沙尘污染对暴露人群呼吸系统健康的影响

为了探讨沙尘污染对暴露人群呼吸系统健康的影响,本文选择沙尘天气多发的甘肃省民勤县两乡镇和基本不受沙尘污染的平凉市崆峒区两乡镇为调查点,采用流行病学现况调查法,对在调查点长期居住、无职业性粉尘接触史的40岁以上728名农民进行呼吸系统健康状况调查。结果显示,民勤县农民鼻炎及慢性支气管炎的患病率分别是平凉市的2.8倍及2.3倍（p<0.01）,其他调查疾病患病率均无明显地区差异（p>0.05）;民勤县不吸烟农民鼻炎及慢性支气管炎的患病率分别是平凉市的2.6倍及2.3倍（p<0.01）;民勤县男性农民鼻炎患病率是平凉市的3.7倍（p<0.01）,女性鼻炎及慢性支气管炎的患病率分别是平凉市的2.5倍及2.2倍（p<0.01）;民勤县各年龄段农民鼻炎、慢性支气管炎的患病率均高于平凉市,其中,40～50岁农民2种疾病的患病率分别是平凉市的2.9倍及2.8倍（p<0.05,p<0.01）;鼻炎、慢性支气管炎平均发病年龄无明显地区差异（p>0.05）,但民勤县慢性支气管炎平均发病年龄（43.5±13.0岁）较平凉市（44.9±16.0岁）年轻。这说明沙尘污染对暴露人群呼吸系统健康存在明显影响,可导致暴露人群鼻炎及慢性支气管炎患病率升高,主要影响40～50岁人群,无性别差异。另外,沙尘污染可能导致暴露人群慢性支气管炎发病趋向年轻化。     

2017—2019年中天山北坡城市群大气污染及污染天气类型特征

利用2017—2019年中天山北坡城市群（乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市、五家渠市）逐时大气污染物监测数据及气象数据,分析了大气污染物年内变化和污染天气类型特征。结果表明：（1） 中天山北坡4座城市6类大气污染物中PM_2.5超标日数最多（年均94~104 d）,年均浓度介于64~73 μg·m^-3,且五家渠市>乌鲁木齐市>石河子市>昌吉市。采暖期PM_2.5浓度在100~118 μg·m^-3之间,是非采暖期的4.00~5.00倍,靠近山前地带的城市PM_2.5浓度日变化大体呈现“双峰双谷型”。（2） 4座城市污染天气类型主要分为静稳型、沙尘型和特殊型,其中静稳型占86.2%~93.6%、沙尘型占5.8%~13.2%。静稳型污染天气多出现在冬季,沙尘型主要出现在春、秋季节。静稳型污染天气中Ⅴ-Ⅵ级污染级别占比45.8%~56.6%,沙尘型污染天气中Ⅴ-Ⅵ级污染级别占比14.9%~29.4%。（3） 静稳型和沙尘型污染天气下PM_2.5和PM₁₀浓度都存在显著的线性相关,前者PM₁₀浓度是PM_2.5的1.26倍,而后者达3.16倍,此倍数可以作为区分静稳型和沙尘型污染天气的判据。     

库布齐沙漠治理对京津冀地区空气质量影响:2017年5月3-6日沙尘天气模拟

作为影响京津冀地区的沙尘途经地和发源地,对库布齐沙漠的治理工作一直在持续,成为使用科学技术手段将沙漠变废为宝、变害为利的成功案例,同时也是全球治沙范例。为研究库布齐沙漠治理工作对京津冀地区空气质量的改善效果,利用手工采样数据和城市空气质量监测数据,结合气团轨迹,筛选库布齐沙漠起沙并对京津冀地区产生影响的沙尘天气。选取2017年5月3-6日作为典型个例代表,使用嵌套网格空气质量预报模式系统（NAQPMS）,设计不同的起沙权重系数敏感试验,模拟研究该地区起沙和治理对京津冀地区的空气质量影响。结果表明：（1）气象模式较好地把握天气系统的演变以及地面风场的特征,保证NAQPMS模式可合理模拟沙尘的起沙区域、影响范围以及时空演变特征;（2）受沙尘影响城市的PM₁₀浓度模拟量值及变化与观测较为一致,表明模式合理再现了沙尘的输送过程;（3）库布齐沙漠起沙对京津冀地区的PM₁₀浓度贡献为35~150 μg·m^-3,贡献比例为10%~40%;（4）库布齐沙漠治理可使京津冀地区PM₁₀浓度降低35~75 μg·m^-3,下降比例为5%~20%,受影响城市PM₁₀浓度下降比例为7%~37%,沙漠治理工作可有效降低受影响地区的PM₁₀浓度。     

