大气运动可以把土壤甚至沙石拔地而起，形成随处可见的大气颗粒物即气溶胶，直至铺天盖地的沙尘暴，迫使地球表层沙土大搬迁，以至形成诸如中国黄土高原等“沧海桑田”式的全球变化。此乃地球古已有之的重要自然现象［1，2］。20世纪80年代，以Duce为首的大气科学家，开始了太平洋上空的海-气交换（The Sea-Air Exchange，SEAREX）［3］和大西洋上空的大气海洋化学实验（The Atmosphere-Ocean Chemistry Experiment，AEROCE）［4］等有关大气气溶胶的全球范围大尺度研究，揭示了海洋中许多元素如Pb、Al、V、Mn、Zn以及某些碳氢化合物和某些有机合成化合物的来源，发现了来自陆地的大气远距离传输，是比河流入海更重要的途径［5］。亚洲沙漠产生的矿物气溶胶，是北太平洋深海沉积物的重要来源［6］。亚洲的沙尘暴甚至输送到美洲大陆，并为遥感卫星的照片所证实［7］。亚洲沙尘年总量估计为800 Tg［8］，约为全球沙尘总量（1 500 Tg左右）［9，10］的一半，其中400～500 Tg输入北太平洋，240 Tg左右沉降在中国沙漠，73 Tg左右在黄土高原［7］。80年代末，J.H.Martin首先提出了某些大洋海区初级生产力的铁限制假说［11］。G.S.Zhuang等［12］继而提出了大气气溶胶中Fe的远距离输送，是大洋中某些海区生产力的限制因素，并论证了大气和海洋体系中的Fe-S耦合反馈机制［13，14］。以非洲撒哈拉［15］和亚洲沙漠及荒漠化沙地为代表的主要源头，经由沙尘暴长距离传输进入海洋，从而发生海洋表层和低层大气之间的交换过程（SOLAS），已被认为是全球生物地球化学循环的重要途径之一，成为研究全球环境变化及生态危机的重要领域。
尽管在20世纪70—90年代，中国北方多数地区的沙尘暴出现日数少于50—60年代［16］，但是1999年以来，这一趋势发生逆转，沙尘暴频频进攻包括首都北京在内的中国北方广大地区，对环境生态和人体健康带来严重危害，而受到广泛的关注与研究［17-22］。2000年，中国北方连续出现15次沙尘天气，北京发生了直至当时有历史记录以来最大的沙尘暴，总颗粒物浓度达6 000μg·m-3［23］。周秀骥等［24］对2000年春季沙尘暴的动力学特征，作了深入的研究。庄国顺［23］、张仁健［25］、王玮［26］等报道了此次沙尘暴的理化特性，发现沙尘暴气溶胶的污染水平极高，而且粗粒子占绝大部分。2001年又出现18次沙尘，其中4次为大沙尘暴。X.Y.Zhang等［17］的研究表明，2001年亚洲沙尘暴有5条主要通道，而每条通道都路经北京。上述研究大多以总悬浮颗粒物（TSP）为主，未涉及沙尘暴前和沙尘暴后的气溶胶特征变化。2002年3月，北京发生了破历史纪录的特大沙尘暴。本章报道这次特大沙尘暴的总悬浮颗粒物和细颗粒物中的元素和离子组成，论证沙尘暴各个组分的来源，阐述沙尘暴细粒子的重大作用，并通过分析沙尘暴期间及其前后气溶胶中元素和离子的变化特征，证实矿物气溶胶和污染气溶胶之间的相互作用。亚洲沙尘暴同时携带大量的污染物和营养物［Fe（Ⅱ）］到大洋海域，必将对全球生物地球化学循环产生深远的影响。(www.xing528.com)
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