中国戈壁沙尘气溶胶的表征、识别、长途传输及其对下游区域环境的影响

【摘要】： 沙尘气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,每年从干旱半干旱地区向大气中输送的沙尘气溶胶约为1000-3000万吨,占到全年气溶胶排放量的二分之一。中亚沙尘有两大主要源区：一是位于我国西部的塔克拉玛干沙漠,另一个是蒙古和我国北方的戈壁地区。由强劲的气团带入大气的沙尘可通过长途传输到北京,台湾,日本,韩国,甚至到达北太平洋以至北美地区；同时在我国近海及太平洋发生沉降,影响海洋初级生产力、碳循环乃至全球气候系统。 本论文一部分是2006-2008年春季对位于中国戈壁沙漠东北部多伦地区气溶胶的理化特性进行了研究,并与其他两个亚洲沙尘源区陕西榆林(YL)和新疆塔中(TZ)的气溶胶作比较,得出以下结论-----中国戈壁沙漠的气溶胶表征主要有以下三点： (1)以多伦为代表的中国戈壁东北沙漠沙尘中Ca／Al比值仅有0.5,这与西北沙尘源区Ca／Al比值高达1.5以上形成鲜明对比。这一发现,使得Ca／Al比值成为区分我国两大沙尘源区和判断下游地区外来沙尘来源的最可靠的判据。 (2) As、S、Cd、Pb和Zn等元素在细颗粒物PM2.5中的富集系数分别高达69.2,42.5,98.7,21.7,18.6,表明即便在沙尘源区,气溶胶也已受到长途传输而来的或本地人为污染源的影响。 (3)以多伦为代表的戈壁沙尘源区在向下游输送的气溶胶中携带的硫更多的是不溶性硫,而不像新疆塔克里玛干沙漠更多的是以SO42-存在,而是以不溶性S存在。 本论文的另一部分通过4个地面站点(多伦DL,北京BJ,泰山MT,上海SH)组成的沙尘气溶胶采样网络监测了2007年春季中国典型沙尘事件及沙尘气溶胶穿越中国南北的中长距离传输。通过对比分析后向／前向气团运动轨迹和特征示踪元素比值Ca／Al发现了此次沙尘的长距离传输源自蒙古戈壁,途经华北／东北、绕道东海,部分最后沉降于到上海、长三角下游地区的主要传输途径和主要位于华北／蒙古戈壁地区的低钙区沙尘源。