中国西北典型地区沙尘气溶胶理化特性初步研究

兰州大学

硕士学位论文

中国西北典型地区沙尘气溶胶理化特性初步研究

姓名：韩晶晶

申请学位级别：硕士

专业：环境科学

摘要

本文采用了ＮＡＳＡ的ＭＯＤＩＳ网站上的大气光学厚度（ＡＯＴ）资料、ＶＳＡＴ

接收的沙尘天气资料、国家环境保护网的逐日空气污染指数资料，分析了大气气

溶胶的物理特性，利用环境质量公报资料及兰卅Ｉ市２００４．２００５年的实际降水样品

采集资料，分析了大气气溶胶的化学特性，研究结果表明：

（１）中国主要内陆地区的ＡＯＴ值分布有四个大值区：西北的南疆盆地及青

海甘肃、内蒙古中西部地区、四川盆地和长江黄河下游地区；春季北方的ＡＯＴ

值明显高于南方，冬季南北ＡＯＴ值差别不大；北方ＡＯＴ存在明显的季节变化，

而南方ＡＯＴ没有明显的季节变化；北方沙尘天气多发区沙尘天气年变化与ＡＯＴ

变化同步；在沙尘天气的多发区，气溶胶光学厚度与沙尘天气有较好的相关性；

沙尘天气的少发区，气溶胶光学厚度与沙尘天气相关性较差。因此可以推断，中

国北方，特别是干旱荒漠区，大气气溶胶主要来自沙尘天气过程引起的地面沙尘

地理环境及气候条件均是其主要因素。

（５）在观测期内，很少有酸性降水发生，可以认为是由于兰州地区土壤呈

碱性，通过大气边界层的湍流交换过程，碱性颗粒物进入大气中，中和了人为排

放的酸性的成分，使得兰州地区不易发生酸性降水。

（６）

降水中的阴离子含量依次为Ｓ０４｝＞Ｎ０３一＞ＣＩ一＞Ｆ－，硫酸根和硝酸根

之和所占比重达８２．２％，是降水中阴离子的主要成分。阳离子含量依次为Ｃａ２．＞

ＮＨ４＋＞Ｎａ＋＞Ｍ９２．＞Ｋ＋，钙的作用要明显大于氨的作用。

（７）通过相关性分析看出，ＨＣ０３和Ｃａ２＋、Ｍ９２＋相关系数较高，说明ＨＣ０３。

Ａｂｓｔｒａｃｔ

ＵｓｉｎｇＯｐｔｉｃａｌ

ｔｈｅ

Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ

Ａｅｒｏｓｏｌｆｒｏｍ

ｗｅｂｓｉｔｅ，ｄｕｓｔｉｎｄｅｘｆｒｏｍＳｔａｔｅ

ｗｅａｔｈｅｒｄａｔａＶＳＡＴａｎｄａｉｒ

Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（ＡＯＴ）ｄａｔａ

ＭＯＤＩＳ

ｆｒｏｍ

ｄａｉｌｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃＣｈｉｎａ，ｔｈｅ

ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎｏｆ

ｐｈｙｓｉｃａｌ

ａｅｒｏｓｏｌｗｅｒｅ

ａｎａｌｙｚｅｄ．ＵｓｉｎｇＲｅｐｏｒｔ

ｔｈｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒａｉｎｗａｔｅｒｄａｔａ

Ｑｕａｌｉｔｙ

ｆｒｏｍ２００４ｏｆａｅｒｏｓｏｌｗｅｒｅ

ｔｏ

２００５，ｔｈｅ

ｃｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｒｅｓｕｌｔｓ

ｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ：

ａｎｄ

ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ

（１）Ｔｈｅｒｅ

Ｃｈｉｎａ：ｓｏｕｔｈｏｆＩｎｎｅｒ

ａｒｃ

ｆｏｕｒｉｎｔｈｅｉｎｌａｎｄｏｆ

ｒｅｇｉｏｎａｌｒｅｇｉｏｎｓ

ｈｉ曲ｖａｌｕｅ

ｃｅｎｔｅｒｓ

ｍａｉｎ

ｒｅｇｉｏｎ

Ｍｏｎｇｏｌｉａ，Ｂａｓｉｎ，Ｑｉｎｇｈａｉ

Ｘｉｎｊｉａｎｇ

ａｎｄ

Ｇａｎｓｕ，Ｍｉｄｗｅｓｔ

ＳｉｃｈｕａｎｌｏｗｅｒｒｅａｃｈｅｓｆｉｖｅｒａｎｄＹｅｌｌｏｗｄｖｅｎ

Ｂａｓｉｎ，ｔｈｅＹａｎｇｚｉ

ｏｆａｅｒｏｓｏｌ

ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｎ

ｔｈｅｎｏｒｔｈｅｒｎＣｈｉｎａｉｓｔｈａｔｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａｉｎ

ｏｂｖｉｏｕｓｌｙｈｉｇｈｅｒ

ｓｐｒｉｎｇ．Ｉｔ

ｈａｓｌｅｓｓｔｈａｔｗｉｎｔｅｒ．Ｉｎ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｎｏｒｔｈｏｆ

Ｔｈｅ

ｏｐｔｉｃａｌ

ｔｈａｎ

ｔｈａｎ

ｉｎ

Ｃｈｉｎａ，ＡＯＴ

ｃｈａｎｇｅｓ

ｅｖｉｄｅｎｔｌｙ

ｉｎｄｏｅｓｎ’ｔａｒｅａ

ｔｈｅｉｔｉｎｓｏｕｔｈｏｆＣｈｉｎａ．Ｉｎｔｈｅｏｆｍｏｒｅｄｕｓｔ

ｓｅａｓｏｎｓ，ａｎｄ

ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓ，ｔｈｅｔｅｍｐｏｒａｌ

ａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｄｕｓｔｗｅａｔｈｅｒ

ｓｐａｔｉａｌ

ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｈｅ

ｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎＣｈｉｎａｈａｓｔｈｅｓａｍｅｗｊｔｈｔｈｅｏｆｔｈｅ

ｓｔｅｐａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ

ｃｈａｎｇｅｓ

ＡＯＴ，ａｎｄ

ａｒｅａ

ａｅｒｏｓｏｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｈａｓｔｈｅｂｅｔｔｅｒｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｄｕｓｔｗｅａｔｈｅｒｉｎｔｈｅｏｆ

ｏｐｔｉｃａｌ

ｍｏｒｅｄｕｓｔ

００３ｕｒｒｅｎｃｅｓ，ｖｉｃｅ

ｖｅｒｓａ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ

ｔｏ

ｔｈｅｔｈｅ

ｒｅｓｕｌｔｓｎｏｒｔｈｅｒｎ

ａｂｏｖｅ，ｉｎ

ｄｅｓｅｒｔａｅｒｏｓｏｌｉｎ

ｒｅｇｉｏｎｓ，ｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｍａｉｎｌｙＣｈｉｎａ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ

ｄｒｏｕｇｈｔｙ

ａｎｄ

ｃｏｍｅｓ

ｆｒｏｍ

ｔｈｅｗｈｉｃｈｉｓｗｉｔｈｔｈｅｄｕｓｔｗｅａｔｈｅｒ．

ｓａｎｄ

ＣＯｍｅｉｎｔｏ

ｂｅｉｎｇ

（２）Ｔｈｅｒｅ

ｎｏｒｔｈｏｆｗｈｉｃｈｉｓｏｆｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｗｈｉｃｈｉｓ

ａｒｃ

ｆｉｖｅｖａｌｕｅｓｉｎｔｈｅｍａｉｎｉｎｌａｎｄ

ｒｅｇｉｏｎａｌ

ｈｉｇｈ

ｒｅｇｉｏｌｌ

ｏｆＣｈｉｎａ：

ＸｉｎｊｉａｎｇＷｕｌｕｍｕｑｉ，ｅａｓｔ

ｃｅｎｔｅｒｃｅｎｔｅｒ

Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｈｕａｂｅｉ

ｒｅｇｉｏｎ

ｗｈｉｃｈｉｓＢａｓｉｎｗｈｉｃｈｉｓ

ｃｅｎｔｅｒｃｅｎｔｅｒ

Ｈｕｈｅｈａｏｔｅ，Ｓｉｃｈｕａｎ

Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ

ａｎｄ

Ｈｕｂｅｉ．Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｄｅｘｉｓｉｎｉｓ

ｔｈｅｉｎ

ｓｐｒｉｎｇ，ｔｈｉｒｄｌｙｌａｒｇｅ

ｉｓｉｓｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｖａｌｕｅ

ｉｎ

ａｕｔｕｍｎ，ｌａｓｔｌｙ

ｌｅｓｓｉｓｎ’ｔｅｖｉｄｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｄａｔａ

ｈｉｇｈｅｓｔ

ｗｉｎｎｅｒ，ｓｅｃｏｎｄｌｙ

ｓｕｍｎｌｅｒ．Ｔｈｅ

ｈａｓ

ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ

ｉｎ

ｆｏｕｒｓｅａｓｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｉｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ

ｓｏｕｔｈａｎｄｔｈｅｎｏｒｔｈｉｎｉｎｄｅｘ

ｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｉｓｔｈａｔｉｎｔｈｅ

ｓｐｒｉｎｇ，ｓｕｍｍｅｒ，ａｎｄ

ａｕｔｕｍｎ．Ｉｎ

ｅｘｔｅｎｔ

ｂｉｇｇｅｒ

ｗｉｎｔｅｒ，ｔｈｅ

ｐｎｌｌｕｔｉｏｎ

ｔｈｅ

ｓｏｕｔｈ，ＳＯ

ｑｕｉｃｋｌｙ，ａｎｄ

ｔｈａｎ

ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｅｖｉｄｅｎｔｌｙ

ｉｎｄｅｘｔｈｅｎｏｒｔｈｉｓｔｈａｔｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈ．

ｉｎ

ｈｉｇｈｅｒ

ｔｈａｎ

（３）Ｔｈｅ

ｍａｉｎｉｓｉｎｈａｌａｂｌｅｏｆＣｈｉｎａ。Ｉｎ

Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ

ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ

ｉｎｍｏｓｔｃｉｔｉｅｓ

１１１

ｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔ

ｎｏｒｔｈ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｒｅｇｉｏｎ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ

ｉｎｔｈｅｔｈｅｏｆｍｏｒｅｄｕｓｔ

ｒｅｇｉｏｎ

ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓ，ＡＯＴｈｉｇｈｓｐｒｉｎｇｆｉｇｈｔ

ｉｓｉｎａｎｄｉｔｉｓｔｈｅｍｏｒｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ

ｄｕｓｔ

ｓｅａｓｏｎ，ｔｏｏ

Ｔｈｅｒｅｉｓｄｕｓｔｉｎｔｈｅ

ｌｅｓｓｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ

ｓｏｕｔｈ，ａｎｄ

ＡＯＴｈａｓｓｅａｓｏｎａｌ

ｎｏ

ｃｈａｎｇｅ．Ｔｈｅ

ｃｈａｎｇｅｐｏｎｕｆｉｏｎ

ｏｆｄｕｓｔｗｅａｔｈｅｒｈａｓｎ’ｔｔｈｅｓａｍｅｉｎｔｈｅｎｏａｈ．

ｉｎｄｅｘ，ＡＯＴｓｔｅｐ

ａｎｄ

Ｓｉｃｈｕａｎｗｅａｔｈｅｒ，ｗｈｉｃｈ

ｂａｓｉｎ，ＨｕｂｅｉＨｕｎａｎ，ｈａｖｅｈｉｇｈ

ａｎｄｄｕｓｔｏｆ

ｎｏ

ａｒｅ

ｔｈｅ

ｃｅｎｔｅｒｓ

ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

ｉｎｄｅｘａｎｄｂｅ

ｈｉｇｈＡＯＴ，ｔｏｏ．Ｉｔｍａｉｎｌｙ

ｃａｎ

ｔｈｏｕｇｈｔ

ｔｈａｔｔｈｅａｅｒｏｓｏｌ

ｃｏｍｅｓ

ｆｒｏｍａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．

ｈｕｍａｎ

（４）ＬａｎｚｈｏｕａｎｄＹｉｎｃｈｕａｎｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｗｅｓｔｗｈｉｃｈｈａｓｄｕｓｔｓｔｏｒｍｓ，

ｌｏｃａｔｅ

ｍｏｒｅ

ＳＯａｒｅ

ｔｈｅｉｒｉｎｄｅｘｉｎｔｈｅ

ｐｏｌｌｕｔｉｏｎＡｐｒｉｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

ｈｉｇｈｅｒ

Ｍａｒｃｈ

ａｎｄａｎｄ

ｉｓ

ｓｅｄｏｕｓ．Ｔｈｅ

ｔｗｏ

ｃｉｔｉｅｓｎｏｒｔｈ

ｂｅｌｏｎｇ

ｔｏ

ｃｉｔｉｅｓ，ｗｈｏｓｅＳ０２ｅｖｉｄｅｎｔｌｙ

ｑｕａｎｔｉｔｙ

ｏｆｉｎｃｒｅａｓｅｓａｆｔｅｒ

ｍｉｄｄｌｅ

Ｎｏｖｅｍｂｅｒ

ｗｈｅｎｔｈｅｉｓｓｔａｒｔｅｄ．Ｙｉｎｃｈｕａｎｉｓｆｒｏｍｄｅｓｅｒｔ

ｈｅａｔｉｎｇ

ｎｅａｒｅｒ

ｔｈａｎ

Ｌｕｎｚｈｏｕ．ｂｕｔ

ｉｔｓｉｓｌｅｓｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆＬａｎｚｈｏｕ．Ｓｏｉｔ

ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

ｃａｎｓｅｅｎ

ｂｅｔｈａｔ

ｈｕｍａｎ

ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｇｅｏｇｒａｐｈｙ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｌｉｍａｔｅｔｈｅ

ａｎｄ

ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｍｏｓｔ

ｐｌａｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ

ｒｏｌｅｓ．

（５）Ｉｎ

ｔｈｅｏｆｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｉｓｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ，ｉｔ

ｐｅｒｉｏｄ

ｌｅｓｓａｃｉｄｒａｉｎｂｅ

ｃａｎ

ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ

ｔｈａｔｔｈｅａｌｋａｌｅｓｃｅｎｔｓｏｉｌｉｎＬａｎｚｈｏｕｉｎｔｏｔｈｅ

ｇｏｅｓａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｂｙ

ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｔｈｅ

ｔｈｒｏｕＩｇｈ

ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｌａｙｅｒ．Ｔｈｉｓｐａｒｔｉｃｌｅ

ｂｏｕｎｄａｒｙ

ａｌｋａｌｅｓｃｅｎｔ

ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｔｈｅ

ａｃｉｄｗｈｉｃｈｌｅｓｓａｃｉｄｒａｉｎｉｎＬａｎｚｈｏｎ．

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ

ｍａｋｅｓ

（６）Ｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆａｎｉｏｎｉｎｔｈｅ

ｒａｉｎｗａｔｅｒｉｓ

Ｓ０４２－＞ＮＯｓ’＞Ｃ１。＞Ｆ．

Ｔｈｅｍｏｒｅ

Ｓ０４２．ａｎｄＮ０３‘ａｒｅ

ｔｈａｎ

８０ｔｈｅａｎｉｏｎｓｉｎｔｈｅ

ｐｅｒｃｅｎｔ．Ｔｈｅｙ

ａｒｅｍａｉｎ

ｒａｉｎｗａｔｅｒ．ＴｈｅｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｏｆｃａｔｉｏｎｉｎＣａ２＋＞ＮＨ４＋＞Ｎａ＋＞

