哈尔滨2002年3月20日沙尘暴沉降物的粒度特征及其意义

哈尔滨2002年3月20日的沙尘沉降物以粉砂(4~63 μm)为主,占71.18%,砂粒组分(>63 μm)占 21.7%,粘土(<4 μm)组分含量最少,仅占7.13%。哈尔滨2002年3月20日沙尘沉降物的粒度是迄今为止有见报道中最粗的。沉降物粒度为多峰态分布,29.16~34.67μm粒级的粗粉砂组成第一主峰,含量约占7.4%,420.45~500 μm粒级的中砂组分组成第二主峰,含量约占1.29%,而0.69~0.82 μm粒级的细粘土组分形成第三主峰,含量约占0.52%。沉降物的平均粒径Mz为28.4 μm,分选系数为1.81,偏态为0.044,峰态为1.494,粉粘比为7.3。粒度特征显示,哈尔滨沙尘沉降物是不同来源沙尘远距离和近距离搬运的混合体,粗颗粒为低空气流搬运的近源物质。哈尔滨沙尘源区的生物状况和生态环境较为恶劣,该地区沙尘暴工作的重点应放在哈尔滨周边沙尘源区的治理上。     

哈尔滨沙尘暴沉降物特征研究

从沉积学角度对哈尔滨2002年3月20日的沙尘暴沉降物进行了粒度组成和化学成分分析。研究结果表明,沙尘含有大量的粗颗粒物质,表现出明显的三峰分布特征,说明它是由多种成因的组分构成。其粒度组成以粉砂(4~8Ф)为主,占71.18%,大于4Ф的砂粒组分占21.69%,小于8Ф的粘土组分仅占7.13%,平均粒径Mz为5.14Ф。沙尘主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3,三者之和达77.8%。Mg、K、Si、Fe、Mn、P、Ti、Co、Ni、V等元素的富集因子都在1左右,主要是地壳来源;Cu、Pb、Zn、Cr、Se等元素有一部分来自于地壳源之外的其他污染源;而As、Cd和Sb元素主要来自于大气污染源。粒度组成、化学组成及富集因子、判别函数、物源指数等分析表明,哈尔滨沙尘的粒度及元素组成明显异于兰州黄土及沙尘,其沙尘源区不同于西北黄土及兰州沙尘。强风作用下较粗颗粒的沙尘就地扬起,与长距离搬运的粉尘相互混合,形成了哈尔滨沙尘暴沉降物。     

上海春季沙尘与非沙尘天气大气颗粒物粒度组成与矿物成分

上海春季典型沙尘天气的湿降尘和非沙尘天气总悬浮颗粒物、自然降尘的粒度分析结果表明,沙尘天气湿降尘几乎全部由<63 μm的颗粒组成（99.45%）,其中10~50 μm、5~10 μm和<5μm的含量分别占49.02%、21.75%和27.14%,平均粒径为13.57 μm,分选差。这一粒度特征与马兰黄土和下蜀黄土很相似。非沙尘天气总悬浮颗粒物的粒度分布范围和均值与湿降尘很接近,自然降尘颗粒则明显较粗。矿物X—衍射物相及半定量分析结果表明,上述三种大气颗粒物都由粘土矿物、石英、钾长石、斜长石、方解石、白云石、石膏、角闪石等组成,所不同的是湿降尘中含有较多来自西北干旱半干旱区远源输入的矿物颗粒;而非沙尘天气总悬浮颗粒物中石膏含量较高（达14.59%）,推测为溶解在大气中的气态污染物 SO2与方解石作用形成的二次污染颗粒。     

