Spatial trends of dustfall over northern China in the spring and their influencing factors

The spatial trends of dustfall of different sizes over northern China during April and May 2001,and March 2002,and their influencing factors,were analyzed.We divided the dustfall into seven grades based on particle size.Total dustfall and dustfall for each grade were highest in desert regions then in regions undergoing desertification,and the total dustfall,dustfall 100 μm and dustfall 250 μm were higher in western agricultural regions closer to desert areas than in eastern agricultural regions.The spatial trends in dustfall 300 μm in diameter were most strongly correlated with dust events,and the content of coarse particles increased with increasing severity of dust events.Because the spatial trend for dust events appears to be controlled by geomorphic conditions,vegetation coverage,soil moisture,and the distance from dust source,dustfall 300 μm in diameter appears to have the same controlling factors as dust events,but the control decreases with increasing particle size.Wind,the driving force for dust emissions,also influenced the spatial trends in dustfall 200 μm in diameter,and especially for dustfall 50 to 100 μm in diameter.Although dustfall 300 μm in diameter and precipitation were not strongly spatially correlated,there is some evidence that high precipitation decreased deposition by restraining blowing sand.The coarser the dustfall,the weaker the correlation with wind speed;however,transport of larger particles still occurs,and further research will be required to test the possibility that this dust is entrained mainly by the small-scale dust devils that are commonly observed in the study area.     

山西公海湖泊沉积物记录的大气粉尘现代过程

湖泊粉尘记录是研究区域大气粉尘演化历史的重要载体,而现代过程研究是定量提取湖泊沉积物中粉尘信号的重要基础。对山西公海湖泊沉积岩芯样品及周边不同类型的表土样品开展了粒度分析,并对岩芯样品进行粒度组分的定量分离。结果表明：全新世湖泊岩芯样品以黏粒（<2 μm）、细粉砂（2～19 μm）和粗粉砂（19～78 μm）为主,粗粉砂组分的粒度特征与湖泊沉积物中的石英颗粒、黄土样品中的粗粒组分及现代大气降尘的粒度特征相似,石英颗粒的表面微形态也具有典型风成特征。因此,公海湖泊沉积物中粒径19～78 μm的粗粉砂组分可用来代表大气粉尘的变化,这与湖泊沉积物中粗粉砂组分是大气尘暴降尘主要组分的认识一致。另外,公海湖泊冰面粉尘样品的平均粒径还具有从西北向东南递减的趋势,表现出与冬季风方向一致的特征,进一步表明公海湖泊沉积物中粗粉砂组分可以代表东亚冬季风强度的变化。因此,公海湖泊岩芯中的粗粉砂组分可用来重建全新世大气粉尘变化以及可能的东亚冬季风强度演化历史。     

柴达木盆地表土与大气降尘粒度Weibull组成及其环境意义

柴达木盆地北部现代地表不同沉积环境沉积物粒度分析结果显示,多数盆地地表沉积物质呈Weibull三峰分布,具有超细粒、细粒、粗粒3个组分,个别样品包含沙粒组分,绝大多数的样品匮乏细粒-超细粒组分,以高含量分选性较好的粗粒组分和低含量分选性差的细粒-超细粒组分为总体特征。现代沙尘暴天气降尘粒度分布模式较为单一,以高含量窄峰态的粗粒组分为显著特征。依据含量最高主峰所在Weibull粒度组分,本研究将全部粒度分布分为3种类型:以高含量细粒组分主导的F型、以高含量粗粒组分主导的C型和以高含量沙粒组分主导的S型。比较沙尘暴降尘、季节降尘和年降尘粒度分布模式的结果表明,研究区全年和季节大气降尘主要由沙尘暴天气降尘贡献,在细粒和超细粒组分上,同时混合有尘暴释放和正常天气条件下大气本底粉尘沉降两种来源的风尘成分。分析冬季研究区湖泊（苏干湖）冰层粉尘粒度分布模式发现,细粒组分含量显著偏高,可达70.6%,明显有别于其他沉积环境粒度组成,对比年降尘细粒-超细粒组分成因我们初步认为,细粒组分可用于指示冬季风盛行季节近地面大范围风场搬运风尘物质的状况。     

