慕士塔格卡尔塔马克冰川作用区的水文与水化学特征

利用2003年6月1日~8月25日实测的水文数据,分析了慕士塔格峰卡尔塔马克冰川融水径流的变化特征.卡尔塔马克冰川融水径流主要集中在6~8月,其存在着明显的日变化过程,融水径流受控于温度及降水要素.同时,对8月10~23日采集的冰川径流样品及部分降水样品的pH、EC(电导率)和主要离子(Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺,Cl^-,NO₃^-,SO₄^2-,未检测降水样品的离子含量)的测定结果进行了分析讨论.径流样品略偏碱性,pH和EC呈正相关关系.SO₄^2-和Ca²⁺是所测离子中主导的阴阳离子.除NO₃^-外,样品中各离子含量具有一致的变化特征;各离子浓度与流量或水位具有相反的变化趋势.初步讨论了离子的来源,结果表明冰川融水中化学物质组分主要来源于地表.     

秦岭主峰太白山北麓降水化学特征分析

利用太白山北麓2011年12月-2013年7月共39次降水样品数据资料, 定量分析了该区域降水化学的特征和时间变化规律. 结果表明: 太白山北麓地区降水中, 除常量离子Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-外, CO₃^2-、HCO₃^-、PO₄^3-及低分子有机酸也占有相当比例. 研究区降水常量离子浓度的顺序依次为: NH₄⁺ > SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > Mg²⁺ > K⁺ > F^-, 离子总浓度表现出明显的季节变化: 夏季(轻度污染) < 秋季(中等污染) < 春季(严重污染) < 冬季(极重污染). 利用因子分析法得出太白山北麓地区降水组分主要有三种来源; Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺主要来自地壳源, SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺主要来自人为源, K⁺和F^-主要由海盐源和人为源共同贡献. 根据Hysplit 后向气流轨迹分析, 得出不同路径气团降水离子组分不同: 受地形等因素影响, 北方路径的气团比南方路径气团离子总浓度较高; 受土壤类型影响, 西北方向气团降水Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度较高; 受人为活动影响, 东北方向SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺浓度较高.     

气象要素影响下雪冰离子淋溶过程研究——以乌鲁木齐河源1号冰川为例

为了更好地理解化学离子在雪坑中的迁移和保存,进一步解释冰芯记录,基于乌鲁木齐河源1号冰川海拔4130 m处的雪冰化学资料,研究了气温和降水与离子淋溶过程的关系.结果表明：气温与离子浓度呈负相关关系,夏季的雪坑离子浓度波动剧烈,冬季的雪坑离子浓度相对稳定.离子浓度随正积温的升高呈指数衰减趋势,当正积温至0℃以上时,离子浓度急剧降低;当正积温升至60℃左右时,离子浓度呈缓慢降低.不同离子的淋溶过程对正积温的响应有所不同,随着正积温的增加,SO₄^2-,NO₃^-,Na⁺,Cl^-,NH₄⁺和Ca²⁺的衰减趋势非常显著,而Mg²⁺和K⁺则呈现无规律性的变化.淋溶因子指出,融水渗浸作用导致雪坑中大部分离子被淋溶;不同离子的淋溶因子也有明显差异,Mg²⁺淋溶因子最小（0.43）,SO₄^2-淋溶因子最大（0.84）,说明Mg²⁺最为稳定,而SO₄^2-最易淋溶.降水对雪坑离子浓度的影响较为微弱,主要通过增加表层雪离子浓度而提升整个雪坑的离子浓度.     