ｃｏｎｔｅｎｔ

ｔｈｅｒａｉｎｗａｔｅｒｉｓ

Ｍ９２＋＞Ｋ＋，ａｎｄ

ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｉｓ

ｃａｌｃｉｕｍａｍｍｏｎａｉ’Ｓ．

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ

ｔｈａｎ

（７）Ｔｈｒｏｕｇｈ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＨＣ０３’ｈａｓ

ａｎａｌｙｓｉｓ．ｉｔ

ｃａｌｌｓｅｅｎ

ｂｅｔｈａｔｔｈｅｂｅｔｔｅｒ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＣａｚ＊ａｎｄ

ｗｉｔｈｂｅ

Ｍ矿．Ｉｔ

ｍｅａｎｓｔｈａｔ

ＨＣ０３‘ｍａｉｎｌｙ

ｃｏｕｎｔｅｒａｃｔｅｄｄｕｓｔ

ｂｙ

ｐａｒｔｉｃｌｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｂｙ

ｓｏｉｌ

ｐａｒｔｉｃｌｅ．Ｅｘｃｅｐｔ

ＨＣ０３＂，Ｃａ２＋ｈａｓ

ｔｈｅｂｅｔｔｅｒｗｉｔｈ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ

Ｓ０４２＿．Ｉｔ

ｃａｎ

ｂｅｔｈａｔｉｏｎｓ

ｔｈｏｕｇｈｔｍａｉｎｌｙ

ｔｈｅｆｒｏｍｂｅｔｔｅｒ

ｃｏｍｅ

ｎａｔｕｒｅ

ｓｏｕｒｃｅ．Ｓ０４２‘ｈａｓ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＣａ２＋ａｎｄ

ｗｉｔｈＮＥｌ４＋，ｗｈｉｃｈｓｏｕｒｃｅ，ｈｕｍａｎ

ｓｈｏｗｓｆｏｒｉｓ

ｔｈａｔ

ｅｘｃｅｐｔ

ｎａｔｕｒｅ

ａ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ

ｆａｃｔｏｒ

ｆｏｒ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ

ｏｆｉｓ

ｒａｉｎｗａｔｅｒ（（ＮＨ４）２Ｓ０４

ｍａｉｎｌｙ

ｃｏｍｅｓ

ｆｒｏｍ

ｈｕｍａｎ

ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ）．

（８）Ｗｅａｔｈｅｒ

ｔｈｅ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｐｅｅｄ

ｏｆｉｓｔｈｅａｎｏｔｈｅｒ

ｐｒｏｃｅｓｓ

ｓｈｏｕｌｄｔｈｅ

ｂｅｆｏｕｎｄｂｅｆｏｒｅｒａｉｎ．Ｄｕｓｔｗｅａｔｈｅｒａｆｆｅｃｔ

ｍａｙ

ｒａｉｎｗａｔｅｒ．Ｗｉｎｄ

ｉｍｐｏｒｔａｎｔ

ｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈ

ａｆｆｅｃｔ

ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．

ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ

Ｋｅｙ

ｗｏｒｄ：

Ａｅｒｏｓｏｌ；ＡＯＴ；Ｄｕｓｔ

ｗｅａｔｈｅｒ；Ｐｈｙｓｉｃａｌ—ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；

Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ

ａｎａｌｙｓｉｓ

Ｖ

原创性声明

本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行

研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、

数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不

包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成

果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

关于学位论文使用授权的声明

本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰

州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学

校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被

查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入

有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本

人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，

第一署名单位仍然为兰州大学。

保密论文在解密后应遵守此规定。

兰州大学２００６屈硕士研究生毕业论文

第一章绪论

１．１概述

大气气溶胶通常是指悬浮于大气中直径小于１０／．ｔｍ的固态和液态微粒。虽然

气溶胶质量仅占整个大气质量的十亿分之一，但其对大气辐射传输和水循环均有

重要的影响１１１。除温室气体外，大气气溶胶是造成地球气候变化最重要的大气成

分之－－１２ｌ。大气气溶胶粒子可以通过散射、吸收太阳辐射和吸收、发射红外辐射

直接影响地一气系统辐射能量收支，从而影响区域乃至全球的气候及生态环境；

气溶胶粒子还可作为云的凝结核（ＣＣＮ）改变云的光学特性和生命期，间接影响

气候吐大气气溶胶直接参与凝云致雾过程，影响着地球辐射收支平衡，还参与

臭氧的非均相反应，影响臭氧的收支平衡【３】。对流层气溶胶通过直接辐射强迫和

间接辐射强迫强烈影响着气候系统，同时，气溶胶颗粒物由于可导致大气污染，

可对人体健康造成极大危害，具有重要的环境效应【４】。因此大气气溶胶引起了广

兰州丈学２００６届硕士研究生毕业论文

鉴于目前还无法在大范围进行气溶胶含量监测，所以在研究中多用光学厚度

值来反演空中大气气溶胶含量。大气气溶胶光学厚度（Ａｅｒｏｓｏｌ

Ｏｐｔｉｃａｌ

Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，

简称ＡＯＴ）是气溶胶光学参数之一，是表征大气混浊度和气溶胶含量的一个重要

物理量。理论上，ＡＯＴ值的大小也可作为表征沙尘天气过程发生与否及强度大

小的一个物理量。另外，沙尘天气发生时，在沙尘气溶胶的输送过程中，沙尘云

在垂直方向上沙尘的高度、浓度及其分布并不相同，ＡＯＴ值正可以较好地反映

垂直方向上气溶胶含量的变化。目前有两种方法获得ＡＯＴ值：一是利用晴天某

兰州大学２００６届坝±：研究生毕业论文

分析了２００１年春季中国北方大气气溶胶光学厚度的时空分布特征，结果表明，

在观测期内各站每月都有大气气溶胶光学厚度高值出现，与我国北方历年在春季

发生的沙尘天气的一般时空分布特征基本一致。

二是利用卫星观测资料反演大气气溶胶含量。城市上空的气溶胶光学厚度同

时反映了大气污染的污浊程度，一般说来，气溶胶质量浓度在垂直方向呈指数分

布，垂直方向总积分质量就与地面浓度成近似线性关系。而气溶胶光学厚度与垂

直方向总积分质量一般也成近似线性关系，高分辨率的卫星遥感通过反演气溶胶

光学厚度就提供了监测城市大气污染的可能性Ｉ”Ｊ。

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

季到秋季再到冬季呈下降趋势，从冬季到春季有一个明显的跳跃升高，并利用平

均光学厚度、平均能见度分布以及污染个例分析，证明ＭＯＤＩＳ卫星遥感气溶胶

在研究大气污染尤其涉及污染物区域性分布、污染来源和输送等问题时提供了一

个有效的新手段。

张军华等１２０１用光度计地面观测和卫星遥感等技术结合对中国地区气溶胶的

分布和特性进行了研究，认为春季西北地区存在气溶胶光学厚度最大值中心是受

到了沙尘暴或地面扬尘的影响。

二、气溶胶粒径研究

王玮【２１】等对近１０余年来中国城市和清洁地区的ＰＭ２．５进行了采集和分析，

结果表明，中国大部分地区ＰＭ２．５的污染严重，不论是质量浓度，还是各种主要

成分浓度，在ＴＳＰ和ＰＭｌｏ中都占有很高的比重，而ＰＭ２５的酸度也远远高于ＴＳＰ

兰州大学２００６届碳士研究生毕业论文