青海苏干湖表层沉积物粒度分布模式 与大气粉尘记录

位于干旱区柴达木盆地具有年纹层的苏干湖是以地下水补给为主的内陆封闭湖泊, 其表层沉积物粒度具有多组分峰态分布特征, Weibull 函数的拟合结果发现, 其粒度分布全部具 有4 个基本组分: 超细粒组分, 众数粒径在1 μm 上下; 细粒组分, 众数粒径在5~10 μm; 粗粒组分, 众数粒径在50~100 μm; 砂组分, 众数粒径在500 $m 左右。粒度主峰出现在细 粒组分或者粗粒组分。直接来自大气粉尘的冬季湖泊冰面样品及当地尘暴样品的Weibull 函数粒度拟合也显现出了相似的分布模式, 冰面样品的粒度主峰位于众数粒径在15~20 μmm 的 细粒组分, 砂组分(众数粒径452.9μm) 的出现指示出砂粒在冬半年沿冰面而进入湖泊中心。 尘暴降尘样品在尘暴季节(5 月份) 和非尘暴季节(11 月份) 的粒度分布普遍具有3 个组分, 缺少砂组分, 强沙尘暴事件样品则由4 个组分组成, 粒度主峰均位于众数粒径在100~200 μm 的粗粒组分。结果显示, 苏干湖湖泊沉积能够较好记录当地大气粉尘, 砂组分与湖泊周边干旱地表经历的近地面强沙尘活动有关, 粗粒组分记录了区域性的尘暴事件, 细粒组分主要反映 流域径流状况, 超细粒组分代表干旱区的大气背景粉尘和气溶胶。研究表明, 苏干湖内陆湖 泊沉积客观记录了区域大气粉尘和尘暴事件, 具有重建干旱区大气粉尘变化历史的潜在优势。     

哈尔滨沙尘沉降物物源敏感粒度组分的提取及来源分析

采用粒级-标准偏差算法对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物进行了物源区敏感粒度组分的提取,获得各来源组分的粒级范围和含量,并进一步分析了不同粒级成因组分的来源.研究认为:1)19.2 μm是哈尔滨2006年沙尘天气颗粒短期悬浮和长期悬浮之界限,而152.4 μm是沙尘颗粒悬浮搬运的粒径上限.2)20 μm作为粉尘物质短期悬浮颗粒与长期悬浮颗粒之界限具有普遍性,而悬浮载荷的粒径上限则与一定的风力条件和地表状况密切相关.3)沙尘沉降物包含4个物源区组分,粒径范围分别为:<1 μm(组分1)、1～19.2 μm(组分2)、19.2～152.4 μm(组分3)和>152.4 μm(组分4).前2个组分属长期悬浮组分,其中组分1代表大气粉尘的本底值;组分2代表非本地源的远距离外源输入,可能与高空气流的搬运有关,包括甘肃和内蒙古在内的半干旱地区为哈尔滨沙尘提供了一定量的粉尘物质;组分3为短期悬浮组分,主要是区域内部沙尘天气产生,松散地表裸土是该组分的重要物源;组分4为跳跃或滚动组分,源于近源物质堆积,是就地起沙.4)哈尔滨2006年沙尘天气外源输入约占63.8%,近源和内源输入占36.2%.松散地表裸土的治理仍是哈尔滨防治沙尘天气的工作重点.     

新疆伊犁黄土和古土壤形成环境的差异性分析

通过粒度和元素地球化学分析研究方法,对伊犁盆地昭苏剖面黄土和古土壤形成环境的差异性进行了对比研究。结果发现,伊犁古土壤层中＞30 μm、＞40 μm和＞63 μm等粗粒径组分含量较黄土层稍高,尤其是＞63 μm组分更为显著;伊犁古土壤形成时期,西风环流较强,导致古土壤层中存在大量粗颗粒的近源堆积物,气候存在突变性,是一个环境变化不稳定的时期;而黄土堆积时,西风较弱,气候变化相对稳定;古土壤形成时期虽降水相对较多,但气候较冷,导致其风化成壤作用并不强,而黄土堆积时降水与古土壤形成时期相当或者较少,但由于气候总体较为温暖,风化成壤作用相对较强。不同时期水热组合形式及其各自权重不同均会对伊犁黄土和古土壤风化作用产生不同程度的影响。     