秦岭太白山南麓降水中常量无机离子特征及其来源研究

以2011年11月至2014年9月连续采集的74个有效降水样品为研究载体,运用趋势分析法和相关分析法分析太白山南麓黄柏塬地区降水中常量无机离子（NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、F^-）的化学特征,并结合富集因子法、端源贡献法及后向气流轨迹模型探究其来源。结果表明：研究区降水中各离子浓度大小顺序为Ca²⁺ > SO₄^2- > NH₄⁺ > NO₃^- > K⁺ > Na⁺ > Mg²⁺ > Cl^- > F^-,主要阳离子是Ca²⁺和NH₄⁺,共占阳离子总量的76.21%,主要阴离子是SO₄^2-和NO₃^-,共占阴离子总量的90.83%。降水总离子年平均浓度为404.64 μeq·L^-1,相对于国内外已研究的其他高山站点偏高,表现出典型的大陆型及人为源干扰的特征。受排放源、气象因子、植被、降水量等因素影响,降水总离子浓度表现出显著的季节差异,依次为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季。源解析结果显示降水中SO₄^2-和NO₃^-95%以上由人为源贡献,Ca²⁺和Mg²⁺主要来源于地壳风化,Na⁺海盐源和非海盐源贡献约各占一半,K⁺主要来自于非海盐贡献,而F^-和NH₄⁺则几乎全部由人为源贡献。不同路径气团影响下的降水离子组分具有明显不同,北方气团途径太原、石家庄、北京、兰州等工业发达城市,工业燃煤交通废气排放量大,降水中SO₄^2-、NO₃^-浓度均偏高,离子总浓度也明显高于南方气团。     

祁连山老虎沟12号冰川积雪化学特征及环境意义

2012年6月在祁连山老虎沟12号冰川采集雪坑和表层雪样品, 结合相关分析法、 海盐示踪法、 气团轨迹法等方法, 对冰川积雪的主要化学离子特征、 来源及环境意义进行分析研究.结果表明, 积雪中平均离子浓度Ca²⁺>SO₄^2->NH₄⁺>NO₃^->Cl^->Na⁺>Mg²⁺>K⁺. 雪坑中Ca²⁺是主要的阳离子, SO₄^2-是主要的阴离子; 各种离子在雪坑中的平均浓度要远大于表层雪, 而且雪坑中的化学离子浓度峰值与污化层有着很好的对应性.同时, 与青藏高原、 中亚天山、 阿尔泰山以及北半球其他区域高海拔雪冰化学特征进行比较, 发现祁连山老虎沟12号冰川区积雪化学特征受亚洲粉尘源区陆源矿物影响较大.然而, 雪坑中的离子(尤其是Na⁺和Cl^-)除了陆源矿物粉尘之外, 部分还来源于海洋源.结合NOAA Hysplit模型对冰川区积雪化学离子来源进行了后向轨迹反演验证.     

祁连山老虎沟地区夏季大气颗粒物中水溶性离子的变化特征

为了研究青藏高原东北缘老虎沟地区大气颗粒物中水溶性无机离子组分的变化特征,于2016年7月16日至8月11日共采集13个PM_2.5样品和4套粒径分级样品。研究结果显示：非沙尘期间,水溶性离子总质量浓度为2.35 μg·m^-3,主要离子SO₄^2-、Ca²⁺、NH₄⁺和NO₃^-的浓度分别为1.28、0.33、0.32和0.28 μg·m^-3,约占水溶性离子浓度总和的94%;沙尘期间,水溶性无机离子总质量浓度为12.63 μg·m^-3,是非沙尘期间浓度的5倍,主要离子SO₄^2-、Ca²⁺、Cl^-、Na⁺和NO₃^-的浓度依次为5.36、4.77、0.80、0.62和0.61 μg·m^-3,约占水溶性离子浓度总和的96%。分级样品分析结果表明,NO₃^-主要分布在粗颗粒模态,可能是前体物在粉尘表面发生非均相反应产生。在沙尘时期,SO₄^2-主要为粉尘贡献,集中分布在粗颗粒模态。在非沙尘时期,SO₄^2-在粗颗粒模态和积聚模态都有较多的分布。积聚模态的SO₄^2-主要是通过前体物与NH₃发生均相反应产生。据估算,非沙尘时期的二次反应对PM_2.5中SO₄^2-的贡献约为80%。     

