天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区气溶胶和表层雪中可溶性矿物粉尘的变化特征及相互关系——以Ca2+、Mg2+为例

对天山乌鲁木齐河源1号冰川(以下简称1号冰川)积累区海拔4 130 m处12个月、每周1次的气溶胶和表层雪样品进行了分析.结果表明,1号冰川气溶胶与表层雪中Ca2 、Mg2 的平均浓度均在夏季最高,冬季最低.气溶胶中Ca2 、Mg2 浓度变化规律极其相似,二者在一年内出现两次峰值,第1次出现在春季,第2次出现在夏末秋初.表层雪中这两种离子浓度变化趋势也相似,峰值均出现在夏季,且Ca2 浓度峰值的出现稍早于Mg2 ,二者浓度在冬季都有所升高,尤其Ca2 更为显著.气溶胶和表层雪中对应离子间在整体变化趋势上较为相似,且在日时间尺度上的对应关系有显著的特点.相应离子的对应关系,可能受粉尘微粒的溶解、离子的清除比率、离子的淋溶强弱等性质的影响.     

天山博格达峰四工河4号冰川雪坑中人类活动的NO3-、SO42-记录

2009年7月在天山博格达峰地区四工河4号冰川采集了20个雪坑样品.对所有样品(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH4+、Cl-、SO42-、NO3-、HCOO-和CH3COO-)进行了分析.与天山地区其它冰川比较,博格达峰四工河4号冰川雪坑中SO24-和NO3-浓度均表现为最高值,分别达到521.4ng.g-1和760.4ng.g-1.2008年12月的多条空气后向轨迹经过了乌鲁木齐市中心;雪坑样品pH值与乌鲁木齐市平均值基本一致,并且雪坑样品[NO3-]/[SO24-]比率与乌鲁木齐市冬天[NO3-]/[SO42-]比率相符合;雪坑样品[HCOO-]/[CH3COO-]比率仅为0.79,低于1.结果表明,博格达峰四工河4号冰川雪样的SO24-和NO3-主要来自于人类污染.     

黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川表层雪化学组成

2005年9月底, 在黄河源区阿尼玛卿山耶和龙冰川随海拔变化采集89个雪样, 分析了微粒和主要可溶无机离子(Na , K , Mg2 , Ca2 , NH 4, Cl-, NO-3, SO2-4)浓度以及δ18 O, 研究了各种物理化学指标在冰川中的时空分布特征. 结果表明: 大多数样品中主要阴、 阳离子当量摩尔浓度顺序为: NO-3>SO2-4>Cl-;Ca2 >NH 4>Na >Mg2 >K , 碳酸盐类物质是化学离子主要来源. 各种主要可溶离子有着明显的季节变化过程. 但由于融化再凝结过程, 不是所有离子在污化层浓度最大. 在所采样区域的表层雪中化学离子没有明显变化趋势, 指示局地物质的输入有限. 受降水量效应影响, 暖季δ18 O值低, 冷季高. 样品中, 9种离子被分为: 1)Ca2 , Mg2 和HCO-3～CO2-3;2)NH 4, SO2-4和Cl-;3)NO-3;4)Na , K 四个群组.     

天山东部冰川雪坑离子浓度特征的对比研究——以奎屯河哈希勒根51号冰川和哈密庙尔沟平顶冰川为例

对2004年获取的天山奎屯河哈希勒根51号冰川1个雪坑和哈密庙尔沟平顶冰川4个雪坑的离子浓度特征进行了研究,结果表明:Ca2 、NO3-和SO24-是哈密庙尔沟平顶冰川雪坑雪层和积累区雪坑底部冰中的主要离子(尤其是Ca2 ),其雪层中的主要阳离子关系可在底部冰中得以较好的反映,但雪层中各离子浓度与海拔的相关性不明显,可能与海拔的跨度较小和挖取的雪坑较疏有关;雪坑底部冰中的离子浓度与海拔间明显的相关性说明淋融作用随着海拔升高、气温降低而逐渐减弱。SO24-和Ca2 是奎屯河哈希勒根51号冰川雪坑中的主要离子(尤其是SO42-),其雪坑离子化学特征与哈密庙尔沟平顶冰川差别较大,可能与哈密庙尔沟平顶冰川处于塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠和鄯善沙漠的下风向相关,还可能与雪层内淋融作用的强弱和沉积通量的高程效应有关。哈密庙尔沟平顶冰川积累区雪坑中NH4 、NO3-和K 的Cs/Ci较Ca2 、Mg2 和Na 要大,奎屯河哈希勒根51号冰川Na 和NH4 的"雪冰比"较Cl-、SO42-、Mg2 和Ca2 要大,说明这两条冰川雪坑中的Ca2 和Mg2 信号较其它离子可能更易于在冰芯记录中保存下来,为冰芯研究和古气候记录的恢复提供了保障。     

