沙尘暴源于亚洲中部，通常每年春季袭击北京，而且在近几年中已经越来越强烈［1］。冷锋前后的强西风驱动着大量沙尘，长距离传输到韩国、日本及太平洋两岸［2-4］。沙尘暴所携带的矿物气溶胶，不但影响所途经的地区，而且由于粒径＜1μm的沙尘颗粒可作为云凝结核（CCN），而影响辐射平衡［5］，继而潜在地对全球气候变化产生影响［6］。在长距离传输尤其是穿越中国沿海和太平洋的过程中，沙尘气溶胶能够吸附痕量气态物质，并与这些污染气体和污染气溶胶发生内混合或外混合，并相互作用，继而一起被携带传输到更远的地区。韩国［7，8］、日本［9，10］和百慕大群岛［11］均有涉及沙尘暴的报道。亚洲沙尘暴在到达中国东海和太平洋之前，途经了中国中东部广大地区，其气溶胶的组成势必会被这些地区排放的污染物所影响。众多研究者致力于研究传统的沙尘气溶胶总颗粒物的平均化学成分和理化特性［12-14］，较少关注单颗粒物的分析。很多化学反应在单颗粒物表面上发生，单个粒子的物理化学特性比总的平均组成能够提供更多的关于气溶胶来源、传输和转化的信息，所以单颗粒物的研究至关重要。Y.Gao等［15］分析了从北京、青岛和瓦里关[1]收集的常日气溶胶单颗粒物，表明了每个地区的气溶胶，均为土壤尘和来自多种人为污染源粒子的非均匀复相混合物。A.G.Whittaker［16］发现，北京沙尘暴PM 10样品可能是煤烟、冶炼尘、黄土和石膏的混合物，但仅仅使用图片形态分析这一手段，缺乏应有的元素信息。Z.Shi等［17］用同样的方法，把北京城区气溶胶分为煤烟、煤飞灰和矿物质。D.Zhang等［18，19］发现，在青岛这一沿海城市，沙尘暴和非沙尘暴气溶胶单个粒子表面覆盖着硫酸盐和硝酸盐的混合物，并报道了北京沙尘气溶胶有14.6%的沙尘粒子含有S，但是没有发现水溶性硫酸盐存在于单粒子表面。2002年3月18—21日，一场特大沙尘暴源起蒙古戈壁，途经巴彦朱丹沙漠、毛乌素沙地、张家口地区，袭击了北京［20］。当沙尘暴途经大城市（如北京）时，有没有污染气溶胶掺杂在大量的沙尘中？如果有的话，那么有多少与矿物气溶胶是物质间或物质内地混合在一起的？它们是被沙尘携带而来，还是来自局地污染源？本章通过对北京沙尘暴气溶胶单颗粒物的化学成分和形态学研究，来解答这些问题。考虑到沙尘暴与非沙尘暴气溶胶之间可能存在某些关联，作为比较，本研究还同时分析了北京和多伦（位于北京正北方仅180 km的沙漠边缘上，是这次沙尘暴的途径之地［21］）的非沙尘暴气溶胶样品。本研究采集了2002年3月20日入侵北京的特大沙尘暴的TSP气溶胶（命名为“DS”，15:30—19:50，沙尘暴峰值刚过，风速达10 m·s-1），还采集了一个北京非沙尘暴期间的TSP（命名为“NDS”，2002-7-25，8:30—10:30，晴）和一个多伦非沙尘暴TSP样品（命名为“DL”，42.4°N，116.3°E，2002-4-19，12:06—17:40，晴）。北京采样点在北京师范大学科技楼顶（12楼，高约40 m），多伦采样点在多伦中学3楼楼顶。使用北京迪克电子仪器工厂生产的中流量采样泵，收集在Nuclepore聚碳酸酯膜上。假定每个颗粒物、每种元素以氧化物（Cl除外）的形式存在，且14种元素和它们的相应氧化物的总量为100%。随机分别测量了DS、NDS和DL中565、419和498个气溶胶单颗粒物，运用新近开发的强有力的气溶胶单颗粒物图像分析技术［22（］图像分析技术详见本书第67章，颗粒物采样方法和化学组分分析方法详见本书第7、8章），揭示沙尘暴和非沙尘暴气溶胶中单颗粒物的组成、沙尘气溶胶和污染气溶胶的混合状态，以及它们之间可能的相互作用。(www.xing528.com)
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