西安沙尘天气特征及其对空气质量的影响

利用1971-2003年西安市常规气象观测资料、2001-2003年西安市区主要污染物日均浓度资料和2002年3月一次重度污染事件逐时的PM₁₀浓度资料,分析了西安市沙尘天气的时间分布特征及其对主要空气污染物浓度的影响。结果表明:西安市沙尘天气近30多年来总体呈波动式明显减少的趋势,但2001-2002年有所增多,2003年又减少。沙尘天气主要出现在春季,4月最多,占全年天数的22.6%。沙尘天气对西安空气质量影响显著,可使3~4月PM₁₀月浓度平均提高12.1%,在分析的一次强沙尘暴个例中,一小时内PM₁₀浓度最高增加了0.585mg·m^-3,达到0.970mg·m^-3,从而造成严重的空气污染事件。     

2018年春季中国北方大范围沙尘天气对城市空气质量的影响及其天气学分析

利用多源卫星数据、空气质量数据和再分析资料ERA-Interim分析了2018年春季中国北方一次沙尘天气过程中沙尘气溶胶的光学特性及垂直结构、沙尘天气对颗粒物浓度及空气质量的影响及其机制。结果表明：（1）2018年3月27-30日中国北方地区气溶胶光学厚度、吸收性气溶胶光学厚度和气溶胶指数分别大于0.4、0.035和1.0。沙尘气溶胶主要分布在地面至8 km的范围内,且体积退偏比大部分在0.06~0.4,色比0.6~1.2。（2）各城市颗粒物浓度在一定程度上均受到沙尘天气的影响。3月27-28日,PM_2.5和PM₁₀的平均值分别是国家一级标准的4.1倍和4.3倍。29-30日,PM_2.5和PM₁₀的平均值分别是国家一级标准的3.5倍和3.4倍。28日河北张家口PM₁₀/PM_2.5达4 d之最,最大比值为10.9。（3）低层贝加尔湖高压南压对内蒙古西南部及河西走廊地区的起沙有重要影响,河套地区地面气旋和低层切变是造成华北西部起沙的关键因素,鄂海地区高压脊和东北地区地面的低压系统有利于东北地区的起沙。     

A1B情景下东亚地区未来春季沙尘变化趋势预估

采用区域气候与沙尘耦合模式RegCM4-Dust,模拟研究了A1B情景下东亚地区未来（2015-2100年）春季沙尘变化趋势。结果表明：（1）总体上,东亚沙尘源区起尘通量与沉降通量存在明显的振荡特征,而沙尘光学厚度呈现显著的波动减小趋势;源区下游沙尘光学厚度和沉降通量均呈现显著的波动增大趋势。（2）沙尘子源区中,仅塔克拉玛干沙漠及周边地区起尘通量有显著波动减少趋势,速度达-2.1%/10a;萨雷耶西克阿特劳沙漠和呼伦贝尔沙地沙尘光学厚度减小速度最快,分别达到-2.8%/10a、-2.3%/10a。（3）未来,中国华北南部、黄淮以及长江中下游地区以及中国东、南部近海春季沙尘光学厚度增速均为1.5%/10a;中国近海沙尘沉降通量显著上升,速度达1.9%/10a。（4）地面风速尤其是最大风速变化是导致起尘通量变化的主要因素,而影响光学厚度的主要因素是地面最大风速。     

