中国大气降尘地域性分布特征研究

王明仕，李晗，王明娅，曹宁，宋党育

中国大气降尘地域性分布特征研究

王明仕，李晗，王明娅，曹宁，宋党育

河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454003

为了研究中国大气降尘量的地域性分布特征，探讨大气降尘的影响因素，文章以中国大气降尘研究为基础，汇总近20年25个行政区44个地区的降尘量数据，以10 t·km-2·month-1为间隔首次划分降尘区间，为中国降尘量标准的制定提供参考。中国大气降尘现有研究多集中在东北部、中东部地区以及西北沙漠地区，降尘量整体分布为北方高于南方，西部多于东部。除涉及强沙尘暴袭击区域外，现有研究区域的降尘量算术平均值为14.73 t·km-2·month-1，53.7%的研究区域降尘量小于该平均值。降尘量少于20 t·km-2·month-1的地区多集中于沿海地区、长江中下游地区以及东北平原地区，此类地区多为旅游景区和重要的商品粮产地，植被覆盖率较高，水土保持性能良好，且不易有较大的风沙侵袭；华北平原地区、内蒙古高原地区和准噶尔盆地一带降尘量相对偏高，此类区域多为重工业区，发展经济的同时造成了不同程度的环境污染和资源掠夺；降尘量最大的地区位于塔里木盆地一带，最大值为2915.96 t·km-2·month-1，属于沙尘暴多发区。大气降尘量虽会在一定程度上受到经济发展、工业布局、能源结构的影响，但更多的是因为其地域性差异而造成降尘量不同。中国现有的各地降尘量的数据较少，且研究区多位于城市等人类活动中心，更多地区的降尘量尚需要进一步研究。

中国；大气降尘；降尘量；沙尘暴

大气降尘是指依靠自身重力作用可以沉降到地面上的颗粒物，其粒径一般大于10 µm（王赞红，2003）。降尘可以附着在景观表面，不但使观瞻受到影响，而且粉尘受潮后其内酸性物质可渗入石刻景区的岩石表层，加速石刻风化，使石刻景观出现裂缝脱落（马红和张晓红，2007），壁画类景观褪色的现象（屈建军等，1992）。来自远源沙尘暴产生的降尘可携带大量细菌，对人体健康产生危害（吴东辉等，2003），甚至改变大气辐射平衡（Tegen和Fung，1994）。覆盖在植物叶片表面的降尘影响叶片的光合作用（李巧云等，2012），沉降到地面的降尘改变土壤性质（Haapala等，1996；罗娜娜等，2013）。沉积的大气降尘可对土壤水盐运移造成影响（李生宇等，2009），增加城市供水的污染率（董小林和曹广华，2006）。可见，大气降尘对当地环境甚至全球环境都有重要的影响。

20世纪初，各国环境保护部门开始大气降尘的监测工作，部分国家已制定严格的降尘标准，大多集中在3～10 t·km-2·month-1之间（Vallack和Shillito，1998）。中国暂无明确、统一的评价标准，或以本城市清洁对照点+3 t·km-2·month-1为标准（南方城市），或+7 t·km-2·month-1作为暂定限值（北方城市）（张灿等，2010）；也有根据本省情况统一制定一个标准值进行评价；此外还有湖北省、河南省（潘骏等，2007）等部分省份未制定评价标准。

目前中国大气降尘研究主要集中在西北部和东南部的局部地区，未对全国范围做出整体研究，全国评价也尚未形成，因此研究中国大气降尘的地域性分布特征，探讨大气降尘的影响因素，具有重要的科学意义和现实意义。

1 数据来源与研究方法

为了探讨中国各地区大气降尘的地域性分布特征，文中汇总了近20年内国内多项研究中部分城市或地区的降尘量数据，如表1所示。

从上表可以看出，中国现有的关于降尘量的研究多数集中在东北部、中东部地区以及西北沙漠地区，对西南部中等城市降尘的研究较少。整体看来，中国整体降尘量分布为北方高于南方，西部多于东部。