哈尔滨黄土的粒度与地球化学特征及其对粉尘物源的指示

哈尔滨黄土位于欧亚黄土带的最东端,对它的风尘物源研究是深层次理解风尘堆积与区域构造-地貌-气候变化耦合关系的关键。然而,对哈尔滨黄土地球化学组成的研究尚未开展,对其性质还存在认识上的不统一。为此,我们研究了哈尔滨天恒山剖面L₁黄土层的粒度和地球化学组成,并对其化学风化和物源等展开讨论。为了示踪哈尔滨黄土的物源,我们还对东北沙地（浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地和松嫩沙地）进行了表土采样和地球化学分析。结果表明：哈尔滨黄土不含细砂组分（125~250 μm）,含有极细砂组分（63~125 μm,4.8%~10.5%）,粉砂（4~63 μm）和黏土组分（<4 μm）占绝对优势,分别占73%~82%和12%~18%;粒度模式为三峰态分布（众数分别为36~40、8~10 μm和0.8 μm）,与黄土高原典型黄土的粒度分布模式一致,但明显粗于黄土高原中部黄土。哈尔滨黄土经历了初级的化学风化过程,具有较低的成熟度和再循环历史。单靠地球化学方法不能很好地确定哈尔滨黄土的物源,但整合的方法（包括粒度、元素和同位素组成、MDS和PCA统计方法以及自然地理要素等）很好确定了哈尔滨黄土有一个混合源,松嫩沙地松花江水系沉积物为哈尔滨黄土提供了主要的粉尘贡献,浑善达克沙地和科尔沁沙地为哈尔滨黄土提供了部分细颗粒粉尘。     

伊犁盆地北部山麓黄土粒度端元指示的粉尘堆积过程

中亚干旱区是全球重要的粉尘源区,是全球变化与区域响应研究的关键区域之一。中亚粉尘形成搬运沉积过程一直是全球变化研究的热点科学问题。本文选取位于伊犁盆地北部、北天山南麓不同地形和气候条件下的两处黄土剖面,对其沉积速率最高的层段进行了粒度测试分析,结合聚类分析和粒度分布曲线拟合两种方法,重建了黄土粉尘的堆积过程。伊犁盆地黄土主要由远源和近源物质组成,分别由高空西风和中尺度的区域风搬运而来。高空西风所携带的远源粘粒级矿物颗粒对盆地东部降雨较高地区有一定的贡献,而在盆地西部不容易沉降下来。中尺度区域风所搬运的近源物质组成了黄土沉积物的主体,而近源区沉积物的可用性在黄土的形成过程中扮演着重要角色。另外,非风暴过程中(沙尘暴过后)出现的浮尘在沙尘暴天气频率减少的时期对黄土的发育有重要贡献,而在沙尘暴天气频发的时期,较差的植被覆盖度能够使得已经沉降下来的浮尘组分重新被扬起至大气中。由此建立了一个粉尘堆积的概念模型。认识黄土粉尘的堆积过程对现代沙尘天气的治理和人类生存环境的改善具有重要作用。     

额济纳旗典型地表沙尘释放潜力及沙尘天气频发成因

额济纳旗位于极端干旱的内陆河下游,绿洲退化严重,沙尘天气频发,已成为内蒙古西部主要沙尘源区。为揭示该区域沙尘频繁成因,对区域4种典型地表(富沙砾戈壁、富沙戈壁、绿洲退化地、绿洲)沉积物组分、风蚀强度、沙尘释放强度、多年平均月沙尘日数及大风日数等进行了综合分析。结果表明:以风沙活动为主要特征的绿洲退化地,粉沙黏土组分含量高,PM10沙尘释放强度大(0.2796 kg·d^-1·m^-2),为研究区强沙尘释放地表;富沙及富沙砾戈壁地表,风蚀强度大,但粉沙黏土组分含量低,PM10沙尘释放强度较大(0.1267kg·d^-1·m^-2,0.0672 kg·d^-1·m^-2);尽管绿洲地表粉沙黏土组分含量高,但由于植被、水分等因素的制约,其PM10沙尘释放强度最小(0.0240 kg·d^-1·m^-2)。额济纳旗绿洲被大面积强沙尘释放源(绿洲退化地和戈壁)包围,局地沙尘内循环过程中粉尘颗粒的富积,为当地高频沙尘天气提供了丰富的尘源,这是额济纳旗沙尘天气频发的主要原因。     

