柴达木盆地盐尘暴及其资源生态环境影响

在干旱和半干旱地区,盐尘暴是一种常见的极端气象灾害。柴达木盆地频发的沙尘暴实质上就是盐尘暴。柴达木盆地盐尘暴已经对区域大气、土壤、植被、人类健康乃至全球气候变化都产生了不同程度的影响。由于柴达木盆地盐尘暴中可溶盐成分来源复杂,尽管目前对其形成过程和机制还缺乏深刻理解,但人类的资源开发活动对盐尘暴显然具有促进作用。有必要从系统的角度来考虑柴达木盆地盐尘暴对区域乃至全球的影响,这对于区域生态环境的正确评估和后期恢复治理具有重要意义。     

柴达木盆地大气降尘可溶盐物源探讨及其资源与环境影响

位于干旱和半干旱地区的湖泊,在气候变化和人为干扰作用下大片干涸湖床暴露出来成为重要的粉尘源区,引发了一系列的生态环境和健康问题,引起了广泛的关注.青藏高原在全球气候和生态环境变化中具有重要作用,柴达木盆地是青藏高原重要组成部分,盆地内气候干旱,多风少雨,盐湖众多,盐渍化和盐漠化表土极为发育,是青藏高原沙尘暴频发地区之一.同时柴达木盆地沙尘气溶胶中可溶盐含量较高,这些高含盐粉尘不仅会造成盆地表土盐渍化范围扩大,而且还会通过影响盆地上空云的形成进而对气候产生重要作用.进一步,这些细颗粒粉尘在进行远距离输送的过程中,还可能会影响到青藏高原乃至全球的气候及生态环境变化.为此,本研究拟对柴达木盆地南部大气降尘中可溶盐组分及时空分布规律开展研究,以期理解含盐降尘对区域盐类资源的富集与生态环境的影响.在柴达木盆地南部大致沿着主导风向自西向东共安置8个集尘装置,并对收集的降尘中盐类矿物和化学成分开展分析,同时结合盆地不同表土类型的可溶盐组成、空间分布特征及格尔木市、都兰县后向轨迹分析开展进一步讨论.研究结果表明,降尘中主要的可溶盐成分(Na+、Cl-、Ca2+、SO42-、Mg2+、K+、NO3-、Li+、B3+(B2 O3)、Sr2+等)含量介于2.27％～20.92％之间,其中,Na+、Cl-、Ca2+、SO42-这四种离子占全部水溶性离子的74％～95％,主要以石盐和石膏的形式存在.在空间分布上,可溶性矿物和水溶性离子含量均表现为:在河西八连和巴隆乡含量较高,在诺木洪含量达到最低值.2020年1～4月,盆地主要受偏西气流的影响,并且大部分气流经过位于中东部的一里坪、台吉乃尔湖区和盆地南缘昆仑山北麓.对比研究区表土和降尘化学组分得到,盆地南部降尘中的水溶性离子主要来源于自然表土,Mg2+、K+、Li+、B3+(B2 O3)这些离子在个别采样点明显富集,除了受到附近高含盐表土的影响外,盐湖区也会对其产生一定的贡献;而NO3-主要受人为污染源的影响.综合分析认为,在潜在物源、风动力条件和地形地貌等因素的影响下,分布在盆地内的沙漠和盐化草原释放的盐尘仅对局部范围造成影响,并且沙漠对盐尘的贡献相对微弱,而盆地中东部广泛分布的雅丹、盐滩释放的盐尘影响范围较大.此外,本研究还对盐沉积通量、钾盐沉积通量进行了粗略的评估,得到每年降尘至少贡献各类可溶盐组分约为28108多t,钾离子703多t.因此,初步认为大气降尘可作为盐湖成盐物质的补给源之一,具有明显的资源与环境效应.     

格尔木河流域富钾花岗岩中成盐元素风化迁移的时空演变

位于东昆仑山中段的格尔木河流域分布着大面积的花岗岩,其中局部出露富钾花岗岩,研究这些富钾花岗岩的分布特征,K、B、Li等元素的含量变化以及它们风化迁移的时空演变过程,对揭示下游察尔汗盐湖的成盐成矿规律具有重要的意义。本研究采集格尔木河流域昆仑河、西大滩和小干沟不同河段不同风化程度的岩石/碎屑样品,采用常微量元素分析、岩石薄片显微照片、风化指数、光释光定年(OSL)等方法,系统研究了该流域内的花岗岩分布、类型及其成盐元素迁移的时空变化规律。结果显示:①昆仑河、西大滩区段内主要出露灰白色中细粒二长花岗岩,属于中等钾含量花岗岩;小干沟区段主要出露灰白、肉红色高钾斑状二长花岗岩组合,钾含量较高,为主要的富钾基岩分布区;②风化程度由低到高的花岗岩样品中,K元素含量逐步降低,B、Li元素含量逐渐升高;在空间分布上,K、B元素含量在小干沟区段最高,Li元素在昆仑河区段最高;③流域内风化程度不同的花岗岩样品的地球化学数据能够很好地响应化学风化势指数(WPI)和烧失量(LOI)的变化,说明这两种化学风化指标在区域上对花岗岩的风化具有高度的敏感性;④小干沟坡积-冲洪积沉积剖面形成于95.9±10.5～17.7±1.0 ka之间,该剖面中WPI和K、B、Li元素含量的变化说明花岗岩中元素的风化迁移与流域内冰期-间冰期旋回气候导致的化学风化强度变化密切相关,同时也为察尔汗盐湖提供了丰富的成盐离子。     

柴达木盆地中东部表土盐类矿物分布特征及其与盐尘暴物源联系

柴达木盆地盐湖众多,表土盐渍化和盐漠化极为发育,含盐表土经风吹蚀后产生的大量盐尘将危害盆地生态环境和人类健康。笔者在柴达木盆地中东部系统采集129个不同类型的表土样品,对其中盐类矿物成分及分布特征进行了分析。分析结果表明,表土中的主要盐类矿物是石盐、石膏以及少量的无水芒硝;盆地中东部含盐量高值区集中分布在尕斯库勒湖以东的一里坪盐湖、西台吉乃尔盐湖和东台吉乃尔盐湖周边以及中部格尔木—诺木洪一带绿洲前缘的区域;盆地不同表土的含盐量从高到低依次为干盐滩(盐壳)、雅丹、盐化草原、戈壁滩和沙漠。研究结果显示,雅丹和干盐滩很可能是盐尘暴的主要物源区,其他类型表土贡献较小;表土含盐特征及其分布规律可能受区域构造、盐湖演化、气候与水文等多种因素的影响。本文成果可以为柴达木盆地盐尘暴的形成机制和灾害防治等提供重要科学依据。