠区，大气气溶胶主要来自沙尘天气过程引起的地面沙尘释放。(2)中国主要内陆地区的污染指数分布有5个大值区：以乌鲁木齐为中心的新疆北部；以兰州为中心的西北东部；以呼和浩特为中心的华北地区

3、；以重庆为中心的四川盆地：湖南、湖北地区。在一年四季中，污染指数按冬>春>秋>夏的顺序排列，不同季节的大值区分布基本相同，在春、夏、秋三个季节，南方和北方没有明显的数值差异，冬季，全国污染指数迅速增加，北方增加明显强于南方，导致北方污染指数值远远大于南方；(3)全国大部分城市都以可吸入颗粒物为主要污染物；北方(特别是西北地区)AOT高值区，对应与沙漠、沙地相联系的沙尘天气多发区，春季AOT值高，正好是沙尘天气的多发季节；而南方是沙尘天气的少发区，AOT值没有明显的季节变化；北方的污染指数变化与AOT和沙尘天气变化不同

4、步，南方的四川盆地、湖北、湖南地区是污染指数的大值区，也是光学厚度的大值区，这些地区无沙尘天气发生，可以认为气溶胶主要来源于人为活动造成的污染所致。(4)兰州、银川两城市均处在沙尘暴多发的西北地区，所以3、4月份污染物指数较高，污染较为严重；兰州、银川均属北方城市，11月中旬开始供暖，燃煤量的增加，导致SO,含量激增：两城市均以可吸入颗粒物为主要污染物，银川位于沙尘源区附近，但其污染程度低于兰州，可见对于兰州的污染，人为因素、地理环境及气候条件均是其主要因素。(5)在观测期内，很少有酸性降水发生，可以认为是由于兰州地

5、区土壤呈碱性，通过大气边界层的湍流交换过程，碱性颗粒物进入大气中，中和了人为排放的酸性的成分，使得兰州地区不易发生酸性降水。(6)降水中的阴离子含量依次为S04}>N03一>CI一>F-，硫酸根和硝酸根之和所占比重达82．2％，是降水中阴离子的主要成分。阳离子含量依次为Ca2．>NH4+>Na+>M92．>K+，钙的作用要明显大于氨的作用。(7)通过相关性分析看出，HC03和Ca2+、M92+相关系数较高，说明HC03。主要由沙尘离子，尤其是与土壤离子(Ca(HC03)z、CaC03)的中和作用；Ca2+除与HC03

6、-相关性较好外，与S042。相关性也较好，钙离子与硫酸根、碳酸氢根的较好的相关性，意味着对这些观测到的离子成分，其主要来源是自然源；硫酸根离子与钙离子、氨根离子的相关关系好，一方面说明自然源对降雨的重要作用，另一方面也说明人为污染对降水成分组成的贡献((NH如S04主要是来自于人为活动)。(8)降水前多有较强的天气过程发生，特别是沙尘天气对降水中离子含量的影响较大，风速也是影响大气环境的重要因素。关键词：气溶胶：AOT；沙尘天气；理化特性：相关分析IlAbstractUsingtheAtmosphericAeroso

7、lOpticalThickness(AOT)datafromMODISwebsite，dustweatherdatafromVSATanddailyairpollutionindexfromStateEnvironmentalProtectionAdministrationofChina，thephysicalcharacteristicofaerosolwereanalyzed．UsingtheReportofEnvironmentalQualityandrainwaterdatafrom2004to2005，th

8、echemicalcharacteristicofaerosolwereanalyzed．Theresultsindicatedthat：(1)Therearcfourregionalhi曲valuecentersinthemaininlandregionsofChina：southXinjiangBasin，QinghaiandGansu，M