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。     

库姆塔格沙漠沉积物粒度端元特征及其物源启示

关于沙漠沉积物粒度的研究已经开展得十分广泛,但是从粒度资料中提取沙漠沉积物的搬运和物源信息的工作仍较薄弱。为此,将端元模型分析技术应用到沙漠沉积物物源判断研究中,对库姆塔格沙漠的沉积物(包括沙丘和丘间地)进行粒度端元提取,并结合各端元的沉积动力特征、空间分布格局及与潜在物源的对比,对沙漠的物质来源进行了判断。结果表明:端元1(66.90~309.52 μm)为由三垄沙、雅丹和阿尔金山冲洪积物共同组成的细粒跃移质;端元2(163.48~586.00 μm)为全由三垄沙和雅丹贡献的较粗跃移质;端元3(309.52~2 711.36 μm和66.90~143.90 μm)则为被后期改造了的阿尔金山冲洪积物。通过各端元的空间分布格局和与潜在物源沉积物端元的对比,我们认为三垄沙、雅丹和阿尔金山冲洪积物均为库姆塔格沙漠沙丘和丘间地提供了物源供应,但北部的三垄沙和雅丹对沙丘贡献较多,而南部的阿尔金山冲洪积物则对丘间地贡献较多。另外,通过对端元1的分析,我们更倾向于认为在库姆塔格沙漠沉积物的部分粒级和局部地区存在丘间地为沙丘提供物源这一过程。     

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。     

我国北方沙尘天气的气候成因分析

本研究的范围在30°N以北地区,站点340个.通过采用区域平均及相关分析的方法,将中国北方沙尘(扬沙+沙尘暴)事件的年、季特征及其关系较为密切的地面气象要素包括降水、温度、风(风速、大风日数、风速≥5 m/s的日数)、湿度、蒸发量作了详细、综合的相关、对比分析.结果表明:春季多降水对沙尘天气的发生可以起到明显的抑制作用...     

基于LUCC的新疆沙尘源空间格局及转化机理分析

我国北方地区春夏季节沙尘天气频发,精准识别沙尘源区对于沙尘天气预报及区域生态环境治理意义重大。以新疆为典型研究区,采用2000、2005年和2010年3期土地利用/土地覆被数据,分析了新疆沙尘源的空间分布格局,并基于土地类型转移矩阵分析了不同类型沙尘源的转化情况。结果显示：新疆沙尘源的正、逆向转化主要跟人类活动相关。（1）沙漠/沙地转化敏感区主要分布于塔克拉玛干沙漠的西北边缘地区;转化为裸土类型沙尘源最主要的土地类型为河流/湖泊和草地,其中河流/湖泊的转化主要受自然条件影响,而草地的转化则是由过度放牧所导致。（2）岳普湖、伽师和巴楚等县区存在过度放牧现象;塔里木盆地北部以及准噶尔盆地内部等绿洲-荒漠交错带及人口聚集区域,存在大面积的垦荒现象。（3）新疆地区绿洲-荒漠交错带面积广阔,但其生态系统脆弱,为潜在的沙尘源区,应科学划定生态保护区,禁止过度放牧和无序垦荒。本文研究结果有望为区域生态环境治理及农牧业发展提供科学依据。     

哈尔滨沙尘沉降物的化学风化特征及物源区意义

对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物的化学组成及化学风化特征进行研究,结果表明:SiO2、Al2O3和TFe2O3含量分别为54.87%、13.27%和5.63%,三者之和达73.77%;CaO、MgO、K20、Na2O、TiO2、P2O5和MnO含量分别为3.78%、2.57%、2.63%、1.76%、O.77%、0.24%和O.11%.沉降物中的常量元素多表现为迁移淋失,Mn和Ti明显富集而Mg和Fe轻微富集,元素的迁移淋失率依次为:Na>P>K>Si>Al>Ca>Fe>Mg>Ti>Mn;微量元素除Nb、Sr迁移淋失外,其余元素表现出富集特征.与哈尔滨2002年沙尘沉降物、黄土高原第四纪黄土与古土壤、晚第三纪红粘土、镇江下蜀土及宣城风成红土等典型风成堆积物进行对比分析,(A1+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)比值、成分变异指数ICV、CIA等化学风化参数及A-CN-K化学风化趋势图均显示,哈尔滨沙尘沉降物经历了低等化学风化程度,明显强于兰州黄土和古土壤,弱于洛川黄土,显著弱于洛川古土壤、西峰红粘土、镇江下蜀土和宣城风成红土.哈尔滨沙尘源区处于大陆化学风化的早期,气候生物状况好于西北地区,包括沙漠和黄土高原在内的西北地区不会是哈尔滨沙尘沉降物的物源区,或者至少不是主要物源区.     

