中国大气气溶胶分布特征及沙尘源区

大气气溶胶按其来源，可分为天然源气溶胶和人为源气溶胶；按其生成途径，又可分为以微粒形式直接从发生源进入大气的一次气溶胶，和在大气中由一次污染物经化学转化而生成的二次气溶胶。它们可以来自被风扬起的沙漠或表层土壤的沙尘、由海水溅沫蒸发而成的海盐颗粒、火山爆发的散落物以及森林燃烧的烟尘等天然源；也可以来自诸如煤等化石燃料或生物质的燃烧，用于交通运输的机动车、轮船和飞机的排放以及各种工业排放的烟尘等人为污染源。在中国北部和西北地区，每年春季常发生沙尘暴［1-5］，那就是大气气溶胶的最典型的天然源。来自沙漠和干旱／半干旱地区的表层土，被所经过的气团冷锋的大风卷入空中［6-8］，并传输到下风向地区。大量沙尘被传送到中国东部和东南部［9-11］、韩国［12，13］、日本［11 15］、北太平洋，甚至可传送到北美地区［7，16，17］。沙尘在其长途传输中，与沿途各地排放的污染物气溶胶混合并相互作用，进而被沙尘携带，一同传输到全球其他地区。沙尘长距离传输在全球生物地球化学循环以及全球变化中的重要作用，受到广泛关注。显然，大气污染问题不只是中国本地的问题，而是区域性乃至全球性的环境问题［18，19］。

中国对大气气溶胶至今进行了几十年的监测和研究，尚未见中国大气气溶胶全国性整体分布的报道。以下根据现有的气溶胶数据，用铝（Al）、钠（Na）和硒（Se）分别作为地壳源、海洋源和污染源的特征元素，描述中国地壳源、海洋源和污染源气溶胶的大尺度分布特征，提出中国气溶胶分布的基本模式。

图2-1是本章采用的大气气溶胶中元素浓度数据所代表的各采样点的地理位置，一共有中国18个城市以及韩国、日本的5个城市和地区，其中有处于内陆的城市，如兰州，也有处于海洋中的小岛，如韩国济州岛；有处于人口稀疏的边远地区，如西藏泽当，也有人口密集的中国特大城市，如北京；有处于沙尘暴源区附近的大西北，如乌鲁木齐，也有处于东南沿海的城市，如香港。

表2-1列出了各个采样点大气气溶胶中的元素浓度数据。此文中所用的所有这些特征数据，有的来自文献，有的是合作者尚未发表的，有的则是我们自己的监测数据。这些数据大都采用中子活化（instrumental neutron activation analysis，INAA）、等离子体光谱（inductively coupled plasma，ICP）、X射线荧光光谱（X-ray fluorescence，XRF）等分析方法得到。每个采样点的特征元素数据，由若干样品的平均值计算而得。用于统计的样品数目有2个（泽当）到448个（北京）不等。

图2-1　采样点分布图（彩图见下载文件包^[1]）

表2-1　各采样点大气气溶胶中的元素浓度(www.xing528.com)

**E+或E-后跟数值，表示10的正或负多少次方，这是计算机数据输出中约定的数值表示方法。字母E有时也可小写，意思一样。

（续表）

用Al代表地壳源，用Na代表海洋源，用Se代表污染源，每个采样点的元素数据显示了其所代表地区的大气气溶胶的基本特征和主要来源。虽然这些特征数据源自不同实验室的不同类型气溶胶样品（TSP或PM 10），采用不同分析方法，采样时间也跨越了20年，但比较分析这些数据，还是揭示了中国大气气溶胶大尺度的空间分布特性。