乌鲁木齐河源1号冰川表层雪的化学特征——以低分子有机酸和无机阴离子为例

表层雪是联系大气成分与冰芯记录的重要纽带,是研究成冰作用过程中化学组成变化的起点.为配合天山乌鲁木齐河源1号冰川成冰作用过程中化学组成变化的研究,对1号冰川积累区(海拔4130 m)一个完整年度的表层雪样品进行了低分子有机酸和无机阴离子含量的分析.结果显示:表层雪中低分子有机酸主要有HCOO^-、CH₃COO^-、C₂H₅COO^-和(COO)₂^2-,无机阴离子主要有F^-、Cl^-、NO₂^-、NO₃^-、SO₄^2-和PO₄^3-.除(COO)₂^2-外,大部分高浓度的有机酸和无机阴离子因受到周围环境和盛行风的影响呈现出明显的季节变化特征,即夏半年离子浓度变化剧烈,最大值和最小值同时出现在夏半年,冬半年的浓度则相对小而稳定;而(COO)₂^2-和低浓度的无机阴离子随季节变化的特征不明显,在全年均显示出波动性.在外界条件不变的情况下,表层雪可以长时间(至少半年时间)保存其中高含量的化学组成不被改变.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪坑中pH值和电导率的季节变化及淋溶过程

自2002年9月14日至2004年9月28日，在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区雪坑中连续观测取样，频率为1次/周。对表层雪样品和粒雪坑样品的pH值和电导率进行了分析。结果表明，表层雪的pH值和电导率具有明显的季节变化趋势，与本区域的主导山谷风风向NE和ENE密切相关。在春季，由于尘暴发生频率的增加，表层雪的pH值呈现较强碱性，电导率达到最大值；在冬季，由于原生气溶胶向次生气溶胶的转化，pH值呈现较弱碱性，电导率达到最小值。在后沉积过程中（2003年10月4日至2004年9月8日），雪坑中不同时期的pH值和电导率呈现不同的季节变化特征和淋溶过程。电导率的峰值P1进入粒雪冰的时间比与它相对应的大粒径（直径>10 μm）微粒的浓度峰值提前40天左右；在有的雪坑中，pH值和电导率的峰值出现在污化层附近，与污化层的位置有较好的一致性，说明污化层对可溶性离子的淋溶作用可能有一定的影响。相关分析表明，Ca2+是影响表层雪中pH值和电导率变化的最主要离子。     

乌鲁木齐河源1号冰川不溶微粒的季节变化特征

冰芯中的不溶微粒是反映大气粉尘的良好指标，亦是冰芯定年的重要方法。为了探究不溶微粒在雪层中的季节变化特征，对采自乌鲁木齐河源1号冰川4 130 m处的雪冰样品进行不溶微粒分析。表层雪中粗微粒浓度在一年中有2个峰值，分别出现在12~3月、6~9月；总微粒只有一个峰值区，出现在4~8月。对比同期气象资料发现，其受降水、大气环流以及局地风影响显著。结合雪层物理剖面和微粒在雪层中的浓度发现：污化层是粗颗粒（直径大于10 μm）聚集的区域。对该粒径范围的微粒浓度峰值进行跟踪，发现不溶微粒在雪层中的浓度和位置变化与融水、物理成冰过程密切相关。     

典型海洋型冰川区消融期雪坑层位演变及离子沉积后过程初探

2006年4—7月,在玉龙雪山白水1号冰川消融区(P1)和积累区(P2)分别开挖雪坑连进行续观测,分析了海洋型冰川在消融期雪坑内各层位的物理变化以及各离子的沉积后过程.结果表明:海洋型冰川区雪坑的消融速率远大于大陆型冰川;随着消融的进行,雪坑中各种粒雪成分逐渐向粗粒雪转化,同时冰片数量增多以及含水层加厚,并且向雪坑底部移动.雪坑消融可以分为雪坑内部的细粒雪、中粒雪向粗粒雪转变,雪坑厚度变化不大以及雪坑厚度的快速变薄两个过程,P2处两消融过程转变时间比P1处大约推迟两个月.根据各种离子在P1处雪坑剖面的浓度变化,白水1号冰川积累区的淋溶序列为:K+SO42-NO3-Cl-Ca2+Mg2+Na+.由于海洋型冰川的消融期也是它的积累期,该序列中各离子的顺序不仅反映了融水淋溶作用的影响,同时反映了物质输入对雪坑内离子浓度变化的影响.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川气溶胶可溶性离子昼夜变化研究

在2007年4月16-23日,8月5-12日,10月20-23日3个采样时段内,分昼夜采集了16个气溶胶样品,对样品中的可溶性离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl+、NO3,、SO2-4)进行了分析,以研究气溶胶可溶性离子的昼夜变化特征和可能的影响因素.结果表明:天山乌鲁木齐河源1号冰川气溶胶夜间平均离子浓度高于白天浓度,7种离子中,除NO3在全年中的平均离子浓度表现为白天高于晚上外,其余离子的平均浓度均是夜间高于白天.区域风向的日变化是控制气溶胶浓度昼夜变化的主要影响因素,相比之下大气环流的影响则相对较弱.在所研究的8组昼夜变化事件中,Ca2+的昼夜变化最为明显,离子浓度的高值事件多出现在晚上,而其余离子在采样时段内的昼夜变化事件表现则不尽一致,无明显规律.     

