【摘要】：内蒙古西部区域沙漠广布、风沙活动强烈、沙尘事件频发是我国重要的输沙走廊,强烈的风沙活动使大量矿物沙尘进入大气,并被远距离输送到东亚、北美等地,对这些区域生态、环境和人类健康产生重要影响。多年来在沙尘暴及源区示踪研究方面,已经形成了一系列较系统的、完整的、定量的研究与监测方法,并在全球尺度沙尘源及沙尘传输路径等方面取得了一定成绩,但对沙尘源区中小尺度风蚀地表沙尘释放及传输过程认识不清,此类研究鲜有报道。沙漠内部风蚀地表沙尘释放与传输过程作为风沙学、大气环境科学等研究领域的核心科学问题,在地球系统模式中具有不确定分量模式特征,是当前全球气候变化研究的热点和难点。本论文主要针对上述问题,以内蒙古西部输沙走廊为研究区域,通过对研究区构造地貌、表土质地组成、土地覆被变化、近地表沙尘活动、风能环境,典型地表风蚀粒谱变化、风蚀强度和PM10沙尘释放率,地表PM10稀土元素空间分异特征等多项指标的野外调查和室内实验的基础上,初步分析内蒙古西部输沙走廊的主要沙尘释放源和沙尘传输过程。研究区地貌、表土质地组分、土地覆被变化、风沙活动等数据分析表明:沙漠地表粉尘粘土组分含量低(粉沙组分含量10%,粘土组分含量5%),沙尘释放潜能较弱,但其被释放潜能较高的冲洪积戈壁、干涸河床、湖泊等高粉尘粘土组分(粉沙组分含量40%-65%,粘土组分含量15%-43%)的地表所环绕或镶嵌。在频发的局地扬沙过程中,这些富含粉尘的地表释放沙尘不断给沙漠地表补给细颗粒组分,为沙漠区域大尺度沙尘过程发生提供了丰富的物质基础。阿拉善高原为高风能环境,沙尘过程频发,在主导西风和西北风作用下,向下风向、低风能环境的河套灌区和鄂尔多斯等区域输送了大量细粉尘微粒。2000年以来,大于250mm降雨量带内林草化覆被面积迅速增加,沙漠化逆转显著,不仅减弱了地表风蚀,同时加强了干湿降尘过程,有助于主导下风向区域土壤形成、生态修复走向良性循环过程。典型地表风蚀沙尘释放过程观测表明:风沙活动过程中,阿拉善绿洲退化地表风蚀悬移粒径上限的平均值为(d=0.073mm),观测期内平均风蚀强度较大(Ir=17.21 kg day~(-1)m~(-2)),PM10沙尘释放率高(QPM10=2.43 kg day~(-1)m~(-2)),为研究区的强沙尘释放源;阿拉善戈壁和边缘沙漠地表风蚀悬移粒径上限的平均值分别为(d=0.113 mm)和(d=0.102 mm),观测期内地表风蚀强度分别为(Ir=37.01kg day~(-1)m~(-2))和(Ir=37.62 kg day~(-1)m~(-2)),沙尘释放率分别为(QPM10=0.82 kg day~(-1)m~(-2)),和(QPM10=0.68 kg day~(-1)m~(-2)),为研究区的较强沙尘释放地表;毛乌素沙地,受地表植被覆盖影响,以大风输沙过程为主,地表风蚀悬移粒径上限平均值为(d=0.147mm),区域地表平均风蚀强度和沙尘释放量极低(Ir:0.44 kg day~(-1)m~(-2),QPM10:0.04 kg day~(-1)m~(-2)),为弱沙尘释放源区。不同景观地表PM10稀土元素(REE)经太古宙页岩(PAAS)、上层陆壳(UCC)和球状陨石(CH)标准化处理后,稀土元素分布模式、示踪元素比值以及比值对具有高度一致性,表明研究区PM10组分具有同源性特征,且各景观地表PM10稀土元素含量沿主导风向有明显的增加趋势。PM10 REE含量在额济纳旗冲洪积地表及周边绿洲退化地,巴丹吉林沙漠边缘及边缘戈壁地、腾格里沙漠边缘及边缘戈壁地表,库布齐沙漠东部、毛乌素沙地地表中的平均含量分别为181.649μg·g~(-1),198.159μg·g~(-1),209.506μg·g~(-1)和238.55μg·g~(-1)。PM10组分稀土元素含量空间上的差异性与地表风蚀沙尘释放过程观测结果具有高度一致性,即在细粉尘组分含量高,粉尘释放能力强的盐湖和绿洲退化地表REE含量最低;在主导风向上沙尘内循环过程频繁的巴丹吉林沙漠及边缘戈壁地表和腾格里沙漠及边缘戈壁地表REE含量略有增加;地表林草覆被较好、风沙活动较弱的库布齐沙漠东部及毛乌素沙地地表REE元素含量显著增高。
【学位授予单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S157.1
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