解讀大氣降塵研究進(jìn)展及展望

張然

河北省唐山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 河北唐山 063000

基于空氣動(dòng)力學(xué)視角分析，因?yàn)榇髿饨祲m很容易沉降，其帶有的污染物質(zhì)極易導(dǎo)致近源污染的發(fā)生，而且在風(fēng)力較大時(shí)，大氣降塵還可以在大氣環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間遷移，從而帶來(lái)遠(yuǎn)源污染。因?yàn)榇髿饨祲m不僅會(huì)對(duì)人類(lèi)健康造成威脅，而且會(huì)破壞大氣輻射平衡等，所以得到國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注。

1 簡(jiǎn)析粒度特征

大氣搬運(yùn)過(guò)程中的動(dòng)力環(huán)境和降塵顆粒物粒度構(gòu)成之間的關(guān)系十分密切。通常情況下，沙塵源區(qū)距離較遠(yuǎn)的下風(fēng)方向，在大氣環(huán)境中平均懸浮粉塵粒徑會(huì)越小，又換地方性粉塵要比長(zhǎng)距離搬運(yùn)顆粒的粒徑粗一些。除此之外，地方性粉塵粒度的分布會(huì)受限于源區(qū)物質(zhì)粒度。相比自然源產(chǎn)生的顆粒物，人為源形成的顆粒物會(huì)細(xì)一些?？拷磪^(qū)，因?yàn)榘徇\(yùn)粉塵顆粒的具體表現(xiàn)是跳躍、懸浮和變性跳躍融合的模式，所以降塵粒度會(huì)呈現(xiàn)出分布范圍較寬的特征。大陸所采集的粉塵通常會(huì)含有遠(yuǎn)距離搬運(yùn)物質(zhì)和地方性物質(zhì)二者的混合物，在某些情況下會(huì)致使粒徑分布呈現(xiàn)出雙峰態(tài)。據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)代大氣降塵具體粒度分布特點(diǎn)和黃土尤為相似，這也是證明當(dāng)代降塵屬于地質(zhì)時(shí)期風(fēng)塵活動(dòng)的延續(xù)，雖然持續(xù)進(jìn)行著現(xiàn)代風(fēng)積作用，可是二者在粒度參數(shù)方面存有差異，這可能和黃土化過(guò)程相?；诓煌鞖鈼l件分析，通常因?yàn)榘l(fā)生沙塵天氣時(shí)的風(fēng)速偏大，能夠搬運(yùn)粒徑更粗的顆粒物，所以相比于非沙塵天氣，沙塵天氣降塵粒徑會(huì)相對(duì)偏粗并且分選較差，其也放映出在具體搬運(yùn)中的穩(wěn)定性較差的大氣動(dòng)力環(huán)境。

2 簡(jiǎn)析化學(xué)特征

降塵顆粒物組成元素對(duì)大氣污染進(jìn)行分析的關(guān)鍵手段?，F(xiàn)下研究采用富集因子表示大氣環(huán)境中的元素的分布、富集、傳輸與判定其來(lái)源等，在降塵當(dāng)中的某一元素（EF）明顯大于1 的情況下，則說(shuō)明這一元素在降塵過(guò)程中被富集，受到人為源的主要影響，而富集因子與1 相近的情況下，則說(shuō)明此元素可能源于地殼源。由地殼源而形成的顆粒物中，等元素具備接近相似的濃度—粒度分布，在大氣搬運(yùn)時(shí)，雖然在清除某種大氣過(guò)程針對(duì)某一粒級(jí)具有選擇性大程度清除[1]。可是在每一粒級(jí)與全樣方面，的比值僅是基本維持不變的，通過(guò)這些元素比值能對(duì)粉塵源區(qū)進(jìn)行追蹤。此外，尋找大氣降塵的主要來(lái)源也能通過(guò)判斷降塵顆粒物別的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)，例如人為源形成的大氣粉塵因?yàn)楹腥紵镔|(zhì)，所以顏色相比地殼源粉塵會(huì)更暗。與此同時(shí)，人為源形成顆粒物，其自身磨圓度會(huì)優(yōu)于地殼源形成的顆粒物，一樣來(lái)自地殼源，因?yàn)榻?jīng)過(guò)長(zhǎng)距離搬運(yùn)導(dǎo)致碰撞摩擦，所以這樣顆粒物的磨圓度會(huì)明顯優(yōu)于地方性顆粒物。