风速小，不利于污染物质的平移散逸和垂直扩散，７－９月日气温值最高，空气中

的Ｓ０２、Ｓ０３、ＮＯｘ等酸性物质极易转化成硫酸根、硝酸根等，造成酸雨的多发。

涂俊１２５】利用１９９２～１９９８年南京市的降水资料，分析了南京市大气化学成分特征

及变化趋势，指出南京市降水酸化明显，但无恶化迹象，南京市降水离子组成中

Ｓ０４２’对降水酸化起主要作用，但其作用逐渐减小，而Ｎ０３‘、Ｃｌ‘的作用呈上升趋

势，要控制南京市酸雨的发展，在限制Ｓ０２排放的同时，也应重视氮氧化物、氯

化物等对降水酸化的影响；ｃａ２＋及ＹＩ－ｈ＋在中和降水酸性方面起十分重要的作用，

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

１．３本文的主要研究内容

我国地域广阔，南方和北方、东部和西部的气候条件有很大差异，同时，经

济发展的不平衡，对各地的环境又造成了复杂多样的影响。通常所说的西北五省

指新疆、青海、宁夏、陕西、甘肃五省，占据了中国领土的约３１％。本研究就是

在综合了西北的地理环境、气象条件的基础上，分析了大气气溶胶的分布，并以

兰州地区为例，分析了大气环境中的化学成分，旨在通过对这些的研究，反映西

北地区的大气环境状况，为制定今后的发展战略提供参考。具体包括以下主要内

容：（１）第二章、主要对本文所用的资料与主要计算方法进行介绍说明；

（２）

第三章、气溶胶光学厚度与沙尘天气的关系：

（３）第四章、气溶胶光学厚度与

污染指数的关系；（４）第五章、西北地区沙尘源区与非源区的对比分析：

（５）

第六章、沙尘气溶胶化学特性分析；

（６）第七章、总结与展望。

参考文献

［１］罗云峰，李维亮，周秀骥．２０世纪８０年代中国地区大气气溶胶光学厚度的平均状况分

析［Ｊ］．气象学报，２００１，５９（１）：７７—８７．

［２］温玉璞，徐晓斌，汤洁，等．青海瓦里关大气气溶胶元素富集特征及其来源［Ｊ］．应用气

象学报，２００１，１２（４）：４００—４０８．

［３］邱金恒，潘继东，杨理权，等．中国１０个地方大气气溶胶１９８０～１９９４年间变化特征研

究［Ｊ］．大气科学，１９９７，２１（６）：７２５—７３３．

［４］李成才，毛节泰，刘启汉．用ＭＯＤＩＳ遥感资料分析四川盆地气溶胶光学厚度时空分布特

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

【１０】王式功．杨民，祁斌，等．甘肃河西沙尘暴对兰州市空气污染的影响［Ｊ］．中国沙漠，１９９９，

１９（４）：３５４—３５８．

［１１］盛立芳，耿敏，王园香，等．２００２年春季沙尘暴对青岛大气气溶胶的影响［Ｊ］．环境科学

研究，２００３，１６（５）：１１—１３．

［１２］张凯，高会旺．东亚地区沙尘气溶胶的源和汇［Ｊ］．安全与环境学报，２００３，３（３）；

７一１２．

［１３］李成才．毛节泰，刘启汉．利用ＭＯＤＩＳ遥感大气气溶胶及气溶胶产品的应用［Ｊ］．北京

大学学报（自然科学版），２００３，３９：１０８—１１７．

【１４】Ｌｕｏ

ＹＤＸｏｆｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

Ｆ，ＬｕＲ，Ｚｈｏｕ

Ｊ，ｅｔ

ａ１．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｓｐａｔｉａｌ

ａｎｄｖａｒｉａｔｉｏｎａｅｒｏｓｏｌＣｈｉｎａｌａｓｔ３０

ｙｅａｒｌｙｏｐｔｉｃａｌｄｅｐｔｈ

ｏｆｉｎ

ｏｖｅｒ

ｙｅａｒｓ．

Ｊｏｕｒｎａｌ

ｏｆ

Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００１，１０６（Ｄ１３）：１４５０１—１４５１３．

［１５］李成才，毛节泰，刘启汉，等．利用ＭＯＤＩＳ研究中国东部地区气溶胶光学厚度的分布和

季节变化特征［Ｊ］．科学通报，２００３，４８（１９）：２０９４—２１００．

［１６］毛节泰，李成才，张军华等．ＭＯＤＩＳ卫星遥感北京地区气溶胶光学厚度及与地面光度计

遥感的对比［Ｊ］．应用气象学报，２００２，１３：１２７—１３５．

［１７］李晓静，刘玉洁，邱红，等．利用ＭＯＤＩＳ资料反演北京及其周边地区气溶胶光学厚度的

方法研究［Ｊ］．气象学报，２００３，６１（５）：５８０—５９２．

［１８］朱爱华，李成才，刘桂清，等．北京地区ＭＯＤＩＳ卫星遥感气溶胶资料的检验与应用［Ｊ］．

环境科学学报，２００４，２４（１）：８６—９０．

［１９］李成才，毛节泰，刘启汉，等．利用ＭＯＤＩＳ光学厚度遥感产品研究北京及周边地区的大

气污染［Ｊ］．大气科学，２００３，２７（５）：８６９—８８３．

［２０］Ｚｈａｎｇ

Ｊ

Ｈ，ＭａｎＴ，Ｗａｎｇ

Ｊ

Ｍｏｆｔｈｅａｅｒｏｓｏｌｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔ

Ｈ．Ａｎａｌｙｓｉｓ

ａｒｅａｓ

ｏｆｉｎ

Ｃｈｉｎａ．［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅＳｃｉｅｎｃｅｓ，２００２，１９（１）：１３６—１５２．

Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ

【２１】王玮，汤大钢，刘红杰，等．中国ＰＭ”污染状况和污染特征的研究［Ｊ］．环境科学研究，

２０００，１３（１）：１－５．

［２２】邵龙义，时宗波，黄勤．都市大气环境中可吸入颗粒物的研究［Ｊ］．环境保护，２０００，１：

２４．２７．

［２３］柳泽文孝，贾疏源，益田晴惠等．峨眉山１９９８年８月和１２月采集雨水化学组分的对比

研究［Ｊ］．地址灾害与环境保护，２００１，１２（４）：１７－２０．

［２４］文蜂，陈红雨、邱鹏飞，等．１９９７－２００２年成都市区酸雨监测［Ｊ］．四川环境，２００４，２３

（２）：６７－７１．

【２５】涂俊．南京市降水化学成分特征及变化趋势［Ｊ］．上海环境科学，１９９９，１８（１０）：４５１－４５３．

［２６】汤洁。薛虎圣，于晓岚，等．瓦里关山降水化学特征的初步分析［Ｊ］．环境科学学报，２０００，

２０（４）：４２０－４２５．

７

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

【２７】侯书贵．乌鲁木齐河源区大气降水的化学特征【Ｊ］．冰川冻土，２００１，２３（１）：８０－８４．

｛２ｓＪ王小月，张书贵．芜湖市降水化学成分特征及变化趋势的初步研究［Ｊ］．安徽师范人学学

报（自然科学版），２０００，２３（３）：２７６．２７９．

【２９】周竹渝，陈德容。殷捷，等．重庆市降水化学特征分析［Ｊ］．重庆环境科学，２００３，２５（１１）：

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

第二章资料与方法

２．１大气气溶胶资料

本文利用大气光学厚度（ＡＯＴ）资料代替气溶胶资料，与同期沙尘资料相比

较，来研究二者之间的关系。ＡＯＴ资料取自ＮＡＳＡ的ＭＯＤＩＳ网站

Ｏａｔｔｐ：ｌｌｍｏｄｉｓ．ｇｓｆｃ．Ｎａｓａ．ｇｏ啪，时间为２０００年４月到２００４年９月。

ＮＡＳＡ的ＭＯＤＩＳ网站上的ＡＯＴ资料为格点资料，而ＶＳＡＴ接收的天气实

况资料为站点资料，在计算ＡＯＴ与沙尘天气的相关时，将格点资料插值到站点

上。插值方法如下：

工＝巡ｉ／ｄ姑，＋ｌ／餐ｄ＋１糌／＋ｌ／ｄ

２

，２４。

ｄｆ

ｘ一插值后站点的ＡＯＴ值；

‘，ｘ２，屯，‘一离站点最近的四个格点的ＡＯＴ值；

面，如，如，出一站点到最近的四个格点的距离。

２．２沙尘资料

２．２．１沙尘天气数据的处理

沙尘资料通过ＶＳＡＴ接收的逐日８个时次（北京时０２、０５、０８、１１、“、１７、

２０、２３时）的天气实况报得到。

单站沙尘天气数是将发生频次累加来计算的。根据ＶＳＡＴ接收的逐日８个时

次的天气报资料计算出当日的各种沙尘天气次数，再得出逐月沙尘天气发生次

数。

２．２．２沙尘天气指数

根据气象观测规范【１】定义，沙尘暴、扬沙和浮尘均属于沙尘天气现象的范畴，

因此本文将它们统称为沙尘天气。钱正安在文献【２】中指出：多沙尘天气的西北地

区，从背景大气到扬沙、浮尘和一般沙尘暴，地面沙尘的浓度是显著增加的，后

者依次是前者的３～４倍；北京地区２０００年发生最强沙尘天气过程时，地面含沙

量仅有１１３．４】；１９９３年甘肃金昌的特强沙尘暴，地面含沙量为１０１７

ｍｇ／ｍ３

ｍｇ／ｍ３ｔ５’