青藏高原中部各拉丹冬峰雪冰记录特征

2005年10~11月在青藏高原唐古拉山脉各拉丹冬峰冰川区不同海拔采集了3个雪坑样品,分析结果表明,雪坑中δ¹⁸O和主要离子浓度具有明显的季节变化特征.夏季风期间降水中δ¹⁸O低于其它季节,表明该地区夏季δ¹⁸O的"降水量效应"仍然存在.雪坑中主要离子在非季风期的浓度高于夏季风期.主要离子的相关分析表明,除NH₄⁺、NO₃^-外,雪坑中其它离子浓度之间均存在较好的正相关性.各拉丹冬峰冰川区仍受到南亚季风的影响,但因其位于夏季风影响的边缘区域,其影响程度相对于高原南部较弱;同时也受到大陆性气候的影响,在冬春季节具有较高的粉尘气溶胶沉降.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川雪层中NO_3~-的演化过程

根据2004年11月至2005年10月在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集的雪坑样品研究发现,雪层中NO3-平均浓度存在季节性变化特征,湿季（4~10月）的NO3-浓度明显低于干季（11月至次年3月）。特别是在春季,在雪层上部出现的浓度峰,经过夏季淋溶改造,稀释并合并为稳定的浓度峰;雪层中各浓度峰普遍处于向下迁移的过程...     

乌鲁木齐河源区水体和大气气溶胶化学成分研究

对天山乌鲁木齐河源区采集的大气气溶胶、大气降水、积雪和径流样品中的主要离子(Cl-, NO+-3, SO+2-4, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH++4, 其中降水中未测定NH++4)的测定结果进行分析和讨论. 结果表明, 所测阳离子当量浓度总和为所测阴离子当量浓度总和的2～8倍,认为缺失阴离子主要为HCO+-3,因此, HCO+-3, Ca2+是各种水体及气溶胶的主导阴、阳离子. 在采样时段各种水体中的离子浓度顺序为乌鲁木齐河源1号冰川径流>总控径流>空冰斗径流>降水>积雪, 积雪和降水样品的pH值接近中性,径流样品明显偏碱性. 通过比较不同水体中的离子浓度,了解到干、湿沉积、积雪淋溶对不同水体中离子浓度的改变及影响.     

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.     

祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川表面流速特征分析

2009年9月对祁连山冷龙岭宁缠河3号冰川外围建立控制网, 于冰川表面布设了13根标志杆, 随后分别于2010年7月、2010年9月再次对设立在冰川表面的花杆点进行测量, 获取2009/2010年度、2009年9月-2010年7月与2010年7-9月3个时段宁缠河3号冰川表面流速.结果显示: 2009/2010年度宁缠河3号冰川最大流速出现在海拔4 430 m附近, 为3.76 m·a^-1;2009年9月-2010年7月表面流速最大值出现在海拔4 430 m附近, 为0.32 m·月^-1;2010年7-9月最大流速出现在海拔4 380 m附近, 为0.47 m·月^-1.总体来看, 2009/2010年度宁缠河3号冰川纵剖面上流速变化较为缓和, 显示出流速随海拔变化而变化的规律. 但不同季节表面流速在纵剖面上的分布情况不同, 横剖面上主流线附近流速最大, 向冰川两边逐渐递减, 各观测点均平行于主流线方向向冰川末端运动, 表现出冰川运动一般规律. 在冰川表面运动速度观测区域内东南边缘流速略大于西北边缘, 同时与规模相近的冰川运动速度相比, 宁缠河3号冰川运动速度较大.     

天山乌鲁木齐河源冰川积雪化学特征及其季节变化

高海拔雪冰可以记录源自于地球表面的各种化学物质信号.从2002年9月到2005年10月3年的时段内,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集积雪样品,运用比较法、相关分析法等方法,对其中主要离子、不溶粉尘、痕量金属和δ18O等特征及其季节变化进行了分析研究.分析结果表明,积雪离子浓度大小顺序依次为:Ca2+＞SO₄2-＞NO₃-＞Cl-＞NH₄+＞Mg2+＞Na+＞K+,其中Ca2+是主要的阳离子,SO₄2-是主要的阴离子.离子相关性分析表明,除NO₃-之外,其他离子浓度之间均存在较好的正相关.积雪中δ18O值随时间变化表现出与大气温度变化相反的规律.积雪中不溶粉尘和主要化学离子浓度具有明显的季节变化特征,春季期间浓度明显高于其他季节,表明沙尘活动对冰川区化学物质输入有较大贡献;此外,痕量金属(Cd、Pb、Zn、Al、Fe)季节变化特征表明,人类活动的污染物对于研究区雪冰中的化学特征亦有重要影响.      