祁连山老虎沟12号冰川微粒在沉积后过程的变化特征

2008年10月和2009年10月在祁连山老虎沟12号冰川积累区采集了2个雪坑样品, 通过样品中δ¹⁸O、可溶性离子、不溶性微粒的变化特点划分了雪坑季节. 2008年雪坑季节变化信号明显, 而2009年雪坑不明显, 微粒浓度、Ca²⁺与Mg²⁺含量在春季较高. 离子平衡、pH值、电导率及同期气象记录观测资料均显示, 2009年雪坑受淋溶影响较大. 淋溶强烈时, 受融水造成的粉尘溶解及离子淋溶的影响, 雪坑中微粒与Ca²⁺、Mg²⁺变化趋势不甚一致; 与Ca²⁺相比, Mg²⁺变化能够较好表征微粒的变化; d>5 μm的微粒可能更易于溶解迁移. 通过分析室内雪冰样品在液态下的变化, 发现伴随静置过程微粒的质量浓度呈下降的趋势, 期间Ca²⁺、Mg²⁺却呈现增加的变化, 可能与碳酸盐矿物的溶解有关.     

中国首次北极科学考察沿线气溶胶可溶性成分的分析

中国首次北极科学考察沿线采集的大气气溶胶样品可溶性成分分析表明,大气气溶胶的平均载量为195neq·m^-3,Na⁺和Cl^-的贡献为0%,NH₄⁺和SO₄^2-的贡献为27%,nssSO₄^2-对SO₄^2-的贡献为8%.气溶胶中阴、阳离子总量基本相当,大气环境呈中性.气溶胶中可溶性成分具有较强的纬度变化特征.根据离子的变化态势可将离子分为3大类,即1)Na⁺,Cl^-,SO₄^2-,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺;2)NH₄⁺,NO₃^-;3)MSA.Na⁺和Cl^-具有较好的线性关系,Cl^-/Na⁺的当量浓度比为1.01,小于其在海水中的比值1.1.NH₄⁺和NO₃^-的浓度随纬度的增加呈现减少的趋势,说明在低纬度近海岸地区人类活动的污染相当强烈.MSA的浓度在白令海区出现高值,与Shemya(52°N,174°E)站夏季浓度1.79±0.83neq·m^-3(170±79ng·m^-3)相当.通过与不同海区夏季释放DMS的通量对比,进一步证明了低温有利于DMS向MSA的转化.     

离子色谱法测定冰川末端大气PM2.5可溶性离子及其来源解析

为了研究祁连山西段冰川末端地区大气PM_2.5细粒子中可溶性无机离子组分的变化特征,于2011年采集了一批大气PM_2.5的Telfon滤膜样品,并应用离子色谱对可溶性离子进行了分析。样品采用超纯水超声萃取各种水溶性离子,优化的萃取溶液体积为25 mL,萃取时间为30 min,萃取液用0.45μm纤维滤膜过滤,各种离子在一定浓度范围内线性关系良好,相关系数r>0.999。所测样品的阴阳离子中,SO₄^2-、NO₃^-、Ca²⁺、和NH₄⁺的质量浓度约占到水溶性离子总量的88%。可溶性离子浓度呈现出春夏高、秋冬低的季节变化特征,夏季可溶性离子浓度最高。     

1844 AD以来珠穆朗玛峰地区大气环境变化高分辨率冰芯记录

根据珠穆朗玛峰东侧东绒布冰川海拔6450 m处长度为80.36 m的冰芯1886个样品的δ¹⁸O与主要离子浓度资料,研究了1844 AD以来珠穆朗玛峰地区大气环境在季节及年际尺度上的变化特征.结果表明:δ¹⁸O与Na⁺、K⁺和Cl^-相关不明显,与Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺具有较强的相关性.据相关分析及因子分析的结果,可以把8种主要离子分成5组来研究,它们主要表现为:海盐离子Na⁺可反映印度夏季风强弱变化;K⁺和Cl^-在一定程度上可以反映印度等南亚地区生物质燃烧量的变化;陆源Ca²⁺和Mg²⁺离子表现为春季的峰值和夏季的低值,冬春季高浓度的Ca²⁺和Mg²⁺可能主要来自南亚的塔尔沙漠,以及西亚的干燥少雨的高原地区,或更遥远的北非撒哈拉沙漠,同时,青藏高原本身也可能是一个重要的沙尘源区;NO₃^-和SO₄^2-离子浓度表现出高频的季节变化特征,存在春季的峰值和夏季的低值,20世纪70年代初期至90年代初期,NO₃^-和SO₄^2-离子浓度一直维持在较高的水平;NH₄⁺浓度在20世纪40年代以来的大幅度上升可能是世界大战后,社会趋于稳定,南亚地区农业迅速发展而大量使用化学肥料的结果.     