９

６１。牛生杰在文献川中指出：贺兰山地区就ＴＳＰ平均值而言，浮尘天气是背景大

气的４１３５倍，扬沙天气是浮尘天气的３．３８倍，沙尘暴天气是扬沙天气的３．２８倍。

兰卅Ｉ大学２００６届硕士研究生毕业论文

总之，随着沙尘天气强度的加重，ＴＳＰ的浓度值也随之加大。为了综合考虑各种

不同强度沙尘天气的共同影响，定义沙尘指数如下：

沙尘指数ｍ

０．２５ｘ浮尘次数＋０．５ｘ扬沙次数＋一般沙尘暴次数＋２×强沙尘暴次数

２．２．３沙尘天气与大气气溶胶光学厚度的相关性分析

ＡＯＴ与沙尘指数之问的相关系数Ｒ计算方法如下：

＾

Ｒ＝

ｎ一资料序列长度（月数）

ｘ，一逐月沙尘指数；

咒一－Ａ０ｒｒ月平均值；

ｉ—沙尘指数的平均值；

歹一－ＡｏＴ的平均值。

２．３空气污染指数资料

根据国家环境保护网（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｈｂ．ｇｏｖ．ｃｎ／）提供的空气质量日报，下

兰州大学２００６届颤士研究生毕业论文

采用ＤＩＯＮＥＸ公司制造的ＩＣＳ２０００离子色谱仪分析降水成分，测定降水中

Ｎ儿＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ”、Ｃａ”、Ｆ－、Ｃ１一、ＮＯ：一、Ｎ（ｈ一、ＳＯ，’十种离子的含量。阳离子分