广州市人行天桥叶面滞尘粒度特征及其来源

对2009 年广州城区36 座人行天桥上采集的植被叶面滞尘样品进行粒度分析,粒度结果显示：叶面滞尘多为沙质粉沙,粉沙、沙和黏土体积分数的平均值分别为53.99%、41.34%和4.67%;粒度频率分布呈三峰型,主峰态在10~200 μm 之间。4 个市辖区叶面滞尘的粒度特征都较为相似,说明整个广州城区的叶面滞尘在成因和来源上都较为一致。叶面滞尘中的总悬浮颗粒物（TSP≤100 μm）体积分数极高,PM2.5 和PM10 体积分数略低;PM2.5/PM10 的平均值为0.36,推测其更多来自道路扬尘与建筑扬尘等局地污染源。风沙动力研究指示：其物源主要是由城区30km范围内短距离悬浮搬运而来,属内源性颗粒物。     

祁连山西段冰川积雪中大气粉尘沉积特征

基于2012 年夏季野外考察、微粒粒度测试和扫描电镜(SEM-EDX) 微观形貌观测研究, 对位于我国青藏高原东北缘的祁连山西段典型极大陆型冰川区老虎沟12 号冰川、野牛沟十一冰川积雪中大气粉尘沉积进行了分析研究。两冰川区积雪中微粒的平均质量浓度分别是3461 μg/kg、2876 μg/kg, 年均沉积通量分别是207.6 μg/cm²、143.8 μg/cm²。将本研究区与其他区域冰川积雪中粉尘浓度对比研究表明, 冰川受周边粉尘源区影响较大。雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明, 祁连山西段冰川积雪中污化层富含亚洲粉尘的富Ca²⁺、Na⁺矿物;微粒体积-粒径分布众数介于3~22 μm, 两冰川区的粒径众数分别为12.6 μm和12 μm, 粒径分布均显示了单结构模式, 同时反映了祁连山冰川区与毗邻的天山地区雪冰中粉尘粒径分布模式的相似性和粒径众数的差异性。通过SEM-EDX对粉尘颗粒的微观结构研究发现, 颗粒绝大多数为形貌不规则的矿物粉尘颗粒, 和很少数量的飞灰颗粒等。同时, 对粉尘来源结合Sr-Nd同位素测定和气团后向轨迹分析进行验证, 认为位于研究区北边的巴丹吉林沙漠是祁连山12号冰川区粉尘最可能的源区。     

A call for Australian loess: discussion and commentary

A study of loess in Australia brings the idea of 'desert' loess back into view. Production of particles in deserts still presents problems, but deserts do make adequate storage regions for loess particles – usually produced in adjacent mountains. Straightforward for Central Asia or China (a particle source in High Asia and convenient deserts en route to eventual deposition), but the Sahara and Australian deserts traditionally present problems. If loess material is allowed to be silt-sized clay agglomerate particles as well as the usual clastic primary minerals, then loess in Australia seems reasonable. Loess acquires its remarkable loessic qualities via aeolian deposition – the nature of the particles is perhaps of lesser importance. A more generalised approach to airborne sediments might be attempted, with two major types of suspension material recognised: large dust (maybe coarse and very coarse silt, say 20–60 µm, or perhaps 4–6 phi) and small dust (fine and very fine silt, 2–8 µm, 7–9 phi). Loess is made from large dust.     

