沙尘在长途传输途中,不但携带了大量的矿物元素,而且混合了沿途排放的相当数量的污染物。污染元素更多地与沿途或本地污染源的排放有关,因此其空间分布较矿物元素更为复杂。
图9-8 春季不同地区TSP和PM 2.5中Ca与Al的相关性(彩图见图版第1页,也见下载文件包,网址见正文14页脚注)
图9-9显示了春季TSP和PM 2.5中污染元素As、Zn、Pb和Cu的空间分布。最明显的分布特征就是多伦的污染元素浓度显著低于其他地区。富集系数EF=(X/Al)气溶胶/(X/Al)地壳是用Al作为参比元素,来判断某元素受人为污染源和地壳源影响的相对大小。由图9-10的富集系数可见,多伦的Cu、Zn、Pb的富集系数约为10,远低于其他地区,说明这些元素在多伦较少受人为污染源的影响。As在TSP中的富集系数为60,在PM 2.5中高达240,这一则由于中国北方土壤As的含量较高,二则可能与当地的燃煤有关。但多伦与其他地区相比,大气相对清洁,因此当外来沙尘途经多伦时,不会混合太多污染物;相反,其继续前行更多是对下游地区大气污染物进行稀释。图9-9中另一个比较明显的分布特征是,发达城市青岛、上海和北京地区污染元素的中值浓度,要高于源区附近的城市,尤其在细颗粒物上,差异更为明显。春季冷空气活动频繁,加上沙尘源区附近的采样点靠近沙漠或者沙地,鲜有污染源的影响,因此源区附近城市的污染物浓度相对较低。与多伦相比,由于有来自市区的污染物,榆林的污染元素的富集系数较高。在其他四地,污染元素的分布也不尽相同,其中As在北师大,Zn在青岛,Pb在北师大,Cu在上海的浓度分别最高。As主要来自燃煤,而Pb在禁止使用无铅汽油之前,主要来自汽车尾气。研究表明,机动车尾气仍然是Pb的重要来源。北京的机动车数量,在全国各大城市高居首位,再加上春季北京仍有许多居民大量使用燃煤取暖,所有这些都是造成北京大气气溶胶的Pb和As浓度高的原因。青岛的Zn、上海的Cu浓度高于其他地区,可能与本地污染源有关。从图9-10富集系数图来看,TSP中污染元素的富集系数,与其浓度的分布基本一致。如北师大地区As和Pb的富集系数最高,而Zn则青岛最高;PM 2.5中污染元素的富集系数按青岛>上海>北师大>密云>榆林>多伦依次降低。青岛和上海的高富集系数,说明沙尘对污染物的稀释作用相对较弱。青岛和上海远离源区,一则受冷空气的影响较小,冷气团对其本地污染物的稀释、清除作用相对较小;二则沙尘沿途携带了较多的污染物。因此,尽管两地区某些污染元素的浓度较其他地区低,但是污染物的富集程度更高。与此形成对比,北师大和密云相对靠近源区,加上春季冷空气频繁入侵,对污染物有稀释和清除的作用,因此其富集系数低于青岛和上海。
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图9-9 2004年春季TSP和PM 2.5中元素As、Zn、Pb和Cu的空间分布(μg·m-3)
图9-10 春季不同地区TSP和PM2.5中元素的富集系数(彩图见图版第2页,也见下载文件包,网址见正文14页脚注)
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