格爾木地區(qū)沙塵氣溶膠理化特征及其來(lái)源分析.pdf

1、沙塵氣溶膠通過(guò)影響大氣輻射、大氣化學(xué)、云和降水過(guò)程，改變地-水-氣系統(tǒng)內(nèi)部的輻射能量收支和水循環(huán)，對(duì)全球氣候以及環(huán)境變化產(chǎn)生巨大影響。對(duì)沙塵氣溶膠理化特性和來(lái)源的研究不僅有助于深入理解沙塵氣溶膠產(chǎn)生、傳輸機(jī)制及環(huán)境效應(yīng)，而且對(duì)于現(xiàn)代沙塵的防治具有重要意義。格爾木位于青藏高原北部，柴達(dá)木盆地南緣，屬高原大陸性氣候，受沙塵活動(dòng)影響嚴(yán)重。深入研究格爾木沙塵氣溶膠的理化特征及其來(lái)源，既有利于了解青藏高原北部地區(qū)沙塵氣溶膠的傳輸過(guò)程，也能認(rèn)識(shí)人類

2、活動(dòng)對(duì)氣溶膠的影響。
　　本論文分別從沙塵氣溶膠的鐵氧化物、可溶性離子、常量元素、微量元素和稀土元素(REEs)幾個(gè)方面，研究格爾木在沙塵與非沙塵期間沙塵氣溶膠的理化特征，并分析沙塵氣溶膠理化特征在不同季節(jié)和不同天氣條件下的異同點(diǎn)，選擇合適的理化指標(biāo)進(jìn)行示蹤，以判斷格爾木地區(qū)沙塵氣溶膠的不同來(lái)源。
　　本研究主要獲得以下結(jié)論:
　　(1)格爾木大氣中沙塵氣溶膠的質(zhì)量濃度較大，大氣沙塵活動(dòng)較為嚴(yán)重。其中春季沙塵濃度最大，

3、夏季次之，冬季最低。對(duì)比沙塵氣溶膠濃度與各氣象因子，發(fā)現(xiàn)沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度與大氣能見(jiàn)度呈明顯的負(fù)相關(guān)，沙塵濃度在冬、春季節(jié)與風(fēng)速呈正相關(guān)，而夏季由于大風(fēng)天常伴有降水，沙塵濃度與風(fēng)速的相關(guān)性不明顯。
　　(2)格爾木地區(qū)沙塵氣溶膠的漫反射光譜分析顯示該地區(qū)沙塵氣溶膠的漫反射光譜一階導(dǎo)數(shù)曲線在435nm和560nm處存在兩個(gè)明顯的特征峰，分別指示赤鐵礦(Hm)和針鐵礦(Gt)兩種鐵氧化物的相對(duì)含量。針鐵礦和赤鐵礦特征峰值的變化與可見(jiàn)光

4、中各顏色的反射率的變化顯著相關(guān)。且赤鐵礦和針鐵礦的一階導(dǎo)數(shù)特征值與沙塵氣溶膠樣品中的鐵含量呈明顯的正相關(guān)，指示鐵氧化物含量對(duì)沙塵氣溶膠的輻射強(qiáng)迫產(chǎn)生重要影響。不同地區(qū)樣品中沙塵氣溶膠赤鐵礦一階導(dǎo)數(shù)特征值及Hm/Gt比值有明顯差異，表明Hm一階導(dǎo)數(shù)特征值和Hm/Gt比值具有較強(qiáng)的源區(qū)指示意義。
　　(3)格爾木沙塵氣溶膠中各可溶性離子相關(guān)性分析顯示Na+和Cl-無(wú)論是沙塵期間還是非沙塵期間，都存在很好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r高達(dá)0.95

5、，表明沙塵氣溶膠中離子結(jié)合形式主要是NaCl。而其他離子如Ca2+，Mg2+，Cl-，Na+，SO42-在沙塵期間的相關(guān)性較好，顯示沙塵期間氣溶膠中可溶性部分的主要成分是NaCl、CaSO4、Na2SO4、CaCl2、MgCl2。沙塵期間K+和Na+相關(guān)性較好，說(shuō)明兩者具有同源性，結(jié)合柴達(dá)木盆地鹽湖廣泛分布特點(diǎn)，推測(cè)沙塵期間氣溶膠中這些離子可能主要來(lái)源于鹽湖區(qū)。而夏季非沙塵期間K+濃度高可能主要是由于以秸稈焚燒為主的生物質(zhì)燃燒導(dǎo)致。Ca

6、2+主要是地殼源。通過(guò)對(duì)主要離子SO42-和NO3-的進(jìn)一步分析，顯示SO42-在沙塵期間與TSP比值穩(wěn)定在4.01％左右，NO3-濃度與TSP濃度呈明顯正相關(guān)，推測(cè)SO42-和NO3-主要來(lái)源于沙漠地表土壤，但在非沙塵期間兩者受到人為污染源的影響較大。
　　(4)格爾木地區(qū)沙塵氣溶膠中常量元素濃度依次為Al＞Ca＞Fe＞Mg＞K＞ Na，其中元素Ca在TSP中所占比值為7.08％，與柴達(dá)木盆地地表物質(zhì)中Ca的濃度一致。元素Al在

7、TSP中的百分含量接近上地殼的平均豐度，但非沙塵期間Al/TSP的值高于沙塵期間。對(duì)格爾木沙塵氣溶膠的元素濃度做富集因子分析和主成分分析，表明格爾木沙塵氣溶膠中常量元素（如:Al、Ca、Fe等）和大部分微量元素（如:Ga、Rb、Sr、Ti、V、Cr等）主要來(lái)源于地殼物質(zhì)，而同時(shí)Pb、Zn、Ni、Cu等污染元素在沙塵氣溶膠中富集，且主成分分析指出這些污染元素可能主要來(lái)源于人為污染排放，如機(jī)動(dòng)車尾氣排放、工業(yè)排放以及燃煤污染等。
　　

8、(5)格爾木沙塵氣溶膠的稀土元素分布模式屬于輕稀土富集，右傾斜型模式。沙塵期間REEs分布模式與UCC相似，且不同日期的REEs分布模式區(qū)別不大，這是由于沙塵在傳輸過(guò)程經(jīng)過(guò)了充分的混合。主要REEs特征參數(shù)的示蹤分析顯示，格爾木沙塵期間沙塵氣溶膠的REEs參數(shù)特征值與柴達(dá)木盆地表土、青藏高原東部表土和塔克拉瑪干沙漠表土細(xì)顆粒類似，說(shuō)明格爾木沙塵期間除了受到近源的柴達(dá)木盆地和青藏高原東部的影響，同時(shí)也受到其西部的塔克拉瑪干沙漠的遠(yuǎn)距離傳輸