毛乌素沙地布寨淖尔下风向沙化湖滨地表沉积物理化特性

布寨淖尔湖是鄂尔多斯高原毛乌素沙地腹地的代表性盐湖,其东南部分布着平坦裸露的沙化湖滨\,湖岸沙丘及半固定沙丘,地表均沉积有大量沙物质与粉尘,这些松散富盐物质在风力侵蚀作用下常形成盐碱尘暴,威胁下风向区域的生态环境安全。研究了布寨淖尔湖东南部区域2.5 km范围内地表沉积物的土壤粒度与理化特性,旨在为盐碱尘暴源区的防治与生态治理提供基础科学参考。结果表明:布寨淖尔湖滨裸露地表沉积物以粗砂、中沙和细砂为主;从湖心沿东南方向等距离(0.5 km)采样,距湖心越远,粗砂和细砂含量逐渐减小,极细砂、粉砂和黏土含量逐渐增加,中砂含量无明显变化。地表沉积物含水率、容重随与湖心距离的增加逐渐增加,pH值、全盐量及电导率则呈逐渐减小趋势;沉积物阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主,其次为SO₄^2-、HCO^-₃。整体看,区内地表碱化较为严重,区域下风向土壤理化特征呈明显有规律变化趋势,湖滨地表土壤有明显风蚀迹象,可能是盐碱尘暴与湖岸沙丘形成的重要物源区。     

天山东部冰川积雪中大气粉尘的沉积特征

对我国天山东部三个研究点乌鲁木齐河源1号冰川、奎屯哈希勒根51号冰川和哈密庙尔沟平顶冰川积雪中大气粉尘沉积进行了分析研究。微粒特征分析表明,自西向东随着研究点地理环境的变化,积雪中不溶微粒的质量浓度、沉积通量和体积粒径分布众数都表现出增高趋势：奎屯哈希勒根51号冰川最小,乌鲁木齐河源1号冰川次之,哈密庙尔沟平顶冰川最大;三个研究点粒径0．57〈d〈26μm微粒的平均质量浓度分别是969μg／kg、1442μg／kg、3690μg／kg,年均沉积通量分别是58．2μg／cm^2、72．1μg／cm^2、73．8μg／cm^2。表明,哈密冰川受粉尘源影响较大．而乌鲁木齐河源与奎屯河源区受影响则相对较小。雪坑微粒浓度剖面和离子相关性分析表明,天山东部冰川积雪中污化层富含亚洲粉尘的富Ca^2＋、Na^2＋矿物;微粒体积一粒径分布众数介于3-22μm．粒径分布显示了单结构模式。研究区最近4年积雪的污化层剖面揭示了春季零星的粉尘浓度峰值以及沉积数量上较大的年际变化,意味着天山东部雪冰中粉尘沉积对大气环境变化的敏感性。     

DUST FALL IN THE TAKLA MAKAN DESERT OF CHINA

The Takla Makan Desert is one of the supposed sources of eolian deposits in the eastern China and the North Pacific Ocean. Lack of direct measurements hinders the theoretical interpretation of material exchange between the atmosphere and land surface as well as the sediment budget of the region. From 1992 to 1994, four measuring sites were established in the vicinity of 84°E meridian along a 380 km observation traverse from the northern margin to the central desert. Data were collected on quantities of dust fall and sedimentary characteristics of airborne sediments, including grain-size distributions as well as chemical and mineral compositions. The quantities of annual dust fall were 10² to 10³ tons km^-2 yr^-1, increasing from the margin toward the central desert. Monthly concentrations of particles finer than 0.02 mm in diameter ranged from 0.06 to 1.25 mg m^-3 over the three-year observation period. The elemental ratio and the element enrichment factor ruled out the Takla Makan Desert as possible sources of the dust in Hawaii and Alaska. The mean geometric diameter of airborne sediments in the 4 to 8 m surface layer from the Luntai oasis was 0.038 mm and from the interior ranged 0.064 to 0.067 mm being moderately to poorly sorted. Weight percent of particles finer than 0.063 mm in diameter were from 83.5% to 47.7%, decreasing toward the central desert. Distributions of the airborne particles were unimodal with peak diameters of 0.06 to 0.07 mm in the central desert and 0.02 to 0.06 mm in the sites toward the edge of the desert. [Key words: dust fall, sedimentary characteristics, Takla Makan Desert.]     

