解读大气降尘研究进展及展望

张然

河北省唐山生态环境监测中心 河北唐山 063000

基于空气动力学视角分析，因为大气降尘很容易沉降，其带有的污染物质极易导致近源污染的发生，而且在风力较大时，大气降尘还可以在大气环境中长时间迁移，从而带来远源污染。因为大气降尘不仅会对人类健康造成威胁，而且会破坏大气辐射平衡等，所以得到国内外许多专家学者的关注。

1 简析粒度特征

大气搬运过程中的动力环境和降尘颗粒物粒度构成之间的关系十分密切。通常情况下，沙尘源区距离较远的下风方向，在大气环境中平均悬浮粉尘粒径会越小，又换地方性粉尘要比长距离搬运颗粒的粒径粗一些。除此之外，地方性粉尘粒度的分布会受限于源区物质粒度。相比自然源产生的颗粒物，人为源形成的颗粒物会细一些。靠近源区，因为搬运粉尘颗粒的具体表现是跳跃、悬浮和变性跳跃融合的模式，所以降尘粒度会呈现出分布范围较宽的特征。大陆所采集的粉尘通常会含有远距离搬运物质和地方性物质二者的混合物，在某些情况下会致使粒径分布呈现出双峰态。据相关研究表明，当代大气降尘具体粒度分布特点和黄土尤为相似，这也是证明当代降尘属于地质时期风尘活动的延续，虽然持续进行着现代风积作用，可是二者在粒度参数方面存有差异，这可能和黄土化过程相。基于不同天气条件分析，通常因为发生沙尘天气时的风速偏大，能够搬运粒径更粗的颗粒物，所以相比于非沙尘天气，沙尘天气降尘粒径会相对偏粗并且分选较差，其也放映出在具体搬运中的稳定性较差的大气动力环境。

2 简析化学特征

降尘颗粒物组成元素对大气污染进行分析的关键手段。现下研究采用富集因子表示大气环境中的元素的分布、富集、传输与判定其来源等，在降尘当中的某一元素（EF）明显大于1 的情况下，则说明这一元素在降尘过程中被富集，受到人为源的主要影响，而富集因子与1 相近的情况下，则说明此元素可能源于地壳源。由地壳源而形成的颗粒物中，等元素具备接近相似的浓度—粒度分布，在大气搬运时，虽然在清除某种大气过程针对某一粒级具有选择性大程度清除[1]。可是在每一粒级与全样方面，的比值仅是基本维持不变的，通过这些元素比值能对粉尘源区进行追踪。此外，寻找大气降尘的主要来源也能通过判断降尘颗粒物别的性质实现，例如人为源形成的大气粉尘因为含有燃烧物质，所以颜色相比地壳源粉尘会更暗。与此同时，人为源形成颗粒物，其自身磨圆度会优于地壳源形成的颗粒物，一样来自地壳源，因为经过长距离搬运导致碰撞摩擦，所以这样颗粒物的磨圆度会明显优于地方性颗粒物。

3 时空分布分析

有关大气降尘，其属于扬沙、浮尘、沙尘暴等相关天气现象的程度反映。所以，大气降尘的时空分布情况和沙尘天气大致相同。在时间尺度较大层面，降尘频率会因为气候与环境变化而随之变化。通过分析历史时期 “土雨” 与现代粉尘堆积的实例表明，大气降尘频繁期主要在气候干冷期间，而低发期则是气候的暖湿期。依据堆积黄土速率进行估计，在地质历史时期出现的大风降尘天气相比当前会更加频繁，但也有很多学者针对该观点持有不同观点。较短的时间尺度站在年际变化视角，沙尘天气出现频率则受风能环境影响较大，近五十年左右，中国北方绝大部分地区出现沙尘天气范围逐渐缩小，可是在一些沙漠化地区则呈现增加趋势，这可能受到沙漠化发展的影响；因为风向会在一定程度上控制沙尘传输方向，所有年内的沙尘天气变化和主风向变化密切相关，高发大气降尘的季节通常为春季，其次是夏季次而秋季与冬季发生概率较低。现阶段，在网络化监测大气降尘方面仍需加强。在历史时期出现的 “雨土” 事实，能看出大气降尘在我国的范围是从西面的新疆到东面的海滨、北面的内蒙、南面的长江以南，并且在华南地区也是呈现零星分布，从某种角度来讲靠沙尘源区越近，降尘量会越大。虽然在相同景观内，因为受到微地貌特点的影响使得降尘存在明显差异也较明显；如果是不同高度的话，一般降尘会伴随高度的提升而呈现逐渐递减的趋势。例如，在2005年针对新疆和田降尘相关研究表明，约有93．14%降尘主要集中的高度为70-180cm[2]。

4 问题与展望

通过有关研究发现，大气降尘和环境因子二者间属于互相作用、互相影响的反馈关系。首先，在空间范围内，局地或者地形尺度特别是城区与其相近地区的大气降尘研究获得一定进展，但是在区域尺度仍需进一步完善，而且研究进展滞缓，即未形成网络化的大气降尘监测。其次，有关时间尺度，有关古环境研究主要是第四纪于晚更新世的地质历史时代的环境演变和气候变化，但是现代过程重点关注大气降尘在时空上的分布规律，二者缺少必要的时间尺度衔接，时间段大约在近50-100 年左右。与此同时，两个过程也难以进行对照。即使部分研究人员提出相似现代过程对古环境历史存在的缺失进行弥补。可是，因为缺少细致的现代大气降尘信息数据，局限针对降尘变化实质的理解。但是这对大气降尘过程的科学解释、分析气候变化、大气降尘和人类活动关系尤为重要，其应是未来我国的研究方向[3]。

5 结语

现阶段，针对非沙尘天气降尘与干降尘方面的研究相对较少，我国主要倾向于沙尘天气降尘与湿降尘的研究。可是通过研究干降尘，对于揭示沙尘传输以及沉降机制更加有力，并且非沙尘天气降尘针对环境造成的负面影响也是有目共睹的。因此，在未来针对大气降尘的研究应进一步加大在非沙尘天气降尘与干降尘方面的力度。