2002年春季中国沙尘天气与物理量场的相关分析

通过对2002年春季中国沙尘暴、扬沙、浮尘天气的综合分析,给出了各沙尘区沙尘天气发生的频率。并分析了沙尘天气分别与850 hPa全风速、散度,500 hPa全风速、散度、涡度、总能量、垂直速度,不稳定度指数K_i、K_y和S_i,300~850 hPa两层之间的风切变等11个物理量场的相关性。结果表明:2002年春季沙尘天气,除了具有往年的阶段性特点外,还具有明显的区域特点,即南疆区浮尘较多;河套区扬沙较多;蒙古区沙尘暴较为明显。沙尘天气与各物理量场的相关分析进一步证实,风是影响沙尘天气发生的最主要的气象要素,它与浮尘的出现有一定关系,但不是决定因素;而扬沙和沙尘暴的发生,风确是先决条件。     

沙尘气溶胶对直接太阳辐射的衰减研究

基于在腾格里沙漠东南端进行的太阳辐射与气象要素观测,探讨晴空无云时沙尘气溶胶对直接太阳辐射的衰减;并利用太阳辐射观测资料,给出沙漠边缘垂直上空的大气混浊度的变化。根据4月份至9月份的观测资料,只选取天空无云(可测的太阳辐射)的气象条件,研究沙尘气溶胶造成的直接太阳辐射的衰减。结果表明,在晴好天气约为47.0%~2.6%,平均衰减约为16.9%;在沙尘天气约为90%~10%,平均衰减约为38%;沙尘天气气溶胶对太阳辐射衰减变化较大。大气混浊度(atmospheric turbidity:τ_a)在晴好天气下约为0.048~0.631,平均约为0.260;沙尘天气约为0.177~2.475,平均约为0.741。     

塔里木盆地盐生和干旱生境柽柳(Tamarix)凋落物分解特征

以塔里木盆地柽柳（Tamarix）凋落物为研究对象,应用凋落袋法,揭示其在盐生（H₁）和干旱（H₂）生境中分解差异性及主要制约因子。结果表明：（1）经720 d分解,H₁、H₂生境中柽柳凋落物残留率分别为83.50%、53.73%,两种生境下凋落物残留率差异极显著（P < 0.01）。（2）在H₁、H₂生境中,柽柳凋落物分解系数分别为0.082、0.320,分解50%所需时间分别为9.40、2.17 a,分解95%所需时间分别为40.62、9.36 a。（3） C元素在H₁中富集-释放交替进行,在H₂中为单一的富集-释放;N元素在H₁中表现出累积-释放交替模式,在H₂中表现出相反的变化趋势;P元素在0~360 d分解时间段均呈逐渐释放过程,而在第360~720 d,H₁呈逐渐累积过程,H₂呈累积-释放模式。木质素呈现逐渐释放模式,纤维素释放模式富集-释放交替进行。经720 d分解,C、N、P、木质素、纤维素残留率在两种生境中均存在极显著差异（P < 0.01）。（4）微生境变化对凋落物分解制约因素并不相同,盐生生境下土壤Na⁺含量是制约凋落物分解的主要因子,而干旱生境下残留量、土壤Mg²⁺、凋落物全磷含量起主导作用。     

兰州市沙尘天气污染特征及潜在源区

为了解兰州市沙尘天气期间大气污染特征,选取2016—2017年兰州市国家大气环境监测网络系统21个监测站点逐小时数据,对沙尘天气过程中的污染物特征进行分析。在此基础上,结合地面气象参数,运用HYSPLIT模型聚类计算和激光雷达观测等手段,对颗粒物来源和传输过程进行潜在源区贡献因子（PSCF）和浓度权重轨迹（CWT）分析。结果表明：兰州沙尘天气主要受西北方向、东偏北短距离传输、北部内蒙古路径3类气团影响,其中西北方向气团影响沙尘天气持续时间较长,沙尘过程中消光系数最高,环境空气质量转差显著,其他两类气团影响沙尘天气持续时间较短,有利于污染扩散;沙尘天气发生前期PM₁₀与气态污染物呈现正相关,沙尘天气过程中为负相关,沙尘天气后则再次转为正相关,沙尘天气对气态污染物浓度有降低效果;春季兰州地区颗粒物潜在区分布相对集中,主要来自于兰州西北部河西走廊,PSCF值大于0.7;冬季颗粒物潜在源区分布范围较广,PSCF值集中在0.7~0.9,其中对PM₁₀较大贡献区集中在新疆东南部,贡献值240~320 μg·m^-3。     

