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地球环境研究所在定量区分城市粉尘气溶胶自然源与人为源贡献研究取得新进展
2019-01-28| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

  随着人类经济活动和生产的迅速发展,城市大气气溶胶污染日趋严重,对生态系统、人类生存以及健康发展等产生了巨大影响,近年来已经成为研究全球气候变化和区域大气环境污染的重点。城市粉尘由自然源和人为源组成,其中自然来源影响范围广泛,可造成沙尘暴、扬沙、浮沉等天气;人为活动产生的粉尘则主要影响局地环境,但对城市的影响更为严重和持久,且含有浓度较高的有毒金属污染物及有机污染物。因此,定量区分城市粉尘气溶胶中自然源和人类源的特征及相对贡献率,可为城市污染的研究及治理,改善环境质量提供有效科学依据。 

  前人对东亚地区城市粉尘的研究,主要集中在沙尘暴、城市土壤、城市街道尘埃、可吸入颗粒物等短期现代过程研究,且这些研究多局限在一定的范围或单一城市,缺乏对城市粉尘中自然源及人为源从源到汇的综合性、长时间的系统研究。   

  lovebet体育|爱博|lovebet爱博体育官网孙有斌研究员团队,连续采集了西安市2009-2014年大气降尘样品,结合东亚自然粉尘源区(巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、蒙古戈壁中西部、塔克拉玛干沙漠和青藏高原)表土,西安市街道尘以及电厂飞灰和汽车尾气等人为污染源展开系统研究。结果表明,西安市大气降尘样品的磁化率和粉尘通量具有明显的季节性变化特征;通过对磁化率和通量的对比以及计算,发现人为源和自然源贡献率也存在明显的季节性变化特征,其中人为源贡献在春季最低,秋季最高。扫描电镜及能谱分析显示,人为源和自然源磁性矿物具有明显的形态学和矿物学特征,人为源磁性矿物以表面不光滑的碎屑状、聚合体状、球形以及气孔状颗粒为主,且含有人为活动的标志性元素SCrCuZnNiMn等;而自然源磁性矿物多为表面光滑的碎屑状颗粒,不含人为活动标志性元素。   

  这种结合长期监测与多学科交叉的方法有效的辨识了远源自然粉尘和局地人为粉尘特征,并对两个端元贡献率进行了定量估算。  

  该成果于121日发表于《Atmospheric Chemistry and Physics》杂志上(Haijiao Liu, Yan Yan, Hong Chang et al., Magnetic signatures of natural and anthropogenic sources of urban dust aerosol. Atmos. Chem. Phys., 19, 731-745, 2019. https://doi.org/10.5194/acp-19-731-2019) 

  该工作得到了国家重点研发计划、黄土与第四纪地质国家重点实验室的支持。 

  论文链接:https://www.atmos-chem-phys.net/19/731/2019/ 

  数据链接:paleodata.ieecas.cn/index.aspx 

  

  1.利用通量(a)及磁化率(b)计算的人为贡献。从下到上依次为:(a)大气降尘粉尘通量(粉色)及其背景值(黑色)、月平均通量(蓝色)及其背景值、局地人为粉尘的月平均贡献(红色)及其标准偏差(灰色区域);(b)大气降尘磁化率值(蓝色)、自然源区磁化率平均值(绿色虚线)、月平均磁化率(暗红色)、街道磁化率平均值(橙色虚线)、局地人为粉尘的月平均贡献(紫色)及其标准偏差(灰色区域)。 

2.街道尘(a)、高磁化率大气降尘(b)、低磁化率大气降尘(b)的扫描电镜图像及能谱分析(d)。从左到右,颗粒形态依次为自然源的表面相对光滑的碎屑状颗粒、人为源的表面不光滑棱角状颗粒、聚合体、球形和多孔结构。

 


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