大气降尘研究现状

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1、大气降尘研究现状1・2大气降尘简介大气降尘（Dustfall）是指在空气环境条件下,依靠重力自然降落于地面的空气颗粒物，这些颗粒物源于多种途径，并且具有形态学、化学、物理学和热力学等多方面的特性，粒径多在10pm以上。但在静止的空气中10ym以下的尘粒也能沉降，此外，当空气湿度较大或者发生降水时，气溶胶通过冲刷作用也可以降落于地表形成降尘。所以广义上的大气降尘也包括部分大气气溶胶。大气降尘是地球表层地气系统物质交换的一种形式，降尘过程冇重要的环境指征意义。大气降尘计量单位为一定时间内单位面积上的地表降尘量，表示为gr

2、a°a

3、降尘的理化特性取决于下列3个基本因素［5］。（1）源区物质的性质；⑵侵蚀时风的速度和湍流速度决定了风可以启动和带走哪种颗粒；（3）粉尘被输送的垂直和水平距离，按粒度大小、形状和密度，在搬运过程中粉尘将被分选，因此，随着搬运距离的增加,矿物和化学分异作用也随着增强。通过对大气降尘理化特性的分析,可以推断其物质源区、传输机制及环境效应等。1.3.1大气降尘的粒度特征降尘颗粒物的粒度构与大气搬运时的动力环境密切相关。一般说来,距沙尘源区越远的下风方向，大气中悬浮粉尘的平均粒径一般就越小，地方性的粉尘比一般长距离搬运的粉尘颗

4、粒耍粗得多，另外，地方性粉尘的粒度分布也强烈强烈受着源区物质粒度的控制，人为源产牛的颗粒物比口然源产生的颗粒物要细［24,25］。在源区附近，由于粉尘颗粒的搬运表现为悬浮、跳跃和变性跳跃相结合的方式，因此降尘粒度明显显示分布范围较宽的特点。肖洪浪［22］报道的沙坡头降尘的中值粒径为85um,上限为250um,在远离沙尘源区的北京,刘东生［3］报道的降尘中值粒径为20.lLm,±限在150Lm左右。在人陆上采集的粉尘常常含有地方性物质和远距离搬运物质的混合物，有时导致粒径分布呈明显的双峰态。许多研究表明，现代大气降尘的

5、粒度分布特征与黄土的非常相似，证明了现代降尘是地质时代风尘活动的继续，现代风积作用仍在进行，但二者的粒度参数存在差异，可能与黄土化过程有关［26,27］o从不同的天气情况来看，一般说来，由于沙尘天气发生吋风速较大，可以搬运更粗的颗粒物，因此与非沙尘天气降尘和比，沙尘天气降尘的平均粒径要偏粗，分选更并,这也是它在搬运过程中不稳定的大气动力环境的反映。王赞红［27］报道的北京市沙尘天气和非沙尘天气降尘的中值粒径分别为25.21um和15.845,分选系数分别为1・68和1.46。李玉霖［28］报道的兰州市两种天气降尘的中

6、值粒径分别为30.255和23.665,分选系数分别为1.29和1.26。1.3.2大气降尘的化学特征自然源和人为源产生的粉尘的矿物成分、元素组成和磁化率均有明显差异，来自不同自然源的粉尘的化学特性也有较大区别。来自于地壳源的粉尘，主要矿物成分是石英、长石、方解右、白云石、云母、绿泥石、高岭石、伊利石、蒙脱石等,然而，任何一种粉尘的精确组取决于源区物质的性质。粗粒粉尘一般富含石英、长石和碳酸盐矿物，而远距离运移的粉尘典型地富含云母和粘土［5］。粉尘颗粒物的矿物组成也可以反映大气污染状况，比如，溶解在大气屮的气态污染物

7、凹＞很容易与方解石等固休颗粒物发生反应生成如石膏之类的硫酸盐粒子［2932］，另外，燃烧产物中会含有大量成分为弘4・以3的球粒，而地壳岩石中没有含有该成分的矿物［26］o降尘颗粒物的元素组是分析大气污染的重要手段Z-o近年来大量研究应用富集因了(EF)來表示大气中元素的分布、传输、富集和判断元素的來源等［25,33］,当降尘中某一元索的富集因子显著大于1吋，表明该元索在降尘中被富集，可能人为源对其影响较大，当富集因子接近1时，表明该元素主要来源于地壳源。而地壳源产生的颗粒物中，元素Al、Fe、K、Ti具有儿乎相同的浓

8、度粒度分布，在粉尘的大气搬运过程中，即使某种大气清除过程对某一粒级冇选择的清除程度较大，但在各个粒级以及全样上，Fe/AKK/A1.Ti/Al的比值应基本保持不变，因此利用这些元索的比值,可以追踪粉尘的源区［34,35］。大气降尘的来源也可以通过降尘颗粒物的其他性质来判断，比如人为源产生的粉尘由于含有燃烧物质因此比地壳源粉尘颜色偏暗［1&25,