地形对民勤沙尘暴发生发展影响的模拟研究——以一次特强沙尘暴为例

河西走廊是中国西北路径冷空气的必经之地,其狭管地形加之丰富的沙尘源地,使其成为中国沙尘暴多发区;民勤位于走廊中段,地处巴丹吉林和腾格里两大沙漠的接壤地带,正好位于雅布赖山和龙首山形成的山口下游方。河西走廊加上民勤周边这种双狭管的特殊地形,使得民勤又成为河西走廊沙尘暴的多发区以及中国的生态环境极度脆弱区。本文以2010年4月24日河西走廊一次特强沙尘暴（部分时段能见度为0,达到了黑风标准）为例,利用GRAPES_SDM沙尘模式对这次沙尘暴进行了数值模拟,并重点对民勤周边山地采取改变高度和范围等方式,模拟研究了地形对过境民勤的风速、地面起沙通量、沙尘浓度以及沙尘输送的影响。结果表明：（1）民勤周边地形高度降低的情况下,地面风速减弱,携沙气流遇到地形阻挡,沿着坡地爬升,部分沙尘可以翻越地形到背风坡,此时的地形特征将减弱沙尘扩散强度;（2）民勤周边地形高度增高,风速小于地形不变时的风速,气流发生明显的绕流,改变沙尘扩散方向;（3）改变民勤周边山体地形位置,狭管效应减弱,地面风速明显减小,沙尘影响范围较控制试验向南及东南方向扩展;（4）河西走廊南部祁连山高度改变对沙尘的影响程度大于民勤北部雅布赖山的改变,这与祁连山的山体面积和高度明显大于雅布赖山有关,说明河西走廊“狭管”地形是民勤沙尘暴之所以多发的重要原因,民勤周边的小型“狭管”地形又使得民勤成为走廊中沙尘暴最为严重的区域。（5）地形改变将减小地表起沙量,从而减小沙尘浓度,也即减弱沙尘暴的发生发展。     

中国沙尘天气的区域特征

利用筛选的1954~2000年中国338个站沙尘天气资料及相关气候资料,从沙尘天气区划方面着重分析研究了我国沙尘天气的区域特征。结果表明： 1) 我国沙尘天气多发区分别位于以民丰至和田为中心的南疆盆地和以民勤至吉兰泰为中心的河西地区。不同类型沙尘天气的空间分布范围不尽相同,其中沙尘暴主要发生在与北方沙漠及沙漠化土地相联系的极干旱、干旱和半干旱区内。扬沙和浮尘天气除了在沙尘暴发生区的绝大部分地区出现外,还向其它邻近地区扩展,如扬沙可向东北地区和东南的黄淮海平原及以南地区扩展;而浮尘天气则主要向东南方向扩展,可涉及整个黄淮海平原和长江中下游地区。相比之下,上风方向的中高纬地区,如北疆和东北北部地区,浮尘天气发生甚少。2) 全国沙尘暴天气易发区可划分为北疆、南疆、河西、柴达木盆地、河套、东北和青藏等7个亚区。沙尘暴和浮尘在南疆区发生日数最多,而扬沙在河西区发生日数最多。     

