示踪法沙尘气溶胶组分比值区别

气溶胶的组分，可被用来指示沙尘气溶胶的不同来源，例如同位素分析法［4］、铁氧化物法［49］、黏土比值法［50］等。本章论及的Ca／Al比值，也是一种区分沙尘来源的很好的方法。在本节中，将发展几种新的组分比值，来区分不同来源的沙尘。表57-3列出了4个站点气溶胶SO24-／S、Ca2+／Ca和Na+／Na分别在DS和ND时期的比值。从表中可知，在榆林，气溶胶中的S基本上是以可溶性S，也就是以硫酸盐的形式存在。榆林S的主要来源是燃煤，通过SO 2的同相／异相反应生成的产物主要是（NH 4）2 SO 4和CaSO 4，而这些盐都是水溶性的。塔中的S大部分也是以可溶性的形式存在的，主要是CaSO 4和Na2 SO4（图57-10）。而相对于西部和西北部沙尘源区S的高可溶性（塔中：0.97，榆林：1.00），东北部多伦气溶胶中可溶性S的比例最低，平均值为0.54。这部分不可溶性的S，很可能是来自当地的黄铁矿（FeS2）和铜铁矿（Cu FeS2），因为在内蒙古分布着许多此类矿山。在多伦，气溶胶中可溶性S的百分比，从非沙尘时期的73%降至54%，表明沙尘暴期间带来了大量的不可溶性物质。上海气溶胶中的S，在非沙尘时期基本都以硫酸盐的形式存在，尽管在沙尘时期受到来自东北沙尘源区的影响，可溶性S的比例仍旧接近100%，说明很可能是由于传输过程中发生的化学反应，将低价态的S氧化为高价态的S。

表57-3　4个站点沙尘和非沙尘时期气溶胶中SO24-／S、Ca2+／Ca和Na+／Na的比值

(www.xing528.com)

在所有站点中，Ca2+／Ca在沙尘时期均比非沙尘时期的比值低，表明沙尘中含有较多的不可溶的Ca。不可溶的Ca常常以云母／硅酸钙（CaSiO3）的形式存在［51］。Ca2+／Ca的比值以塔中＜榆林＜多伦＜上海的顺序排列，表明可溶性Ca的比例，从西至东增加，可能和中国的区域降水特征有关。沙尘时期上海的Ca2+／Ca比值为0.49，非常接近多伦的比值0.41，进一步从化学角度说明了上海2007年的此次沙尘事件，源自东北部的沙尘源区。Na+／Na比值在每个站点，在非沙尘时期几乎都是1，说明元素Na几乎100%地以可溶性Na的形式存在。这是因为在平日，Na主要来源于土壤或是海盐；而这些来源中的Na，基本都是可溶状态的。在沙尘时期，Na+／Na的比值明显降低，并且以如下顺序排列塔中＞榆林＞多伦≈上海，恰好与Ca2+／Ca的区域特征相反。不溶性的Na可能以晶体的形式例如硅酸钠（Na2 SiO 3）存在。相比较其他两大沙尘源区，多伦明显能够带来更多的不可溶性Na。沙尘期间，上海和多伦的Na+／Na也非常接近，再次说明了上海2007年的此次沙尘事件，源自以多伦为代表的东蒙古和内蒙古东北部戈壁。

综上所述，西部高钙沙尘（塔克拉玛干沙漠，以塔中为代表）的特点是高Ca／Al、高Na+／Na和低Ca2+／Ca值。东北部低钙沙尘（东蒙古戈壁，以多伦为代表）的特点是低Ca／Al、低Na+／Na和高Ca2+／Ca值。而西北部高钙沙尘（西蒙古戈壁，以榆林为代表）的特点则介于以上2个沙尘源区之间。显然，以上组分比值，可以作为区分沙尘不同来源的示踪。