中国北部一次沙尘过程中沙尘气溶胶的时空分布及输送特性

利用CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar Infrared Pathfinder Satellite Observations)卫星观测资料,结合气溶胶模式模拟,分析了2011年4月28—30日发生的强度较大的一次沙尘远距离输送过程中气溶胶的时空分布特征及输送特性。结果表明,此次沙尘过程有两个源区,分别为中国南疆盆地和蒙古国中南部,并在沙尘输送过程中交汇于内蒙古西南部和甘肃地区;源区一（南疆盆地）沙尘主要分布高度在1 km以下,退偏振比平均在0.35左右,色比值平均在0.6左右,且沙尘在输送过程中被抬升到自由对流层,并先后影响内蒙古西南部、甘肃、宁夏等地区,输送到内蒙古、甘肃地区时沙尘主要分布在2.5～3 km高度,退偏振比主要分布在0.3～0.5,色比值主要分布在0.5～0.9。源区二（蒙古国中南部）沙尘先后影响内蒙古中西部地区、甘肃、山西北部、内蒙古中东部地区、河北北部、北京天津和东北地区西部部分地区,沙尘输送到中国内蒙古东部、北京、河北等地区时主要分布在1～4 km高度,退偏振比值主要集中在0.3～0.5,色比值主要在0.7～1.2。     

Dust sources in arid and semiarid China and southern Mongolia: Impacts of geomorphological setting and surface materials

Analysis of the geomorphological settings and surface materials in arid and semiarid China and southern Mongolia revealed that the dominant dust sources are ‘Gobi’ deserts and alluvial fans adjacent to Gobi deserts in the piedmonts of the Kunlun, Qilian, Helan, and Gobi Altai mountains. These areas have persistent supplies of dust-sized particles, deposited by intermittent floods from the mountains, and fine materials are also generated by weathering and aeolian processes acting on the coarse fractions of Gobi surfaces. Clear spatial differences in mineral types and contents and in the salt contents of surface materials also strongly affected the intensity of dust emissions. Inconsistencies in monitoring, simulation, and calculation of dust emissions in previous studies of Northern China and Mongolia may have been caused by insufficiently detailed considerations of variations in the geomorphological setting. Where the geomorphological settings in these areas are not considered in sufficient detail, deviations arise in the estimation and prediction of dust using current models. Although the present study did not quantify the persistence and replenishment of dust sources in the study area, our conclusions about the importance of geomorphology can improve future studies of dust sources and controlling factors, improve assessments of the effects of climate change on dust emissions, and facilitate the interpretation of paleoclimate records.     

南极长城站大气气溶胶组成研究

南极地区提供了地球上最好的研究气溶胶的背景组成场所,为此,我们用八级阶式撞击采样器采集了不同粒径的样品。采样于1986年间在南极中国长城站进行,样品分析方法是质子激发X射线发射法(PIXE)。为了研究不同元素的富集因子,将全部结果分为两组,粒径大于10/μm粒子为粗粒,小于10/μm的粒子为细粒,并且还讨论了粗、细粒中各元素的相关因子,长城站气溶胶所测元素结果与其他地区采样点所测结果作了比较,证明南极地区是地球上良好的背景地区。     

沙尘源区与下游地区沙尘期间气溶胶光学特性分析

为了解沙尘传输过程中气溶胶粒子光学性质的变化,利用2001-2008年中国北方4个站点沙尘期间的数据资料,比较分析了沙尘源区与下游地区气溶胶光学特性的差异。结果表明,沙尘期间大量粗粒子对总消光具有强烈贡献,沙尘源区和下游地区粗粒子消光分别占总消光的85.2%和65.8%。沙尘期间沙尘源区与下游地区均表现出较高的气溶胶光学厚度;而源区的Angstrom波长指数明显低于下游地区,当沙尘暴出现时会下降到零甚至负值。沙尘源区与下游区气溶胶体积尺度谱以粗模态峰为主模态峰。在波长440~1 020 nm时,气溶胶单次散射反照率随波长增大而增大,源区与下游地区的单次散射反照率分别达到0.95和0.92。沙尘源区气溶胶的不对称因子大于下游地区,4个波段的平均不对称因子分别为0.73和0.70。     