基于RS和GIS的河西走廊风沙灾害风险评估

河西走廊位于中国西北干旱、半干旱区,受到周边沙漠和戈壁的影响,风沙灾害问题比较严重。依据灾害系统理论,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体易损性3个方面构建区域灾害风险评估体系和评估模型,对河西走廊风沙灾害风险进行评估。结果表明：（1）高风险地区主要分布在河西走廊内部的沙漠区,如酒泉市、玉门市、金塔县、高台县、临泽县以及武威市的北部地区,约占总面积的10.8%;（2）较高风险的地区主要分布在敦煌市、阿克塞哈萨克族自治县和河西走廊的北部,约占总面积的56.5%;（3）低风险地区位于河西走廊的东南部,该区在祁连山的天然屏障下,植被盖度高,雨水丰富;（4）作为风沙灾害的主体和对象,河西走廊的社会经济因素对风沙灾害风险的贡献率较低。而作为风沙灾害的物质基础和动力条件,沙源和风速仍是河西走廊风沙灾害风险的主要诱因;（5）经济发达城市在风沙灾害中具有更高的易损性,应该对城市邻近沙源进行重点防治。     

Regional characteristics of dust events in China

The regional characteristics of dust events in China has been mainly studied by using the data of dust storm, wind-blown sand and floating dust from 338 observation stations through China from 1954 to 2000. The results of this study are as follows: (1) In China, there are two high frequent areas of dust events, one is located in the area of Minfeng and Hotan in the South Xinjiang Basin, the other is situated in the area of Minqin and Jilantai in the Hexi Region. Furthermore, the spatial distributions of the various types of dust events are different. The dust storms mainly occur in the arid and semiarid areas covering the deserts and the areas undergoing desertification in northern China. Wind-blown sand and floating-dust not only occur in the areas where dust storms occur, but also extend to the neighboring areas. The range of wind-blown sand extends northeastward and southeastward, but floating-dust mainly extends southeastward to the low-latitude region such as the East China Plain and the area of the middle and lower reaches of the Yangtze River. Compared with wind-blown sand, the floating-dust seldom occurs in the high latitude areas such as North Xinjiang and Northeast China. (2) The affected areas of dust storms can be divided into seven sub-regions, that is, North Xinjiang Region, South Xinjiang Region, Hexi Region, Qaidam Basin Region, Hetao Region, Northeastern China Region and Qinghai-Xizang (Tibet) Region. The area of the most frequent occurrence of dust storms and floating-dust is in South Xinjiang Region, and of wind-blown sand in the Hexi Region. In general, the frequency of dust events in all the seven regions shows a decreasing tendency from 1954 to 2000, but there are certain differences between various dust events in different regions. The maximum interannual change and variance of dust events during this time happened in South Xinjiang Region and Hexi Region. The dust events generally occur most frequently in April in most parts of China. The spring occurred days of dust events occupied 60-70% of the whole year in Hetao Region and Northeastern China Region. However, in South Xinjiang Region and North Xinjiang Region, which was less affected by monsoon climate, dust events may occur at any time of the year, less than 50% of the events in this region occur during spring. In the remaining three regions 50-60% of the dust events occur in spring of a year.     

中国沙尘事件的区域特征

AsevereduststormoccurredoverEastAsiainthemiddletendaysofApril1998.Afteroneweek,itsdustplumeaffectedthecontinentofNorthAmerica.Thisattractedtheattentionofmanyscientistsintherelatedcountriestoduststorms.InrecentyearsthenumberofduststormshasbeenincreasinginChina.Itisnotonlyanimportantsymptomofdesertificationfromslowerchangetofasterchange,butalsoareflectionofthesynthesisofenvironmentalstates,includingclimate,ecosystemandsoil,whicharealldeterioratingtosomedegrees.AccordingtothedefinitionofMeteo…     

