Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 浑善达克沙地地表源沙尘气溶胶的化学组成及环境意义 | |
| 吴馨 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 河北工程大学 |
| 中文摘要 | 研究沙尘气溶胶的物理和化学特征,探究沙尘气溶胶的来源,有利于更深层次地理解沙尘气溶胶从产生到传输过程及沉降的一系列变化及效应,也有助于更好地理解沙尘气溶胶对环境的影响,并且对于沙尘天气的防控及治理具有重要作用。浑善达克沙地是我国沙尘暴主要的来源地之一,北向沙尘暴进入北京必然经过此地。实验室的沙尘生成装置要在一定程度上能代替或模拟自然的起沙过程,这直接影响到实验室沙尘排放研究的实际意义。本研究探究了以往国内外的沙尘生成装置,选用能够模拟自然起沙过程的PI-SWERL沙尘生成系统将源区采集的40个沙丘表土样品重悬浮并收集了沙尘气溶胶PM_(10)样品(简称PM_(10))。检测了水溶性离子和化学元素。结果如下:SO_4~(2-)、NO_3~-、NO_2~-、Cl~-、F~-、NH_4~+,Ca~(2+)、Na~+、K~+和Mg~(2+)10种水溶性离子中,NO_2~-和F~-低于检测限。PM_(10)中水溶性组分的质量占比平均仅为1.32%,低于西部的塔克拉玛干沙漠(约11%)和腾格里沙漠(4%~5%)。占比最高的离子是SO_4~(2-)、K~+、Na~+、Ca~(2+),共占水溶性组分质量的80.8%。K~+和Mg~(2+)、Ca~(2+)同源,说明地壳是K~+的一个来源。K~+在颗粒物总质量中平均占比约为0.26%,高于其他源区。除地壳来源之外,这可能与该源区植被覆盖率较高存在一定联系,具体原因有待进一步探究。NH_4~+与K~+相关系数为0.571,表明NH_4~+可能存在与K~+相同的来源。NH_4~+和SO_4~(2-)这两种离子可能以化合物硫酸铵的形式存在。将全样样品过筛并提取水溶性组分测试的结果显示,水溶性组分在表土样品中的平均含量为23.23μg/g,中值21.28μg/g,百分比约0.002%。含量最多的四种离子为Ca~(2+)、K~+、NO_3~-和SO_4~(2-),共占总离子质量约85.29%,对比PM_(10)的水溶性组分并分析,得知颗粒物中的水溶性组分具有明显的地—气分异,故不能用表土全样的化学特征代替从其中排放出的沙尘气溶胶颗粒物的化学特征。对比源区沙尘暴期间大气气溶胶的TSP水溶性中主要离子的占比,结果相近。这表示沙尘气溶胶由地表排放出后没有受到当地其他排放源的影响。检测了26个化学元素(Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Br、Sr、Ba、Mn、Ni、Se、Pb、Sc、As),占比最高的元素为Si、Fe、K、Al和Ca,共占所有元素质量总和约为93.11%。根据EF值,可将分析的元素分为5类:(1)EF值接近于1或小于1元素的元素有Mg、Na、Si、P,这些元素主要来源于地壳。(2)元素Cl、Ca、Cu的EF值略大于1,说明这三种元素的主要来源仍是地壳,但相较于第一类的富集程度相对更高。但在个别沙丘样品中,这些元素的EF值超过5,这说明在源区的某些采样点存在人为干扰。(3)Fe、Ni、Cr、V、Sr、Co、Ba元素的EF值范围在2-4之间,说明它们的来源主要是地壳,相较前两类元素更富集。(4)Ti、Mn、Ga、Pb元素的EF值大于或略等于5,说明这四种元素的富集程度高,它们的来源既有地壳还有人为活动造成的污染源。(5)EF值大于10的元素有Zn、Br、Sc和As,表明这四种元素主要源于人为污染。另外Sc和As元素的EF值远远高于其他元素,说明元素Sc和As在源区表土中极度富集。本研究在浑善达克沙地37个沙丘的表土中获得的沙尘气溶胶PM_(10)中的Ca/Al的中值为0.57,很接近多伦地区,证明了先前研究的结论,确凿了东北部沙尘源区和西部沙尘源区排放的沙尘气溶胶的差异。大部分元素在颗粒物总质量中的丰度(质量ppm)与在地壳和土壤中相比偏小。PM_(10)样品中主要元素与在源区(桑根达来)大气收集的PM_(2.5)和PM_(2.5-10)中的主要元素(Si、Fe、K、Al和Ca)含量很接近。本研究使用的PI-SWERL沙尘生成系统可以很好地模拟源区大气的采样结果,同样说明沙尘气溶胶产生之后,在源区的大气环境中并没有受到其它污染源的影响。 |
| 中文关键词 | 浑善达克沙地 ; 源成分谱 ; PI-SWERL沙尘生成系统 ; PM_(10) ; 化学特征 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | X513;P425.55;P402 |
| 来源机构 | 河北工程大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/338454 |
| 作者单位 | 河北工程大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 吴馨. 浑善达克沙地地表源沙尘气溶胶的化学组成及环境意义[D]. 河北工程大学,2020. |
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