格尔木地区沙尘气溶胶理化特征及其来源分析

发布时间：2018-02-27 18:38

本文关键词： 格尔木沙尘气溶胶铁氧化物可溶性离子元素分析　出处：《南京师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：沙尘气溶胶通过影响大气辐射、大气化学、云和降水过程,改变地-水-气系统内部的辐射能量收支和水循环,对全球气候以及环境变化产生巨大影响。对沙尘气溶胶理化特性和来源的研究不仅有助于深入理解沙尘气溶胶产生、传输机制及环境效应,而且对于现代沙尘的防治具有重要意义。格尔木位于青藏高原北部,柴达木盆地南缘,属高原大陆性气候,受沙尘活动影响严重。深入研究格尔木沙尘气溶胶的理化特征及其来源,既有利于了解青藏高原北部地区沙尘气溶胶的传输过程,也能认识人类活动对气溶胶的影响。本论文分别从沙尘气溶胶的铁氧化物、可溶性离子、常量元素、微量元素和稀土元素(REEs)几个方面,研究格尔木在沙尘与非沙尘期间沙尘气溶胶的理化特征,并分析沙尘气溶胶理化特征在不同季节和不同天气条件下的异同点,选择合适的理化指标进行示踪,以判断格尔木地区沙尘气溶胶的不同来源。本研究主要获得以下结论：(1)格尔木大气中沙尘气溶胶的质量浓度较大,大气沙尘活动较为严重。其中春季沙尘浓度最大,夏季次之,冬季最低。对比沙尘气溶胶浓度与各气象因子,发现沙尘气溶胶质量浓度与大气能见度呈明显的负相关,沙尘浓度在冬、春季节与风速呈正相关,而夏季由于大风天常伴有降水,沙尘浓度与风速的相关性不明显。(2)格尔木地区沙尘气溶胶的漫反射光谱分析显示该地区沙尘气溶胶的漫反射光谱一阶导数曲线在435nm和560nm处存在两个明显的特征峰,分别指示赤铁矿(Hm)和针铁矿(Gt)两种铁氧化物的相对含量。针铁矿和赤铁矿特征峰值的变化与可见光中各颜色的反射率的变化显著相关。且赤铁矿和针铁矿的一阶导数特征值与沙尘气溶胶样品中的铁含量呈明显的正相关,指示铁氧化物含量对沙尘气溶胶的辐射强迫产生重要影响。不同地区样品中沙尘气溶胶赤铁矿一阶导数特征值及Hm/Gt比值有明显差异,表明Hm一阶导数特征值和Hm/Gt比值具有较强的源区指示意义。(3)格尔木沙尘气溶胶中各可溶性离子相关性分析显示Na+和Cl-无论是沙尘期间还是非沙尘期间,都存在很好的相关性,相关系数r高达0.95,表明沙尘气溶胶中离子结合形式主要是NaCl。而其他离子如Ca2+, Mg2+, Cl-, Na+, SO42-在沙尘期间的相关性较好,显示沙尘期间气溶胶中可溶性部分的主要成分是NaCl-、CaSO4、Na2SO4、CaCl2、MgCl2。沙尘期间K+和Na+相关性较好,说明两者具有同源性,结合柴达木盆地盐湖广泛分布特点,推测沙尘期间气溶胶中这些离子可能主要来源于盐湖区。而夏季非沙尘期间K+浓度高可能主要是由于以秸秆焚烧为主的生物质燃烧导致。Ca2+主要是地壳源。通过对主要离子SO42-和NO3-的进一步分析,显示SO42-在沙尘期间与TSP比值稳定在4.01%左右,NO3-浓度与TSP浓度呈明显正相关,推测SO42-和NO3-主要来源于沙漠地表土壤,但在非沙尘期间两者受到人为污染源的影响较大。(4)格尔木地区沙尘气溶胶中常量元素浓度依次为AlCaFeMgKNa,其中元素Ca在TSP中所占比值为7.08%,与柴达木盆地地表物质中Ca的浓度一致。元素Al在TSP中的百分含量接近上地壳的平均丰度,但非沙尘期间Al/TSP的值高于沙尘期间。对格尔木沙尘气溶胶的元素浓度做富集因子分析和主成分分析,表明格尔木沙尘气溶胶中常量元素(如：Al、Ca、Fe等)和大部分微量元素(如：Ga、Rb、Si、Ti、V、Cr等)主要来源于地壳物质,而同时Pb、Zn、Ni、Cu等污染元素在沙尘气溶胶中富集,且主成分分析指出这些污染元素可能主要来源于人为污染排放,如机动车尾气排放、工业排放以及燃煤污染等。(5)格尔木沙尘气溶胶的稀土元素分布模式属于轻稀土富集,右倾斜型模式。沙尘期间REEs分布模式与UCC相似,且不同日期的REEs分布模式区别不大,这是由于沙尘在传输过程经过了充分的混合。主要REEs特征参数的示踪分析显示,格尔木沙尘期间沙尘气溶胶的REEs参数特征值与柴达木盆地表土、青藏高原东部表土和塔克拉玛干沙漠表土细颗粒类似,说明格尔木沙尘期间除了受到近源的柴达木盆地和青藏高原东部的影响,同时也受到其西部的塔克拉玛干沙漠的远距离传输的影响。REEs特征参数与巴丹吉林沙漠差别较大表明格尔木受到其东北部沙尘源区的影响较小。
[Abstract]:In this paper , the physical and chemical characteristics of sand - dust aerosol in the northern part of Qinghai - Tibet Plateau are studied . ( 3 ) The correlation analysis of soluble ions in the dust aerosol shows that Na + and Cl - whether during the dust - dust period are also good correlation , the correlation coefficient r is up to 0.95 , indicating that the main components of the soluble fraction in the aerosol are NaCl - , CaSO4 , Na2SO4 , CaCl2 , MgCl2 . During the dust period , the main components of the soluble fraction are NaCl - , CaSO4 , Na2SO4 , CaCl2 and MgCl2 . ( 4 ) The concentration of major elements in the sand - dust aerosol is AlCaFeMgKNa , in which the ratio of elements Ca to TSP is 7.08 % , which is consistent with the concentration of Ca in the surface matter of Qaidam Basin .

【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X513

【参考文献】