甘肃河西沙尘暴对兰州市空气污染的影响

通过对1975-1997年甘肃河西沙尘暴发生日数和兰州市同期颗粒物污染资料进行统计分析,结果表明:两者有很好的正相关关系,其中,70年代后期和1986年前后甘肃河西沙尘暴的多发年份正好与兰州市同期TSP的高污染浓度相对应;在沙尘暴频繁发生的春季,两者的正相关性更显著(相关系数达0.706),其年际变化趋势几乎完全一致。甘肃河西4月份是全年沙尘暴发生日数最多的月份,使得兰州市在该月份的IP浓度也出现全年的次峰值,从而导致IP浓度的年变化成为双峰型(污染严重的12月份出现主峰值),这有别于SO₂等其它几种主要污染物均呈单峰型(12月份出现峰值)的年变化特征。春季河西大风沙尘暴发生期间,兰州市的TSP浓度会明显升高,此种天气过程结束后,TSP浓度迅速降低,这表明春季河西地区大风沙尘暴天气是影响兰州市区颗粒物污染浓度日变化的主要因素。总之,诸方面的分析结果均表明,甘肃河西沙尘暴对兰州市大气颗粒物污染所产生的重要影响是不可忽视的。     

民勤地区近地面沙尘监测系统的建立及其运行的初步评价

介绍了建于民勤地区的我国第一套近地面沙尘监测系统的组成、结构和功能。经1 a多运行,该系统取得了良好的沙尘监测效果。初步结果表明：2006年民勤19次沙尘暴平均气溶胶浓度的空间分布遵循幂函数关系,在沙漠和绿洲边缘区气溶胶浓度随着高度的增加显著下降,而在绿洲内部,则随高度增加而上升;在不同下垫面条件下,水平沙尘通量随高度变化也遵从幂函数关系,但在沙漠和绿洲边缘呈显著降低趋势,在绿洲呈平缓上升趋势。从沙漠区至绿洲内部,沙尘通量空间分布的规律一般是：沙漠>绿洲边缘>绿洲。2006年在民勤地区,绿洲边缘的沙尘通量比沙漠区减少了42.0%,至绿洲内部则减少74.42%,表明防风固沙林和农田防护林网对沙尘具有较强的防护功能和减灾作用。     

Dilemmas of State-Led Environmental Conservation in China: Environmental Target Enforcement and Public Participation in Minqin County

ABSTRACT

This paper examines the acute socioecological crisis in the Minqin region of China’s Gansu province beginning in the 1980s and the multilevel, governmental response to that crisis in the first two decades of the 21st century. Drawing on extensive field research and interviews in the area, supplemented by analysis of available data, the paper presents a detailed case study of the development and implementation of the Shiyang River Watershed Restoration Plan in the period 2007–15. The case illustrates how conflicting policy objectives of the central state-led conservation project shaped patterns of interaction between local government officials, cadres, and farmers in Minqin County as well as ensuing outcomes and challenges in policy implementation. The study finds that top-level declaration of ecological and social issues in the watershed as a national security issue incentivized local government officials and cadres to overlook the Plan’s provision for local consultation, in favor of meeting binding ecological and economic targets. It contributes to scholarship on environmental authoritarianism, illuminating structural factors and institutional constraints that shape local government officials’ and cadres’ behavior in a centrally administered environmental policy context.     

Desertification evolution prediction for lake area of Minqin oasis based on integration of GIS and cellular automata

The Minqin oasis is surrounded on three sides by the Tengger Desert and the Badanjilin Desert, and it prevents these two deserts from converging. However, in recent years it has become the worst ecological environment in the Lake area due to deficient water resources, continual declines in the groundwater level and quality (increasing mineralization and salination), which are causing increasing desertification. In this study, Landsat Thematic Mapper (TM) remote images from 1992, 1998, 2002, and 2006 of the Lake area of the Minqin oasis are interpreted to analyze the desertification evolution. A combination of an ArcObjects module and a cellular automata model is used to build a model simulating the desertification dynamics; the forecasting accuracy of this model is shown to reach up to 90%. The desertification situation in 2012 is forecasted by this model, and the results showed that, from 2006 to 2012, the green land area will be reduced by 999.92 hm² (1.59 percent of the total oasis area), the desertification land area will be reduced by 3,000.68 hm² (4.78 percent of the total oasis area), and sand land area will increase by 4,000.6 hm² (6.37 percent of the total oasis area). The sand land is predicted to become more widespread, and more than 18% sand land will be distributed in the center of green land in the Lake area. In other words, more and more abandoned green land (ruined farm land) will be transformed into sand land, and this will intensify the desertification.