中国西部河谷型城市土壤与灰尘粒级组分分布特征

通过采集兰州市和延安市主城区的土壤灰尘样品,测量了其粒径组成,界定了土壤和灰尘不同粒径的空间分布,分析了环境影响。结果表明:兰州市和延安市城市土壤灰尘粒径组成有明显的分布特征,主要集中在小于100μm的部分,整体粒径分布情况为:粉黏粒(<50μm)>极细砂(50~100μm)>细砂(100~250μm)>中砂(250~500μm)>粗砂(500~1000μm)。其中兰州市小于100μm灰尘颗粒物粒径所占比例(69.17%)大于延安市(53.49%),极易在外动力条件下再次扬起成为扬尘污染的潜在污染源。从2个城市土壤和灰尘相似文献   

东北地区气溶胶质量浓度分布特征

为了解东北地区的空气质量状况,2006年7月至2008年4月,选取有代表性的三个城市,用Anderson分级撞击式采样器对沈阳市、长春市和哈尔滨市进行大气气溶胶分级采样,得到逐日气溶胶质量浓度值,气溶胶平均质量浓度沈阳市哈尔滨市长春市,它们均具有明显的季节差异,冬季采暖期污染最重,以煤烟型污染为主,较细粒子所占比重高。非采暖期则以汽车尾气和自然扬尘污染为主,夏秋季节相对最清洁,春季多沙尘。春季沙尘天气与春节期间烟花爆竹造成的污染粒级分布特征不同:沙尘天气时PM10是平时的3倍多,0级和1级等粗粒级增长十分显著,6~8级细粒子增长不明显;烟花爆竹污染时PM10是平时的2倍多,以细粒子增长为主。不同天气情况气溶胶质量浓度存在明显不同,长春市和哈尔滨市清洁大气时粒级集中在8级、0级、1级和5级,且以来自自然源的较粗粒子为主,烟幕天气时PM10、PM2.5和PM1均比清洁大气时高1倍多,其质量浓度随粒径分布也有明显不同,烟幕天气主要集中在5级(1.1~2.1μm)、1级(5.8~9.0μm)和0级(9~10μm)等粒级,并以代表人为源污染的较细粒级增长为主。     

呼伦湖沉积物粒度特征及其环境指示意义

通过对呼伦湖湖心沉积岩芯粒度机械组成和频率分布曲线的分析,辅以²¹⁰Pb年代测定,重建了1865~2016年粒度演变特征并揭示其环境指示意义。研究表明：湖心沉积物主要为粉砂和黏土,中值粒径同粗粉砂和砂组分显著正相关,在垂直剖面上表现为减小、波动变化和增大的变化趋势。应用对数正态分布函数对粒度频率曲线进行拟合,提取出大气粉尘源、湖心相标志组分和风沙尘暴组分3个环境敏感组分。粒度机械组成与环境敏感组分的垂向特征变化同历史时期的湖泊水位变化、降水量强度变化,及沙尘暴事件较为一致,能够较好的重建150 a来湖区气候干湿变化和风沙活动特征,可用于恢复区域环境变化历史。     

山东章丘黄土粒度指示的粉尘堆积过程及古气候意义

山东黄土堆积过程记录了中国东部季风区大气环流的变化信息,对揭示东亚季风变化规律与古气候环境演变具有重要价值。本文采用参数化粒度端元分析方法探讨山东章丘剖面沉积物的沉积特征、沉积动力及其环境意义。结果表明：① 章丘剖面光释光年代（OSL）介于42.24—0.26 ka之间,为晚更新世以来的沉积物。② 章丘剖面沉积物粒度组分分为5个端元,EM1代表成壤作用产生和携带搬运的粘土组分;EM2代表高空西风远距离搬运的细粉砂组分;EM3代表以浮尘形式存在的沉降组分;EM4是该剖面的主要粉尘来源,代表地方风系作用下低空悬浮搬运的粉砂组分;EM5代表以尘暴形式近地悬移搬运的砂粒组分。EM5组分含量变化对冬季风强度变化具有较好的指示意义,并记录了晚更新世以来的气候波动事件。③ 根据各端元组分含量、低频磁化率（χ_lf）、土壤颜色（a^*）等指标,结合OSL结果,有效指示了晚更新世以来章丘剖面沉积环境的阶段性变化,体现了全球气候环境变化的区域响应,但也存在差异性。