贵阳市大气总县浮颗粒物(TSP)中水溶性无机离子的化学特性及季节变化特征

2005年1月到12月,在贵阳市区采集TSP样品,分析了其主要水溶性无机离子的化学性质及其季节变化规律.结果显示.TSP浓度均值为106.60μg/m3;各离子摩尔浓度的大小顺序为:SO2-4>NH 4>Ca2 >NO-3>K >Na >C1->Mg2 >F-.TSP及其组分存在明显季节变化,SO2-4、C1-、SO2-4、NO-3、NH 4、K 、Na 、Ca 2、和Mg2 浓度的冬/夏比值分别为1.29、5.23、1.35、2.37、1.73、1.22、1.84、1.23和1.02.影响TSP、Ca2 、Mg2 和F-的气象参数主要是相对湿度和风速,影响SO2-4、NO-3、NH 4和C1-的是温度.TSP大多星微酸性,可能是含量的SO2-4所致,.NH 4GN SO2-4的相关性最好(R为0.85),NH 4与SO2-4的摩尔比值为0.8,说明NH 4,主要以(NH4)2SO4的形式存在.     

东南极冰盖内陆深处几个雪坑离子浓度的初步研究

对南极中山站-Dome A断面距海岸800～1 100 km(海拔2 850～3 760 m)的内陆深处3个雪坑进行了雪层剖面观测和雪样化学分析.氧同位素、可见层位特征与主要阴、阳离子浓度的剖面对比分析表明, 同位素季节变化信号不明显, 而太阳辐射冰壳与某些离子(如Na 、 Cl-等)浓度变化有较好的对应.研究区域主要的几种离子如Na 、 Cl-和SO2-4等与东南极内陆其它区域雪坑中的相似, 但NO-3和NH 4有较大差异.在高原中心区域, NO-3沉积后很大部分又逸散返回大气, 因而雪层中平均浓度很低但表面处的浓度却异常地高.在海拔2 850 m处, 各种离子的浓度随深度增加而增加, 在海拔3 750 m处则为相反趋势, 在海拔3 380 m处趋势不明显.如果离子沉降速率保持不变, 这种特征意味着近20 a来降雪积累速率在高原中心区域为减少趋势, 在海拔较低的区域则为增加趋势.在所有雪坑中, Na 和Cl-具有非常好的正相关性, Cl-/Na 为1.24～1.61, 略高于海水中的值(1.168), 说明Cl-虽然主要来源与于海盐, 但仍有一小部分为其它来源.非海盐SO2-4在不同雪坑中显示出不同特征, 对其是否能指示火山喷发等问题还有待于进一步探讨.     

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.     

乌鲁木齐河源1号冰川雪-冰界面含氮离子迁移研究

冰川积累区雪-冰界面附近的化学物质迁移对冰芯记录的形成具有重要意义,为讨论主要含氮离子在这一界面的迁移,本研究基于2004年11月至2006年3月在天山乌鲁木齐河源1号冰川连续采集的64组雪冰样品分析了NO3与NH4+的变化情况.结果表明,雪层底部干季(11月至翌年3月)含氮离子浓度的平均值高于湿季(4-10月)的,而...     

中国天山冰川积雪中NO3-与NH4+的分布特征及其环境意义

基于2004-2009年间在天山托木尔峰青冰滩72号冰川、奎屯河哈希勒根51号冰川、乌鲁木齐河源1号冰川、博格达峰四工河4号冰川与庙尔沟平顶冰川积累区采集的雪坑样品,分析了中国天山冰川积雪中NO3-与NH4+的空间分布特征及其环境意义.结果表明,积雪中NO3-平均浓度顺序为哈希勒根51号冰川＜乌鲁木齐河源1号冰川＜庙尔沟平顶冰川＜青冰滩72号冰川＜四工河4号冰川,而NH4+平均浓度顺序为青冰滩72号冰川＜哈希勒根51号冰川＜庙尔沟平顶冰川＜乌鲁木齐河源1号冰川＜四工河4号冰川.结合HYSPLIT空气轨迹模型与局地环境状况资料分析,这种空间差异受到远源污染与沙漠粉尘传输、近源工农业生产与生活排放、冰川积累区地理环境等因素的综合影响.