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《2002 年北京特大沙尘暴的理化特性及其组分来源分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第49卷第4期2004年2月论文2002年北京特大沙尘暴的理化特性及其组分来源分析①①②*①①①孙业乐庄国顺袁蕙张兴赢郭敬华(①北京师范大学大气环境研究中心,北京100875;②中国科学院大气物理研究所,大气边界层物理与大气化学国家重点实验室,北京100029.*联系人,E-mail:gzhuang@bnu.edu.cn)−3摘要2002年3月北京发生了有历史记录以来最大的沙尘暴,总颗粒物浓度高达10.9mg·m,高出国家颗粒物污染标准54倍.主要地壳源元素Ca,Al,Fe,Mg,Na,Ti等高达平日的30~58倍.污染元素Zn,Cu,Pb,As,Cd,S比
2、平时高出几倍至近十倍.其中Pb,As,Cd,S在PM2.5中富集系数分别高达12.7,29.6,43.5,28.4,这些污染物部分来自于沙尘暴长距离传输过程中矿物气溶胶与沿途污染源排放的污染气溶胶的混合.污染物增加的另一原因是沙尘暴入侵气团和北京当地污染气团之间的交汇叠加.沙尘暴中PM2.5细粒子占TSP的30%左右,污染物在PM2.5细粒子中的浓度占TSP总浓度的45%~69%.各种污染物在沙尘暴过后普遍增加,证明了沙尘暴带来的大量矿物气溶胶尤其是其中的细粒子有利于污染物的转化和积聚.在此次特大沙尘暴中再次检测出高浓度Fe(Ⅱ),为大气和海洋体系中的铁硫耦
3、合反馈机制提供了新证据.污染物组分的成倍增加和Fe(Ⅱ)的增加,都说明了沙尘暴是影响全球生态环境变化的重要因素.关键词沙尘暴气溶胶理化特性来源分析全球环境变化[13,14]大气运动可把土壤甚至沙石拔地而起,形成随和海洋体系中的铁硫耦合反馈机制.以非洲撒[15]处可见的大气颗粒物即气溶胶直至铺天盖地的沙尘哈拉和亚洲沙漠及荒漠化的沙地为代表的主要源暴,迫使地球表层沙土大搬迁,以至形成诸如我国黄头,沙尘暴长距离传输气溶胶进入海洋.海洋表层和土高原等“沧海桑田”式的全球环境变化,此乃地球低层大气间的交换过程(SOLAS)已被认为是全球生[1,2]古已有之的重要自然现
4、象.20世纪80年代Duce为物地球化学循环的重要途径之一,成为研究全球环首的大气科学家开始了太平洋上空的海气交换(the境变化及生态危机的重要领域.[3]sea-airexchange,SEAREX)和大西洋上空的大气海尽管20世纪70~90年代我国北方多数地区沙尘[16]洋化学实验(theatmosphere-oceanchemistryexperi-出现日数少于50~60年代,1999年以来这一趋势发[4]ment,AEROCE)等全球范围有关气溶胶的大尺度研生逆转,沙尘暴频频进攻包括首都北京的我国北方广究,发现了海洋中许多元素,如Pb,Al,V,Mn
5、,Zn,以大地区,对环境生态和人体健康带来严重危害而受到[17~22]及某些碳氢化合物和某些有机合成化合物的来源,广泛关注和研究.2000年北京发生了直至当时有来自陆地的大气远距离传输是比河流入海更为重要历史记录以来最大的沙尘暴,总颗粒物浓度达6000−3[23][24]的途径.亚洲的沙尘经过1万公里以上的长途输送,µg·m,周秀骥等对2000年春季沙尘暴的动力[5][23][25][26]沉降于北太平洋的广大地区.亚洲大陆干旱半干旱学特征作了深入研究,庄国顺、张仁健、王玮等地区如我国西北地区的沙漠和黄土高原产生的矿物报道了此次沙尘暴的理化特性,发现沙尘暴气
6、溶胶[6]气溶胶是北太平洋深海沉积物的重要来源.亚洲的的污染水平极高,而且粗粒子占绝大部分.Zhang等[17]沙尘暴甚至输送到美洲大陆,并为遥感卫星的照片的研究表明2001年亚洲沙尘暴有5条主要通道,[7][8]所证实.亚洲沙尘年总量估计为800Tg约为全球而每条通道都路经北京.上述研究大都以总悬浮颗[9,10]沙尘总量(约1500Tg)的一半,其中400~500Tg输粒物(TSP)为主,且尚未涉及沙尘暴前和沙尘暴后的入北太平洋,约240Tg沉降在中国沙漠,约73Tg在气溶胶特征的变化.2002年3月北京发生了破历史记[7]黄土高原.20世纪80年代末,M
7、artin首先提出了某录的特大沙尘暴.本文报道了这次特大沙尘暴总悬[11]些大洋海区的初级生产力的铁限制假说.Zhuang浮颗粒物和细颗粒物中大量元素和离子分析数据,[12]等继而提出了包括气溶胶中的铁的远距离输送是论证了沙尘暴各组分的来源,阐述了沙尘暴细粒子大洋中某些海区生产力的限制因素,并论证了大气的重大作用,并通过分析沙尘暴期间及其前后气溶340www.scichina.com论文第49卷第4期2004年2月胶中元素以及离子特征明确证实了沙尘暴矿物气溶1.62,1.56,0.38,0.054,很是接近(Ca大大超过)这些元胶和城市污染气溶胶之间的相互作
8、用.亚洲沙尘暴素在地壳的平均丰度(8.04,3.00