祁连山大雪山地区大气PM2.5细粒子中可溶性离子特征

为了研究祁连山大雪山地区大气PM_2.5细粒子中可溶性无机离子组分的变化特征, 于2010年7月至2011年7月在祁连山冰川与生态环境综合观测站附近采集46个大气PM_2.5的Telfon滤膜样品, 并应用离子色谱对可溶性离子进行了分析.结果显示: 所测样品的阴、 阳离子中, SO₄^2-、 NO^-₃、 Ca²⁺和NH⁺₄的质量浓度分别为1.54μg·m^-3、 0.38μg·m^-3、 0.73μg·m^-3和0.22μg·m^-3, 累计约占到水溶性离子总量的88%.可溶性离子浓度呈现出春夏季节明显高于秋冬季节的特征, 夏季的浓度最高, 其次是春季、 冬季和秋季. Cl^-、 Ca²⁺、 Na⁺和Mg²⁺之间的相关性极高, SO₄^2-和NO^-₃与大部分阳离子的相关性都很高, 说明大部分硫酸盐是来自于中亚沙尘源区的自然源, 而并非是通过人类活动造成的一次污染物通过二次反应过程得到的. NH⁺₄仅与SO₄^2-通过相关性检验说明, 该地区NH₃主要中和了大气中硫酸并生成(NH₄)₂SO₄.该地区的大气环境主要来源于自然源的影响, 但夏季风期间人为污染排放已经不可忽视, 这也得到HYSPLIT后向轨迹模式的计算验证.     

古里雅冰芯近2000年来气候环境变化记录

古里雅冰芯高分辨率地连续记录了近2000年来的气候环境变化。以δ¹⁸O和冰川积累量为指标的气候变化记录的重建表明，温度的波动频率大于降水波动频率，但每次干湿变化中的幅度却又大于温度变化幅度。同时，可以明显看出降水变化滞后温度变化的特征。以Na^＋，Mg^2＋，Cl^-，SO^2-₄等阴、阳离子为指标的大气成分和环境变化记录的重建，揭示了青藏高原地区大气成分和环境变化与气候变化的密切关系。     

临安一次沙尘暴过程影响气溶胶物理化学特性演变的初步分析

文章利用2002年3月29日～4月4日在浙江临安大气本底污染监测站观测的气溶胶粒子质量谱、离子与元素成分的数据,结合TOMS卫星的气溶胶指数资料和轨迹模式,重点分析在北方沙尘暴输送影响期间临安气溶胶质量浓度尺度分布的演变特点以及气溶胶化学成分与不同空气来源的关系。初步分析结果显示,受北方沙尘暴天气影响,临安气溶胶质量浓度、离子、元素浓度有明显的尺度分布演变。这种演变与污染物来源和大气污染物的气粒转化有关。沙尘影响前和结束后临安地区气溶胶主要以细粒子为主(<2.1μm),峰值粒径0.65～2.1μm,而受北方地区的沙尘暴影响,峰值粒径偏移到2.1～3.3μm,且在7～11μm间出现另一个峰值,同时临安气溶胶粗粒子中矿物元素显著增加。从离子成分看,在整个观测期间SO^2-₄与NH⁺₄在细粒子段有很好的一致性,而SO^2-₄,NO^-₃与Ca²⁺在粗粒子段有很好的相关,尤其是沙尘影响期间NO^-₃与Ca²⁺有很好的对应关系,表现出较明显的表面非均相反应特征     

Hydrochemical characteristics of typical rivers in a temperate glacier basin, China