上表的44个数据共涉及25个省级行政区。44个数据最大值与最小值相差甚远，其中最小值为西南部的贵州省荔波县，该地区样点位于森林茂密的国家自然保护区内，植被覆盖率常年维持在较高水

平（唐杨等，2013），因此降尘量仅为0.3558 t·km-2·month-1；数据的最大值为西北部的新疆和田，月降尘量高达2915.96 t·km-2·month-1，该地区位于塔里木盆地，风沙较大，属于沙尘暴高发区。

表1 中国部分城市或地区大气降尘量Table 1 The fall dust content of some cities or regions in China (t·km-2·month-1)

2 结果与分析

2.1划分降尘区间

由于中国尚未有统一降尘标准，因此本研究只做降尘量的定性分析。为了能够更直观地看到降尘量的分布，文中将44个降尘量数据分为4个区间，见表2。考虑到国外的降尘标准大多位于3～10 t·km-2·month-1之间（Vallack和Shillito，1998），我们试图将降尘区间以5 t·km-2·month-1为间隔。然而由于数据有限且地区分布不均，为方便探讨，故将以10 t·km-2·month-1为间隔划分降尘区间。

表2 降尘区间的划分Table 2 Division of some intervals of dust fall

44个数据中，70%介于0～20 t·km-2·month-1之间。在此范围以上的地区多为沙尘暴多发区。由于和田、铁干里克和尉犁地区的降尘涉及强沙尘暴的袭击，没有全国整体降尘的代表性，因此在去除这3个地区后，41个城市或地区的降尘量算术平均值为14.73 t·km-2·month-1，位于区间二。其中，41个数据中53.7%的地区降尘量小于该平均值。

2.2各降尘区间的地域性分布特征

为了研究各地区降尘量的地域性分布特征，我们按上述降尘区间的划分方法，在地图上将各区间代表的区域加以划分。区域划分如图1所示。

从图中我们不难发现，位于降尘区间一的地区主要为沿海地区，如青岛、大亚湾等；长江中下游地区，如荆门、南昌等；以及植被覆盖率较高地区，如荔波、松嫩平原等。此区间的地区大多为旅游景区或中国重要的商品粮产地，植被覆盖率普遍较高，水土保持性能良好，且不易有较大的风沙侵袭，因此降尘量较少。

位于降尘区间二的地区主要是东部沿海地区，如杭州、南京等；以及东北平原地区如长春、营口等。此类地区多为中国重工业区，发展经济的同时造成了不同程度的环境污染和资源掠夺。此类地区的大气降尘多为建筑粉尘、工业粉尘和燃煤粉尘等。

位于降尘区间三以及降尘区间四的地区可分为以下几个区域：（1）位于塔里木盆地的城市，如和田、铁干里克等；（2）位于准噶尔盆地一带，如乌鲁木齐等；（3）位于内蒙古高原，如呼和浩特等；（4）坐落于华北平原的城市，如保定、石家庄等。究其原因可与中国沙尘暴多发区联系分析。中国有两大沙尘暴多发区，第一个多发区在西北地区，主要集中在三片，即塔里木盆地周边地区，吐鲁番-哈密盆地经河西走廊、宁夏平原至陕北一线和内蒙古阿拉善高原、河套平原及鄂尔多斯高原；第二个多发区在华北，赤峰、张家口一带（温洋，2013）。不难发现，位于区间三和区间四的地区均为沙尘暴多发区，这也就解释了为什么和田地区、铁干里克地区每平方公里的月降尘量高达数百甚至数千吨。相比较而言，由于华北平原接近中部，其沙源与内蒙古高原和华北平原上游干涸河道有关，远远不及塔里木盆地的沙源丰富，因此其降尘量与塔里木盆地和准噶尔盆地相差甚远。由于塔里木盆地和准噶尔盆地的尘暴沙源丰富，在冬春季节由于干旱区降水甚少，地表异常干燥松散，抗风蚀能力很弱，在有大风刮过时，就会将大量沙尘卷入空中，形成大量降尘。然而，距离塔里木盆地不远处，位于新疆省北部的奎屯市，由于地下水资源较南疆丰富，且多年来坚持植树造林等多项措施，植被覆盖率较高，其降尘量月均值小于10 t·km-2·month-1。

