沙尘暴颗粒物的理化特性及其对健康的影响

从沙尘暴的源头城市、途径城市和下游城市，同步连续采集总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（又称细粒子，PM2.5），并进行化学分析，结果发现沙尘暴颗粒物在其长距离传输过程中，既输送比常日颗粒物高数十倍的矿物元素，又输送比常日颗粒物高几倍甚至十几倍的痕量污染元素。这些颗粒物部分来自于沙尘暴长距离传输过程中矿物颗粒物与沿途污染源排放的污染颗粒物的混合，部分来自沙尘暴入侵气团和当地污染气团之间的交汇叠加。沙尘暴带来的大量矿物颗粒物，尤其是其中的PM2.5有利于污染物的转化和积聚。此外，在沙尘暴中检测出高浓度Fe（II），且Fe（II）与硫酸盐呈正相关，证明大气或海洋中可能存在硫铁耦合反馈机制。

在亚洲颗粒物长距离传输过程中，不同来源和不同传输路径的矿物颗粒物与污染颗粒物相互混合的现象普遍存在。随着沙尘天气强度的增加，水溶性组分的质量分数减少。根据化学特征将沙尘暴颗粒物中的主要水溶性离子分为三组：矿物离子（Ca2+，Na+，Mg2+），污染—矿物离子和污染离子（。矿物离子和污染离子分别是强沙尘天气和非沙尘时期离子的主要部分，而污染一矿物离子在不同强度的沙尘天气和非沙尘时期都占有一定比例，表明矿物颗粒物和污染颗粒物的混合在沙尘季节（甚至是强沙尘天气）普遍存在，而在中等或者较弱沙尘条件下更显著。

强沙尘暴的颗粒物中主要离子的存在形式是CaCO3，中等或较弱强度沙尘暴下是CaSO4，非沙尘时是N H4NO3。沙尘颗粒加速了硫酸盐和硝酸盐的二次转化，其携带的硫酸盐和硝酸盐能够进行更远距离的传输并对全球生物地球化学循环和全球环境产生更加深远的影响。

沙尘天气发生期间，大气颗粒物中的主要离子浓度顺序为灰霾天气发生期间顺序为沙尘天气发生期间粗颗粒增加，而灰霾天气发生期间细颗粒增加。沙尘天气发生期间颗粒物碱度高，而灰霾天气发生期间颗粒物酸度高。颗粒物CaSO1的形成及（NH4）2SO4、NH4NO3的形成分别是沙尘天气和灰霾天气发生期间硫酸盐和硝酸盐的主要化学形成物，可见沙尘和灰霾颗粒物有助于硫酸盐和硝酸盐的形成。(www.xing528.com)

在远离海洋的北京，甚至在沙尘暴发生期间，所采集的TSP、PM10、PM2.5颗粒物样品中均可检测到甲基磺酸（MSA），平均检出率达60%，且其浓度显著高于沿海城市或远洋颗粒物中MSA。因此，推测MSA可能存在陆地源。北京颗粒物中的MSA没有明显的海洋源，陆地源释放的二甲基硫（DMS）和工业废弃物释放的二甲基亚砜（DMSO）可能是MSA的两个主要前体，低压高温气团和长时间辐照有利于MSA的生成，陆地的人为污染可能是北京MSA的重要来源。MSA有无毒理学作用，尚未见文献报道。

元素碳（EC）和有机碳（OC）在不同采样点和不同的季节都是PM2.5的主要成分之一，约占PM2.5的15%～48%。北京地区PM2.5中OC和EC污染水平显著高于其他城市如上海、青岛等。沙尘天气不仅导致下游城市TSP浓度急剧增加，而且还带来大量的PM2.5。沙尘天气发生期间及其随后的几天，元素碳浓度明显降低，这主要是因为沙尘的稀释效应；有机碳的浓度有所下降，但不是很明显。令人惊奇的是，在沙尘过后的几天，PM2.5中地壳元素和元素碳都在下降，但有机碳的百分含量不断上升，这可能是由于沙尘颗粒物提供了更大的反应表面积，使有机气体的气固转化增加所致。

总之，目前对沙尘天气环境化学特性，尤其是对沙尘颗粒物环境化学特性的普遍规律仍未完全阐明，进一步研究是必要的。