离柱为ＡＳｌ４，淋洗液为甲烷磺酸（２０ｍｍ０１），流速为１．Ｏｍｌ／ｍｉｎ；阴离子分离柱

为ＣＳｌ２Ａ，淋洗液为ＮａＨＣ０３（１．Ｏｍｍ０１）一ＮａＣ０３（３．５ｍｍ０１），流速为１．２ｍｌ／ｍｉｎ，

进样量为２０儿，泵压为１３００Ｐｓｉ，实验系统温度为３０＂Ｃ。电导率及ｐＨ值由甘肃

省气象局提供。

雨水样品在分析前需用Ｏ．４５

Ｉｔ

ｍ的微孔水系滤膜过滤，除去雨水中尘埃颗

兰州人学２００６届硕士研究生毕业论文

第三章气溶胶光学厚度（ＡＯＴ）与沙尘天气的关系

３．１

ＡＯＴ的时空分布

ＡＯＴ空间分布特征

３．１．１

将２０００年４月至２００４年９月的ＡＯＴ值做多年平均，统计了中国主要内陆

地区气溶胶光学厚度分布特征和季节变化。

图３．１ＡＯＴ年平均分布

由图３．１可以看出中国主要内陆地区的ＡＯＴ值分布有四个高值区：一、南疆

盆地、青海和甘肃西部：二、内蒙古中西部地区；三、四川盆地：四、长江黄河

下游地区。即，北方和南方各两个ＡＯＴ高值区。下面分北方、南方和不同季节进

一步分析。

∞

∞∞∞１∞Ｔ１０１∞

ｈⅪ№ｂⅪ№

１２０１４０

∞∞

∞

帅＇∞＇∞

＇１０１３０１４０

（ｂ）

（ａ）

图３．２中国境内沿２５・Ｎ、４０。Ｎ的ＡＯＴ分布情况

（ａ春季：ｂ冬季）

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

图３．２为中国境内春季（ａ）、冬季（ｂ），沿２５。Ｎ（代表南方）、４０。Ｎ（代表北

方）的ｈＯＴ多年平均值分布情况。可以看出春季１０５。Ｅ以西，北方的ＡＯＴ值明显

高于南方，而１０５。Ｅ以东两者差别较小；冬季南北ｈＯＴ值差别不大；北方１０５。Ｅ

以西ｈＯＴ春季明显高于冬季，而北方１０５。Ｅ以东和南方ｈＯＴ春季与冬季差别不大。

图３．３为１１５。Ｅ的ｈＯＴ多年平均值分布图，可以看出：在低纬，ｈＯＴ随季节

变化较小，随纬度增加，ｈＯＴ的季节差异增大；ｈＯＴ的值，在４０。Ｎ以南春、夏

高于秋、冬，在４０。Ｎ以北冬、春高于夏、秋。

１。

。＇９

。・８

。・７

０．６

董。ｓ

。．４

。．３

。．２

。．１

０．０

２０３０４０５０

６０

Ｉａｔｉｔｕｄｅ

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

值继续减小，内蒙古东部、南疆盆地、青海、甘肃等地降幅最大，从全国范围看，

长江黄河下游地区ＡＯＴ值最大。

总之，南疆盆地ＡＯＴ值１１—１月较低，２月起开始增大，至５、６月出现最

大值，７月开始减小，９、１０月份减小最为明显；内蒙古中东部地区ＡＯＴ值１１—１

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

图３．４：ＡＯＴ的月平均分布

ｆａ：１月份、ｂ：２月份、ｃ：３月份、ｄ；４月份、ｅ：５月份、ｆ．６月份

ｇ：７月份、ｈ：８月份、ｉ：９月份、ｊ：１０月份、ｋ．１１月份、ｈ

１２月份）

由于气溶胶主要来自地面，ＡＯＴ的高值区应该存在强的地面释放源。根据上

面的分析，虽然北方与南方均存在ＡＯＴ的高值区，但南方ＡＯＴ随季节变化较

小，且南方降水多，地表植被覆盖较好，沙尘天气少，但人口密度大，城市多，

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

３．２沙尘天气分布情况

图３。５为全年１２个月的沙尘指数分布情况。从图中可以看出沙尘天气的分

布有明显的时间、空间差异：从２月份开始出现沙尘天气，南疆盆地、青海、

内蒙古地区为三个多发区；３月份沙尘继续增加；４月出现全年最大值；５月内

蒙古地区沙尘天气开始减少，南疆盆地的沙尘天气则一直持续到９、１０月份。

四川盆地、长江中下游地区全年都很少有沙尘天气发生。

将图３．５与图３．４作比较，从中可以看出以下几点：一、从２月开始，南疆

盆地、青海、内蒙古等地区沙尘天气过程开始增加，此时，这几个地区的ＡＯＴ

值也开始增大；南疆盆地的沙尘天气和ＡＯＴ值均在９、１０月份降低最为明显。

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

，

兰州大学２００６届硕Ｉ‘研究生毕业论文

图３．５沙尘指数分布情况

ｆａ：１月份、ｂ：２月份、ｃ：３月份、ｄ：４月份、ｅ：５月份、ｆ：６月份

ｇ：７月份、ｈ：８月份、ｉ：９月份、ｊ：１０月份、ｋ：１１月份、ｈ１２月份）

３．３

ＡＯＴ与各种沙尘天气的相关性

图３．６为ＡＯＴ月平均值与沙尘指数之间的相关系数。可以看出，南疆盆地、

青海、甘肃、内蒙古、东北及河套地区，气溶胶光学厚度与沙尘天气呈正相关，

通过了显著性水平ａ－－０．０５的相关性检验，特别是南疆盆地更为显著。同时发现，

新疆北部，东北两处高纬度地区，相关不明显，而与沙尘天气多发区相比，正相

关区明显向南、向东扩展。这可能是沙尘天气发生后，沙尘向下游输送的结果，

刘志丽等［２１的研究也证实了这一点。青藏高原、长江以南、黄河中下游沙尘天气

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

通过以上分析研究，可以得出以下结论：

①中国主要内陆地区的ＡＯＴ值分布有四个大值区：西北的南疆盆地及青海甘

肃、内蒙古中西部地区、四川盆地和长江黄河下游地区。

②春季北方的ＡＯＴ值明显高于南方，冬季南北ＡＯＴ值差别不大。

③北方ＡＯＴ存在明显的季节变化，而南方ＡＯＴ没有明显的季节变化。

④北方沙尘天气多发区沙尘天气年变化与ＡＯＴ变化同步。

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

第四章气溶胶光学厚度（ＡＯＴ）与污染指数的关系

４．１污染指数的时空分布

４．１．１污染指数的空间分布

图４．１污染指数的年平均分布

图４．１为由８６个城市的年均空气污染指数所作的全国空气污染指数的空间分

布图。从图中可以看出中国主要内陆地区的空气污染指数分布有５个大值区：一、

以乌鲁木齐为中心的新疆北部；二、以兰州为中心的西北东部；三、以呼和浩特

兰州大学２００６届碗’Ｉ：研究生毕业论文

图４．２：污染指数一年四季的分布

（ａ、春季，ｂ、夏季，ｃ、秋季，ｄ、冬季）

从图４．２中可以看出污染指数的空间分布与年均值分布趋势相同，在一年四

个季节中，污染指数按冬＞春＞秋＞夏的顺序排列，不同季节的大值区分布基本相

同，在春、夏、秋三个季节，南方和北方没有明显的数值差异，冬季，全国污染

兰州人学２００６届硕士研究生毕业论文

图４．３污染指数各月分布情况

ｆａ：１月份、ｂ：２月份、ｃ：３月份、ｄ：４月份、ｅ：５月份、ｆ－６月份

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

图４．３为全年１２个月韵污染指数分布情况。从图中可以看出污染指数的分

布有明显的时间、空间差异：５—１０月全国的污染指数分布无明显的南北差异，

其余各月北方污染指数明显大于南方；与１月相比，从２月份开始全国的污染

指数开始减小，最大值区出现在新疆北部；３、４月份污染指数分布情况基本相

同，大值区向东移至甘肃中部、内蒙古西部、青海东北部地区；５月开始污染指

数出现较为明显的减小，５、６月分布基本相同；７、８月污染指数值继续较小，

分布基本相同；９月份污染指数值开始变大；１０月开始出现明显的增大，但此

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

图４．４主要污染物出现日数的空间分布情况（单位：天）

（ａ、无主要污染物；ｂ、二氧化硫污染；ｃ、可吸入颗粒物污染；ｄ、二氧化氮污染）

从图４．４中可以看出：中国的西藏地区及东南部的广东、广西一带空气较好，

无主要污染物的天数最多；二氧化硫污染严重的地区为新疆北部、内蒙古、河北

北部及南方的四川盆地、云贵地区；全国大部分城市污染均以可吸入颗粒物污染

兰州大学２００６届硕Ｊ。研究生毕业论文

图４．５主要污染物出现日数百分比空间分布情况

（ａ、无主要污染物：ｂ、二氧化硫污染；ｃ、可吸入颗粒物污染：ｄ、二氧化氮污染）

从图４．５中可以看出新疆西部和西藏大部分地区以及南方沿海城市多无主要

污染物天气；中国主要内陆地区都以可吸入颗粒物为主要污染物；新疆北部、内

蒙古中东部、河北及四川盆地、云贵、广西地区，为二氧化硫污染较为明显的地

区；北部的呼和浩特、南方的东南沿海一带，有轻度二氧化氮污染，最高的值出

现在广州，为０．０６％。

４．３小结

通过以上分析研究，可以得出以下结论：

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

及四川盆地、云贵、广西地区，为二氧化硫污染较为明显的地区：北部的呼和浩

特、南方的东南沿海一带，有轻度二氧化氮污染，最高的值出现在广州，为０．０６％。

④南方污染指数大值区四川盆地，同时也是ＡＯＴ大值区，在这个地区基本

兰州大学２００６届硕｜＝研究生毕业论文

第五章西北地区沙尘源区与非源区对比分析

５．１西北地区沙尘源区与非源区代表城市情况简介

西北地区有两个沙尘多发区，一是南疆盆地（不做讨论），二是河西到内蒙

古西部地区。本文主要对比了第二个沙尘多发区中的沙尘源区（宁夏贺兰山区）

和非源区（甘肃兰州市）的气溶胶情况。

贺兰山地区周围有三大沙区，郎毛乌素沙漠、腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠，

由于沙源充足，加上冬春两季降水偏少，气候干旱，大风偏多，造成冬、春季节

沙尘暴频繁发生，尤其是４．５月，是全年沙尘暴的高发期，据１２个气象站各４０

余年气象资料统计分析，４．５月份平均沙尘暴发生次数最高达５．１次１１

Ｊ。沙尘暴

不仅对工农业生产和人民生命财产造成重大损失，且污染环境，并对气候变化产

生重要影响。

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

此构成了甘肃独具特色的六大地形区域：１．陇南山地；２．陇中黄土高原：３．甘

南高原；４．河西走廊；５．祁连山地；６．河西走廊以北地带。兰州作为其省会

城市位于中国的几何中心，约在东经１０２。３０７至１０４０３０’，北纬３５。５０’至３８０

之问。东距海（直线）约１４００公里，西距中俄边境约１９００公里，北距中蒙边境

约６４０公里，南距中越边境约１５００公里。兰州是位于黄河上游的小盆地，黄河

横穿其中，南北两山隔河相对，市区为葫芦形，东西长达３５公里，南北最宽处

西城至沙井驿约８公里，最窄处华林山至金城关不足２公里，地形十分险要［３１。