This study focused on the chemical compositions of the rivers around Yulong Mountain, one of the typical monsoonal temperate glacier regions in China. Water samples were collected from Baishui, Sanshu and Geji hydrological stations around Mt. Yulong during rainy season. The chemical analyses indicated that the river water around Mt. Yulong was characterized by high pH values (>8.0) and EC values varied from 36.4 to 71.7 μS/cm with an average of 52.6 μS/cm. Ca²⁺ and Mg²⁺ were the dominant cations, together accounting for about 90 % of the total cations. HCO₃ ^?, followed by SO₄ ^2?, was the dominant anion. Obvious variations had been perceived during the rainy season. River water chemistry in rainy season was mainly influenced by precipitation and rock weathering. The proportions of Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ and SO₄ ^2? from precipitation in river water were 23.44, 9.66, 3.10, 17.81 and 10.48 %, respectively. In addition, the ion characteristics of river water were mainly influenced by carbonate weathering. The human activities should not be ignored though its influence was little.     

Water soluble components of PM10 Chongqing, China

The concentrations of water soluble ions (Na⁺, NH₄ ⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, NO₃ ^-, Cl^-, and SO ₄ ^2- ) in PM₁₀ samples collected on cellulose filters by a medium-volume cascade impactor were determined, which were obtained from three kinds of areas in Chongqing: industrial area (Jiulongpo district), commercial and residential area (Jiangbei district) and background area (Jinyun Mountain in the Beibei district). The results showed that except for the background site, the annual average values of PM₁₀ are 23% – 61% higher than the national air quality standard (GradeII) (0.1 mg/m³), even that the value of the control site is still 20% higher than American standard (0.05 mg/m³). This implied that serious pollution of fine particles occurred in Chongqing. Nine kinds of soluble ions in water of PM₁₀ were analyzed by ion chromatography (IC) and the annual average concentrations follow the order of [SO ₄ ^2- ] > [NO³ _-] > [Cl^-] > [F^-], and [Ca²⁺] > [NH₄ ⁺] > [K⁺] > [Na⁺] > [Mg²⁺]. Their values were different in these areas: the industrial area > the commercial and living area > the control area. As for NH_{4 +}, K⁺, Ca²⁺, NO₃ ^- and SO ₄ ^2- , their seasonal average concentrations show a similar variation trend: the values in spring and fall were higher than those in summer and winter. The seasonal average concentrations of [Cl^-], [F^-], [Na⁺] and [Mg²⁺] are much lower than those of other ions. However, the concentrations of [Na⁺] changed more greatly in different seasons than those of the other three ions. Correlation coefficients showed that the three areas have been polluted by coal smoke and dust to different extents, while some local resources of pollution should be taken into consideration as well.     

黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川积雪中不溶微粒组成特征及环境意义

2005年9月下旬,在黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川平衡线附近挖取了6个雪坑,固定层厚采集了89个雪冰样品,分析了样品的δ¹⁸O值及不溶微粒的浓度、粒径,研究了耶和龙冰川中不溶微粒的时空分布特征及环境意义。结果表明：雪冰样品中不溶微粒浓度平均值为1.1×10⁵个·mL^-1,PM₁₀占到总粒子的99%;以微粒数浓度为权重计算的平均粒径分布在1.1~1.8 μm之间,说明耶和龙冰川积雪中不溶微粒以细粒子为主;不溶微粒的粒度谱分布不符合正态分布规律,粒子浓度的众数出现在小粒径;微粒源区输入和大气环流强度是控制积雪中不溶微粒特征的主要因素。源区输入和风场强度均较大时,积雪中不溶微粒浓度及粒径均较大;源区输入较弱而风场强度较大时,积雪中微粒浓度有所增加,粒径增加更加显著。结合HYSPLIT-4模式研究发现,在耶和龙冰川积雪中不溶微粒的浓度及粒径随雪坑深度的变化可以反映气团强度的季节变化,夏季降水增加使微粒的季节变化更加显著。西风携带的塔克拉玛干沙漠和中亚干旱区尘埃是耶和龙冰川春、秋季节积雪中不溶微粒的重要来源。     