新疆沙尘源状况及其沙尘气溶胶释放条件分析

沙尘气溶胶是干旱、半干旱区大气中重要的组成物质, 沙尘天气多发是该区域沙尘气溶胶含量高的主要原因。新疆1/4的土地被沙漠覆盖,塔里木盆地绝大部分地区沙土和沙壤土占地比率大于60%,沙漠沙以细沙为主, 特殊的下垫面为沙尘天气的形成提供了丰富的沙源;沙漠周围的边缘地带、河流两岸、古河道中的土壤类型中粒径小于2.5 μm和粒径小于10 μm的土壤颗粒物中细颗粒物分别达到了50%和20%,是大气沙尘气溶胶中细颗粒物的主要来源和潜在来源。沙尘天气的产生受大风、降水、植被覆盖度、下垫面性质以及大气环流等多种因素的影响。     

京津风沙源区沙尘天气与风力、降水的时空相关性

京津风沙源区12个气象站点2000—2007年间沙尘天气及相关气象资料分析表明,该区沙尘天气时空变化很大程度取决于大风和降水的时空配合关系,其中大风和降水综合作用与沙尘天气的空间相关性（R2=0.960）、月际变化相关性（R2=0.995）尤为显著,年际变化相关性则由于京津风沙源治理工程对区内植被盖度的持续改善作用而受到影响,但相关系数仍较高（R2=0.864）。大风日数、降水量与沙尘天气日数之间显著的时空相关性表明,利用多因素统计方法获得的时空相关关系式对预测区内沙尘天气日数具有参考意义。     

磁化率与粒度,矿物的关系及其古环境意义

根据实测数据，对磁化率与粒度、矿物之间的关系进行了探讨。结果表明，沉积物粒度与磁化率的关系，与物源及沉积动力密切相关。因此，在一定条件下，可利用两者关系来反映物源或沉积动力。碎屑沉积物的磁化率主要取决于磁铁矿的含量，并由此建立了磁化率（Ｓ，１０＾－７ｍ＾３ｋｇ＾－１）与磁铁矿的百分含量（Ｐｍ）之间的回归方程Ｓ＝４９．１８Ｐｍ＋４９．５。由于磁铁矿为重矿物，在沉积物中常常与钛铁矿、磷钇矿、独居石、锆     

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。     

塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层沙尘水平通量及粒度特征

利用BSNE梯度集沙仪采集塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层80m高度内秋季不同高度的沙尘物质,探讨沙尘天气下水平输沙通量差异及沙尘的粒度特征。结果表明：由于受到复合型纵向沙垄的影响,沙尘天气过程近地层沙尘水平通量并不遵循幂函数或指数函数分布,在20m以下随高度增加而降低,在32~63m随高度增加而增大,并且在24m和63m两个高度处出现转折点。各层沙尘平均粒径64~80μm,以极细沙为主,分选系数0.96~1.12,分选性中等偏差。粒径频率曲线呈双峰分布,主峰值出现在80~110μm,次峰值在10~12μm,反映了沙尘组成的复杂性,远源沙尘在各高度层的变化幅度较小,以局地和区域源为主。沙尘水平通量与沙尘粒度变化表明沙尘天气主导风速风向、强烈的上升运动及纵向沙垄是影响沙尘水平通量垂直差异的重要因素。