甘肃深局西北内陆，大部分地区气候干燥，属于大陆性很强的温带季风气候。

兰州处于东部季风区、西北内陆干旱区和青藏高原高寒区的过渡带上，是我国东

部季风区的西部边缘，夏无酷暑，冬少严寒，且年降水量少，而且集中，多暴雨，

变率大，蒸发强，属于大陆性干旱气候，气候偏干旱，湿度较小【…。

兰州河谷盆地四面环山，且四季都有逆温，占全年日数的８６％，而且以冬季

贴地逆温最为突出，同时，市区静风天气频率高于郊区。由于兰州特殊的地理环

境和由此导致的逆温、静风的影响，不利于污染物的扩散，加重了城区的空气污

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

有两个极值，主峰值在１２月，次峰值在３月，而银川的高值则出现在１２月和４

月。

砷

∞

帅

∞

鞲靼媒岈Ｎ

加

帅

。

２３４５６，８９０２

月

（（ｂ）

Ｄ

图５．２兰州、银川两城市各月Ｓ０２、可吸入颗粒物污染指数

（ａ．Ｓ幔：ｂ．可吸入颗粒物）

从图５．２中可以看出：（１）兰州、银川两城市的主要污染物均为可吸入颗

粒物，且均呈双峰形分布，可吸入颗粒物波动曲线与图５．１较为一致；

（２）两

城市都是从年底到第二年初ＳＯ，含量最高，在本文所用数据时间段内，兰州７、８

月无ｓＯｚ污染，银川４－９月无ｓＯ：污染；

（３）兰州市在有ｓＯ：污染的各月，ｓ仉含

量变化幅度不大，呈多峰形震荡起伏，银川市ｓ０。含量为单峰形，最大值出现在

１２月；

（４）两城市可吸入颗粒物含量变化趋势基本相同，兰州的最大值为１２

月，银川的最大值为２月，最低值均为５—１０月。

在国家环境保护网（ｈｔｔｐ：／／ｗＷＷ．ｚｈｂ．ｇｏｖ．ｃｎ／）的空气质量日报中，将大气

的主要污染物分为了二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物三类。在本文所用的

２０００年６月５日到２００６年２月２８日的兰州、银川两城市的逐日空气污染指数

资料中，二氧化氮为主要污染物的只有两天，分别为２００４年２月７日和２００５

年１月１３日，发生在银川市。因为数据太少，对大气环境的影响无法比较，所

以在本文中没有对其进行讨论。

５．３兰州、银川两城市各种污染物污染日数基本情况

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

秋、冬三个季节银川市的ＳＯ：污染日数均显著高于兰州；

（４）两城市可吸入颗

粒物的污染日数都是夏季最高：兰州春季为最低，银川市的最低值出现在冬季：

（５）两城市可吸入颗粒物日数四季波动幅度不大。

（ａ）

（ｂ）

图５．３兰州、银川两城市各季度Ｓ０２、可吸入颗粒物污染日数

（ａ．ＳＯ。；ｂ．可吸入颗粒物）

分析图５．１、５．２、５．３的原因，主要有以下几点：

（１）：兰州、银川两城市均处在沙尘暴多发的西北地区，所以３、４月份污

染物指数较高，污染较为严重；

（２）：兰州、银川均属北方城市，１１月中旬开始供暖，燃煤量的增加，导

致ｓ０２含量激增；

（３）：两城市均以可吸入颗粒物为主要污染物，银川位于沙尘源区附近，

但其污染程度低于兰州，可见对于兰州的污染，人为因素、地理环境及气候条件

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

尘天气的少发区，气溶胶光学厚度与沙尘天气相关性较差。因此可以推断，中国

北方，特别是干旱荒漠区，大气气溶胶主要来自沙尘天气过程引起的地面沙尘释

放。

２．中国主要内陆地区的污染指数分布有５个大值区：一、以乌鲁木齐为中

心的新疆北部；二、以兰州为中心的西北东部：三、以呼和浩特为中心的华北地

区；四、以重庆为中心的四川盆地；五、湖南、湖北地区。在一年四季中，污染

指数按冬＞春＞秋＞夏的顺序排列，不同季节的大值区分布基本相同，在春、夏、

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

第六章沙尘气溶胶化学特性分析

２００４年中国环境状况公报中指出，颗粒物仍是影响空气质量的首要污染物，

但总体比２００３年有好转趋势。４６．８％的城市颗粒物超过二级标准，比０３年增

加１．２个百分点；超过三级标准的城市占１４．３％，比上年减少６．９个百分点。颗

粒物污染较重的城市主要分布在山西、内蒙古、辽宁、河南、湖南、四川及西北

各省（自治区）Ｉｔ］。

表６．１颗粒物浓度分级城市比例（引自２００４年中国环境状况公报）

二氧化硫年均浓度达到国家二级标准（０．０６毫觅『立方米）的城市占７４．３％，

与０３年持平。超过国家三级标准（０．１０毫克，立方米）的城市占统计城市的９．１％，

比０３年降低３个百分点。二氧化硫污染严重的城市主要分布在山西、河北、河

兰州大学２００６届坝ｌ岍究生毕业论文

自１８７２年英国化学家Ｓｍｉｔｈ在《空气和雨：化学气象学的开端》中首次提

出酸雨这个概念【２】，到２０世纪４０年代酸雨引起各国学者的普遍关注以来，许多

学者对酸雨的各个方面进行了大量的研究ｆ３Ｊ。我国开展酸雨的研究比国外要落后

一段时间，１９７４年在北京开始对酸雨进行监测，其后陆续在其他城市也展开了

研究，并在１９８９年开始建立全国的酸雨监测网１４】，研究显示，我国酸雨面积已

占国土面积的４０％，成为继欧洲和北美之后的第三大酸雨区ｆ５】。由于酸雨的严重

危害，我国的经济建设遭受了很大的损失，人民生活也受到了较大的影响。

在１９８２年的酸雨普查中发现除吉林、甘肃和临夏外，其他二十多个省、市、

自治区均出现酸雨，酸雨已覆盖国土面积的４０％Ｎ。１９９９年１０６个城市的ｐＨ值

监测结果表明，降水年均ｐＨ值范围在４．３．７．４７。ｐＨ值低于５．６的城市有４３个，

占统计城市的４０．６％，怀化、景德镇、遵义、宜宾、赣州等南方城市的酸雨频率

达８０％ｔ７１。

２００４年中国环境状况公报中指出，２００４年，全国５２７个市（县）降水的

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

水年均ｐＨ值低、酸雨频率高的城市比例均比上年增加，表明本年度酸雨污染较

上年加重ｆ１】。

酸雨区域分布范围基本稳定，２００４年降水年均ｐＨ值小于５．６（酸雨）的城

市主要分布在华中、西南、华东和华南地区。华中酸雨区污染最为严重，降水年

均ＤＨ值（＝５．６）为酸雨的城市占５８．３％，酸雨频率大于８０％的城市比例达２１．４％。

湖南和江西是华中酸雨区酸雨污染最严重的区域。华南酸雨区主要分布在广东以

珠江三角洲为中心的东南部和广西东部。降水年均ｐＨ值小于５．６的城市比例为

５８．９％，与上年相比，华南地区酸雨污染加重。西南酸雨区以四川的宜宾、南充、

贵州的遵义和重庆为中心，降水年均ｐＨ值小于５．６的城市比例为４９．０％：与上

年相比，酸雨污染有所缓和。华东酸雨区分布范围较广，覆盖江苏省南部、浙江

全省、福建沿海地区和上海。高酸雨频率（＝８０％）和高酸度降水（ｐＨ＝４．５）的

兰州大学２００６届硕．Ｉ二研究生毕业论文

的城市６７个，占５９．８％，比上年增加６．１个百分点。酸雨控制区内酸雨污染范

围基本稳定，但污染程度进一步加重。

表６．３：酸雨控制区内降水不同酸度城市比例（引自２００４年中国环境状况公报）

表６．４：酸雨控制区降水不同酸雨频率城市比例（引自２００４年中国环境状况公报）

酸雨的形成与酸性物质的排放有直接的关系。Ｓ０２和ＮＯｘ是酸雨发生的主

要前体物，两者在大气中经过均相氧化和非均相氧化转变为ＨｚＳ０４和ＨＮ０３，进

入降水中形成酸雨嗍。

表６．５：二氧化硫排放情况（７／吨）

表６．６：２００４年全国及西北五省氨氮及二氧化硫排放量

２００４年氨氮排放量（万吨）二氧化硫排放量（万吨）

所警例所管例

全国

强

嬲

“

甘肃

拍

１．９５４２．１５

掘

陕西

＂

１．８８ｏ穹３．６３

虬

青海

晒

０．３８４Ｏ．３３

利

宁夏

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

从表６．５、６．６中可以看出，虽然２００１、２００２年二氧化硫的排放量有所下降，

但是近年来全国二氧化硫的排放量仍呈增长趋势，２００４年与２００３年相比，增幅

达４．５％，比２０００年，更是增长了１３．Ｏ％，二氧化硫的高排放，使得全国的酸雨

形式更加严峻；同时，资料显示，２００４年西北五省的氨氮排放量占全国氨氮排

放总量的６．２４％，二氧化硫排放量占全国二氧化硫排放总量的９．５４％。

就全国范围来看，各地氨氮、二氧化硫排放量差别不大，但是为何南方多酸

雨，而北方很少有酸性降水呢？究竟还受何种因素的影响？

酸雨的形成除受酸性物质的排放直接影响外，还与很多因素有关系，如土壤

的性质、地理环境、气象条件等都会对其产生影响。土壤中碱金属离子含量及其

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

６．１通过降水资料分析兰州大气环境中的化学成分

６．１．１降水中阴离子、阳离子浓度平均值在不同月份的变化

砷∞

驰蚰

∞

一１／∞占赵艇

加

加

。

３４５６７

８９１０１１

月

图６．３：Ｆ、ＣＩ、Ｎ０５、Ｎ０３、Ｓ０４的平均浓度随季节的变化

２５

２０

毫１５

专

裴１０

５

Ｏ

３

４５６７８９１０１１

月

图６．４：Ｎａ、ＮＨ４、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ的平均浓度随季节的变化

分析结果显示，２００４、２００５两年的降水ｐＨ月平均值保持在７左右，呈弱碱

性，５月为最低值；从图６．３、６．４中可以看出降水中阴离子、阳离子浓度平均

值在不同月份的变化：降水中离子浓度变化趋势接近，其中主要离子的浓度变化

时间、趋势相同，在１０月都出现一个相对的低值，１１月又有所回升，其他几种

离子浓度无显著变化。

６．１．２每次降水阴离子、阳离子浓度分析

图６；５、６．６表示了每次降水的阴离子、阳离子浓度。从图中可以看出，离

子浓度主要集中在３０ｍｇ／Ｌ以下，在个别情况下，离子浓度会突然增大几十倍．后

面将以个例的形式具体分析造成离子浓度突变的可能原因。

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

Ｆ

Ｃ

。

ｘ

Ｎ０

Ⅲ（２

ｘ

Ｏ３Ｎ

３

◆■直××

Ｓ０４

３

越

蠖

，Ｅ

。菇

Ｋ

嚣筹糊薹邀

：Ｈ鹱

】，露臻｝

蔷

袋

３４５６７８９１０３４５６７８９０ｌｌ２

１１１２

≮越

ｌｌ

月月

（ａ）

（”