The last interglacial as represented in the glaciochemical record from Mount Moulton Blue Ice Area,West Antarctica

Understanding climate during the last interglacial is critical for understanding how modern climate change differs from purely naturally forced climate change. Here we present the first high-resolution ice core record of the last interglacial and transition to the subsequent glacial period from Antarctica and the first glaciochemical record for this period from West Antarctica. Samples were collected from a horizontal ice trench in the Mt. Moulton Blue Ice Area (BIA) in West Antarctica and analyzed for their soluble major anions (Cl^?, NO₃^?, SO₄^2-), major and trace elements (Na, Mg, Ca, Sr, Cd, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Pb, Bi, U, As, Al, S, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn) and water hydrogen isotopes (δD). The last interglacial is characterized by warmer temperatures (δD), weakened atmospheric circulation (dust elements, seasalts aerosols), decreased sea ice extent (Na, nssSO₄^2-) and decreased oceanic productivity (nssSO₄^2-). A combined examination of Mt. Moulton seasalts, dust, nssSO₄^2- and δD records indicates that the last interglacial was extremely stable compared to glacial age climate events and it ended through a long period of gradual cooling unlike that projected for future Holocene climate.     

Morphological, geochemical composition and origins of near-surface atmospheric dust in Changsha city of China

Near-surface atmospheric dust in Changsha city of China was analyzed in terms of morphological and geochemical composition. Morphological and chemical composition of the dust particles were analyzed by environmental scanning electron microscopy coupled with an energy-dispersive X-ray analyzer. Results indicated that the atmospheric dusts were mainly composed of spherule, plate, irregularly shaped and agglomerate, which contains variable sizes and amounts of particles. The dust particles could be categorized into five groups based on their chemical characteristic: Al-, Si-, Ca-, C-rich particles and aggregate. These particles and aggregate could be directly related to nearby polluting activities, such as building construction, traffic emission and coal combustion. The X-ray diffraction results show that the main minerals for atmospheric dust are gypsum, quartz and calcite. Mica, halloysite, montmorillonite, hematite, brushite, zeolite, sepiolite, feldspar, alite, dickite, SiS₂, Fe₆(OH)₂CO₃, FeSO₄, CdSO₄, Pb(NO)₂O₃, Al₂SO₄(OH)₄, As₂O₃SO₃, (NH₄)₂SO₄, NH₄Cl, K(NH₄)·Ca(SO₄)₂·H₂O are also detected in samples. The identification of heavy metals shows that the concentrations of Cr (403.5?mg?kg^?1), Cu (126?mg?kg^?1), Zn (1541.5?mg?kg^?1), Cd (2.5?mg?kg^?1) and Pb (348?mg?kg^?1) in the atmospheric dust are much higher compared to background value of soil. It indicates that the heavy metal (Cr, Cu, Zn, Cd and Pb) in the atmospheric dust is mainly due to human activities. The identification of main sources of atmospheric dust collected in typical areas can help to control the polluting sources in urban area.     

Characteristics of aerosol dust in fresh snow in the Asian dust and non-dust periods at Urumqi glacier no. 1 of eastern Tian Shan,China

Windblown mineral aerosol dust derived from the crustal surface is an important atmospheric component affecting the earth’s radiation budget. Deposition of atmospheric dust was measured in the fresh snow on glacier no. 1 at the headwater of the Urumqi River in eastern Tian Shan, central Asia. An analysis of seasonal variation of concentrations of dust particles in the snow suggests that the number concentration of dust particle is significantly high from April to June, which may be caused by Asian dust storms in the spring. The comparison of mass-size distribution of dust particles from April to August shows an obvious seasonal change trend. The distribution of particles changes from single model (3–21 μm) in the non-dust period before dust events in April, to bi-model (3–21 and 20–80 μm) during the Asian dust period, and to single model (3–21 μm) after July in the non-dust period again. The Ca²⁺ concentration in the fresh snow is also very high from April to June, while NH₄ ⁺ and SO₄ ²⁻, as water-soluble constituents, have concentration changes that are different from each other. Backward trajectory was also employed to examine the transport process of air mass in this region.