大气颗粒物即气溶胶的远距离输送,是全球生物地球化学循环的重要途径之一。矿物气溶胶也叫沙尘气溶胶,是对流层气溶胶的重要组成部分。全球每年进入大气中的矿物气溶胶有1 000~3 000 Tg[1,2],约占对流层气溶胶总量的一半。来自亚洲的沙尘年总量约为800 Tg[3],占全球沙尘总量(约1 500 Tg)[4,5]的50%以上,其中约一半沉降于海洋,部分传输到北太平洋和北美洲西部。沙尘的远距离输送,直接改变了地球表面的辐射平衡而影响气候;沙尘携带的大量陆地污染物和海洋生物可利用的Fe等微量营养元素,可以影响海洋表层初级生产力,进而影响全球的环境变化[6 8]。同时,这些沙尘还是北太平洋深海沉积物的重要来源[9]。矿物气溶胶作为各种物理化学过程的反应界面,经由吸附、表面络合、自由基光化学反应等复相反应,提供了积聚污染物的极好载体。尤其是每年春季,沙尘暴席卷而来的大量矿物气溶胶及夹杂其中的各种污染物,对沿途各地以至广阔的太平洋的生态系统乃至全球气候和环境变化,都有重大影响[10-14]。大气颗粒物是北京地区的首要污染物。矿物气溶胶、硫酸盐等无机污染气溶胶及有机污染气溶胶,同是北京颗粒物的重要组成部分。2000—2002年,北京地区可吸入颗粒物的日均浓度在原来很高的水平上仍有所增加[15]。X.Y.Zhang等人[16]2001年春季在中国西部高粉尘区监测发现,矿物气溶胶占总气溶胶的45%~82%。K.B.He等人[17]在对北京气溶胶细颗粒物的质量平衡研究中发现,矿物气溶胶占PM 2.5的11%~12%。北京地处亚洲主要沙尘源区的下风方向,是亚洲沙尘气溶胶向下游输送的主要通道[18],因而北京的矿物气溶胶不仅受本地源,而且更多地受外地入侵尘的影响。如何区分并估算北京地区矿物气溶胶的本地源与外来源的相对贡献,不仅会为北京地区防治大气污染,而且将为研究亚洲矿物气溶胶对全球气候和环境变化的影响,提供必不可少的科学依据。近30年来,人们在大气颗粒物的源解析方面,已经做了大量的工作,如运用富集系数法、后向轨迹分析法、化学质量平衡法、元素示踪法和受体模式法等。近年来,单颗粒物分析技术因其不但能够提供颗粒物的形貌特征,还能够提供颗粒物的化学成分信息,亦受到广泛重视[19-21]。大气颗粒物污染的本地源与外来源问题,一直是人们关注的焦点。本章通过比较北京及北京以外地区的元素特征,提出一种判断矿物气溶胶本地源与外来源的元素示踪法,并以此估算了北京地区矿物气溶胶中本地源与外来源在不同季节中的相对贡献量。(www.xing528.com)
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