3 時(shí)空分布分析

有關(guān)大氣降塵，其屬于揚(yáng)沙、浮塵、沙塵暴等相關(guān)天氣現(xiàn)象的程度反映。所以，大氣降塵的時(shí)空分布情況和沙塵天氣大致相同。在時(shí)間尺度較大層面，降塵頻率會(huì)因?yàn)闅夂蚺c環(huán)境變化而隨之變化。通過(guò)分析歷史時(shí)期 “土雨” 與現(xiàn)代粉塵堆積的實(shí)例表明，大氣降塵頻繁期主要在氣候干冷期間，而低發(fā)期則是氣候的暖濕期。依據(jù)堆積黃土速率進(jìn)行估計(jì)，在地質(zhì)歷史時(shí)期出現(xiàn)的大風(fēng)降塵天氣相比當(dāng)前會(huì)更加頻繁，但也有很多學(xué)者針對(duì)該觀點(diǎn)持有不同觀點(diǎn)。較短的時(shí)間尺度站在年際變化視角，沙塵天氣出現(xiàn)頻率則受風(fēng)能環(huán)境影響較大，近五十年左右，中國(guó)北方絕大部分地區(qū)出現(xiàn)沙塵天氣范圍逐漸縮小，可是在一些沙漠化地區(qū)則呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，這可能受到沙漠化發(fā)展的影響；因?yàn)轱L(fēng)向會(huì)在一定程度上控制沙塵傳輸方向，所有年內(nèi)的沙塵天氣變化和主風(fēng)向變化密切相關(guān)，高發(fā)大氣降塵的季節(jié)通常為春季，其次是夏季次而秋季與冬季發(fā)生概率較低。現(xiàn)階段，在網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)大氣降塵方面仍需加強(qiáng)。在歷史時(shí)期出現(xiàn)的 “雨土” 事實(shí)，能看出大氣降塵在我國(guó)的范圍是從西面的新疆到東面的海濱、北面的內(nèi)蒙、南面的長(zhǎng)江以南，并且在華南地區(qū)也是呈現(xiàn)零星分布，從某種角度來(lái)講靠沙塵源區(qū)越近，降塵量會(huì)越大。雖然在相同景觀內(nèi)，因?yàn)槭艿轿⒌孛蔡攸c(diǎn)的影響使得降塵存在明顯差異也較明顯；如果是不同高度的話，一般降塵會(huì)伴隨高度的提升而呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢(shì)。例如，在2005年針對(duì)新疆和田降塵相關(guān)研究表明，約有93．14%降塵主要集中的高度為70-180cm[2]。

4 問(wèn)題與展望

通過(guò)有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，大氣降塵和環(huán)境因子二者間屬于互相作用、互相影響的反饋關(guān)系。首先，在空間范圍內(nèi)，局地或者地形尺度特別是城區(qū)與其相近地區(qū)的大氣降塵研究獲得一定進(jìn)展，但是在區(qū)域尺度仍需進(jìn)一步完善，而且研究進(jìn)展滯緩，即未形成網(wǎng)絡(luò)化的大氣降塵監(jiān)測(cè)。其次，有關(guān)時(shí)間尺度，有關(guān)古環(huán)境研究主要是第四紀(jì)于晚更新世的地質(zhì)歷史時(shí)代的環(huán)境演變和氣候變化，但是現(xiàn)代過(guò)程重點(diǎn)關(guān)注大氣降塵在時(shí)空上的分布規(guī)律，二者缺少必要的時(shí)間尺度銜接，時(shí)間段大約在近50-100 年左右。與此同時(shí)，兩個(gè)過(guò)程也難以進(jìn)行對(duì)照。即使部分研究人員提出相似現(xiàn)代過(guò)程對(duì)古環(huán)境歷史存在的缺失進(jìn)行彌補(bǔ)?？墒?，因?yàn)槿鄙偌?xì)致的現(xiàn)代大氣降塵信息數(shù)據(jù)，局限針對(duì)降塵變化實(shí)質(zhì)的理解。但是這對(duì)大氣降塵過(guò)程的科學(xué)解釋、分析氣候變化、大氣降塵和人類(lèi)活動(dòng)關(guān)系尤為重要，其應(yīng)是未來(lái)我國(guó)的研究方向[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，針對(duì)非沙塵天氣降塵與干降塵方面的研究相對(duì)較少，我國(guó)主要傾向于沙塵天氣降塵與濕降塵的研究?？墒峭ㄟ^(guò)研究干降塵，對(duì)于揭示沙塵傳輸以及沉降機(jī)制更加有力，并且非沙塵天氣降塵針對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響也是有目共睹的。因此，在未來(lái)針對(duì)大氣降塵的研究應(yīng)進(jìn)一步加大在非沙塵天氣降塵與干降塵方面的力度。