图1 中国部分城市或地区降尘量分布Fig. 1 The distribution of dust fall in part cities or regions in China

3 讨论

大气降尘来源广泛，易受气象因素的影响（李晋昌和董治宝，2010），研究区当地的自然天气现象、人为活动直接造成降尘量的差异；即使在人为活动较少的沙尘影响区，由于地面风场特征和沙尘

特征等因素的影响（夏敦胜等，2007）也会造成降尘量的不同，因此降尘量的分布存在复杂的地域性特征差异。文中所使用的数据多位于城市等人类活动中心，中国台湾、海南以及西藏等地区的降尘数据目前尚属空白，有关全国降尘量分布规律仍有待进一步研究探讨。

4 结论

（1）除涉及强沙尘暴袭击区域外，现有研究区域的降尘量算术平均值为14.73 t·km-2·month-1，53.7%的研究区域降尘量小于该平均值。

（2）降尘量少于20 t·km-2·month-1的地区多集中于沿海地区、长江中下游地区以及东北平原地区；华北平原地区、内蒙古高原地区、和准噶尔盆地一带降尘量相对偏高；降尘量最大的地区位于塔里木盆地一带，最大值2915.96 t·km-2·month-1。

（3）大气降尘量虽会在一定程度上受到经济发展、工业布局、能源结构的影响，但更多的是因为其地域性差异而造成降尘量不同。由于现有关于各地降尘量的数据较少，因此降尘区域的划分主观性较大，有待进一步研究。

致谢：

感谢毛宇翔博士对本文提供的建设性意见。

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Study on the Regional Distribution of Dust Fall in China

WANG Mingshi, LI Han, WANG Mingya, CAO Ning, SONG Dangyu
Institute of Resource and Environment, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454003, China

In order to elucidate the distribution characteristics and influence factors of dust fall in China, 44 dust fall contents of 25 administrative regions in the recent 20 years summarized. For the first time, China was divided into dust fall regions at 10 t·km-2·month-1interval. Current researches on dust fall in China focused on the northeast, east midlands and northwest desert area. In general, dustfall in the south was higher than that in the north, and the west higher than the east. Except the strong sandstorm areas, the arithmetic mean value of dust fall in the existing research areas was 14.73 t·km-2·month-1, with 53.7% of the research area less than the average. The dust fall less than 20 t·km-2·month-1was mainly loctaed in the coastal areas, the middle and lower reaches of the Yangtze river region and the northeast plain. Such areas are tourism areas or important commodity grain producing areas, with high vegetation coverage rate, good water and soil conservation performance, and seldom sand invasion. The regions with heavy dust fall included the north China plain area, Inner Mongolia plateau and Junggar basin. These regions are heavily industrialized, with environment polluted and resources over exploited. The highest dust fall, with a maximum value of 2915.96 t·km-2·month-1, was found in the sandstorm prevailing Tarim basin. The huge difference in dust fall is mainly determined by regional difference, and to a less extent affected by economic development, industrial layout and energy structure. . The areas currently studied in terms of dust fall are mainly located in cities, i.e. centers of human activities, leaving many regions untouched, which need to be studied in the future.

China; dust fall; content; sandstorm

X16

A

1674-5906（2014）12-1933-05

国家自然科学基金项目（41073075）；河南理工大学杰出青年基金项目（J 2013-06）

王明仕（1978年生），男，副教授，博士，硕士生导师，研究方向为环境地球化学。E-mail: mingshiwang@hpu.edu.cn

2014-09-30

王明仕，李晗，王明娅，曹宁，宋党育. 中国大气降尘地域性分布特征研究[J]. 生态环境学报, 2014, 23(12): 1933-1937. WANG Mingshi, LI Han, WANG Mingya, CAO Ning, SONG Dangyu. Study on the Regional Distribution of Dust Fall in China [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(12): 1933-1937.