图６．５（ａ）：０４年降水中各阴离子含量（ｂ）：０５年降雨中各明离子含量

７。

６０

嚣

ｏ

５０

童４０

蔷

●－‘ｘ

ｘ

ｘ

ｘ

‰。錾

埘３０

西３０

残２０蛏２。

ｘ

ｂ

ｘ

１０

０

１：

鑫良《鑫

。■；：醚

～

豪

牧，．萏Ｉ

●；

～“

蒜

ｘ；瘴

一

；一

３４５６７８９１０１１１２３５６７８９１０ｌｌ１２

４

月月

（ａ）

（ｂ）

图６．６（ａ）：０４年降水中各阳离子含量（ｂ）：０５年降雨中各阳离子含量

６．１．３降水中化学组分的分析

ｓ（ｈ、Ｎ０ｘ等排入大气的废气是酸雨形成的主要来源物【１２１。酸雨中阴离子的分

析对研究酸雨的成因及其预防有重要的作用。天然雨水中的ｐＨ值应该是雨水中

ｃ０２达到饱和时的ｐＨ值，在１个标准大气压，２５＂Ｃ时其值约为５．６，所以酸雨通

常是指ｐＨ小于５．６的降水。降雨的酸化除了自然现象（如火山爆发、闪电）影响

之外，更主要的是人类大量使用矿物燃料向大气中排放有害气体一含硫化合物、

氮的氧化物、碳氢化合物等与大气中的水分经大气化学反应而造成。通常认为主

要的成酸物质是ｓ０２和Ｎ０ｘ。它们在大气或水滴中转化成为硫酸和硝酸，约占酸

雨总数量的９０％以上ｌＨＪ。

通过对降水中化学成分含量的分析可以看出以下几点：ｌ、钙离子浓度与硫

酸根、硝酸根离子浓度的变化趋势基本相同；２、在观测期内，很少有酸性降水，

分析其原因，初步认为还是由于兰ｔ，Ｉ’Ｉ地区土壤呈碱性，通过大气边界层的湍流交

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

换过程，碱性颗粒物进入大气中，中和了人为排放的酸性的成分，使得兰州地区

不易发生酸性降水。

降水中的阴离子含量依次为Ｓ０４２一＞Ｎ０３一＞Ｃ１一＞Ｆ－（以下浓度单位均为

Ｉ．ｔｅｑ／Ｌ），其中Ｓ０４２－占５７．７％，其次是Ｎ０３一，占２４．５％，氯离子和氟离子分别占

７．２％和３．９％。硝酸根和硫酸根所占比重达８２．２％，是降水中阴离子的主要成分。

８０４２］Ｎ０３一的比值约为２．６，说明雨水中酸性成分形成的主要机理是Ｓ０２在气溶

胶中进行液相化学反应，转化为Ｈ２Ｓ０４，虽然Ｎ０３‘溶解于水也进行液相反应生成

ＨＮ０３，但它的反应低于Ｓ０４２。。

阳离子含量依次为Ｃａ２＋＞ＮＨ４＋＞Ｎａ＋＞Ｍ９２＋＞ｌ（．，其中Ｃａ夸占５５．４％，ＮＨ４＋占

乜

。氘．ｎ。∞．ｎ

甘崎．Ｎ＿【卜卜．¨Ｎ

屯薹墨矗导．雩

。一．Ｎ

ｎｎ，＿Ｉ

。一．Ｎ一

ｎ

甘西．Ｈ∞

＋ＥＮ。卜．∞

。∞．。

∞乱．一Ｈ。寸．卜卜

＋ｔ受

。。．∞

。”．ｎ寸卜卜．ｎ∞

一”．心。Ｎ卜也，∞卜Ｎ

【冀葛。．￡

≮ｕ

。昏．寸

。。．甘ｎ

ｎ甘．卜ｎｎ

心ｎ．卜卜一

峪岈．。卜”

＿ｄ

Ｈ甘．∞Ｈ心口．卜ｎ

．￡。艿∞

－Ｉ。

。”．ｎ。一．心

西．＊口一

ｎｏ．∞ｎＮ卜．ｍ。

盆．Ｎｎ

．Ｈｇ自

ｎ寸．∞∞

．ｃｏｚ

。∞．Ｎ。ｎ．∞

【∞．”ｎ卜∞．Ｎｎ

葛导

”。．∞啦一

＾ｄ∞

。寸．。一。ｎ．呐卜“心Ｎ．一啦

。。．寸Ｎ

卜．＿【∞一

∞１８荨

ｎＮ．卜

∞”．寸一

是翌瓣蹄唧

捌｝｛Ａ

协西．寸∞ｎ．口ｎＨ．ｎ

卜ａ小＿ｌ

壁嚣爵醛

『．【６

∞Ａ【．袋６

【∞“ｏ沾乱西＿【

譬．吕口．

凶蒙

呈坷瞻

毛引

詈水唧醢

雪一任愠怔

【‘Ｉ】但餐帐

雪捂巡蝴

呈凶繇醇帐长疵唧

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

６．２雨水中化学成分来源分析

６．２．１雨水中各离子含量

图６．７各种阳离子浓度对全部阳离子的贡献

图６．８各种阴离子浓度对全部阴离子的贡献

３０

３

Ｏ

２０

２Ｏ

１

０

＼—曲＿

１０

０

垂；咖｜｝㈣喜｝咖垂｜ｏ

０

Ｏ５００１０００１５００２０００

２５００３０００

ＴＡ（ｕｅｑ／Ｌ）

ＴＣ：。Ｉ．ｏｔａｌＣａｔｉｏｎｓ

ＴＡ：ＴａｔａｌＡｎｉｏｎｓＴＣ

）ＴＡ

图６．９阴、阳离子总浓度关系图

４１

兰州大学２００６届硕ｌ研究生毕业论文

通过计算发现在所测得样品中，很多样品中阳离子当量浓度之和远大于阴离

子当量浓度之和，说明由于仪器及实验条件的限制，还有别的含量较高的阴离子

未被检测出来，本文采用了文献［１９】中的计算方法，即

阳离子当量浓度一阴离子当量浓度＝ＨＣ０３。

图６．１０各种离子浓度对总浓度的贡献

从图６．７、６．８中可以清楚地看到各种阴、阳离子对全部阴、阳离子的贡献，

图６．１０是各种阴／阳离子浓度占全部总离子浓度的百分比图。从图中可以看出，

将所有阴离子的当量浓度按大小排列依次为，Ｓ０４２’＞ＨＣ０３。＞Ｎ０３’＞Ｃ１。

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

粒子的，但是兰州地处大陆内部，受海洋的影响很小，所以来自海洋的那部分可

近似忽略。

６．２．２雨水成分间的相互关系及其来源推定

Ｔａｋａｈａｓｈｉ和Ｆｕｊｉｔａ（２０００）利用Ｎ０３．和ｓｏ？。的浓度比值来反映ＨＮ０３和

Ｈ２ｓ０４对雨水的酸性的贡献。在所测得雨水样品中，Ｎ０３＿／ｓｏ？’当量浓度比约

０．３８，这个结果意味着在兰州雨水中Ｓ０４２‘含量对其酸性较为重要。为了分析Ｓ０４２。

的来源，我们首先分析了样品中各种成分之间的相关关系，如表６．８所示。

表６．８雨水成分的对角相关系数矩阵（浓度单位：／ｔｅｑ／Ｌ）

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

为了弄清楚雨水成份变化与天气过程之间是否有关系，如有，二者之间又是

怎样的关系，在２００４—２００５年所采集的所有雨水样品中取出具有代表性的样品进

行个例分析。

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

图６．１１２００４年４月５－６日地面天气图（矗，０５日１７时；ｂ．０５日２０时；ｃ，０６日０８时）

分析了降水前一天，即２００４年４月５日的天气图，从天气图中可以看出５

日有一股从内蒙古来的强冷空气横槽南下，各地２４小时降温明显，从２０时图中

可以看出内蒙古西部及中蒙边境地区有强沙尘暴发生，并向南移动，到６日０８

时，河西走廊地区有沙尘天气过程发生。在６日采集的降水样品中，各种离子成

分含量均较高。

个例二：２００４年０５月１３日降水

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

图６．１２２００４年５月１２日２０时地面天气图

图６．１３２００５年６月２９日０５时面天气图

天气图显示２８日冷空气从新疆南部到达青海后，以西路路径到兰州，风速

大，天气过程猛烈，温差大，空气交换强烈，２９日０５时图中可以看出由于冷空

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

气来袭造成的明显降温。在此次过程中未发生沙尘天气过程。对这次雨水样品分

析中发现，样品中所测的１０种离子含量均较大，主要离子ｃ

ａ＿Ｈ、Ｎ０３。、Ｓ０４２－

浓度变化最为明显，其中ｃａ２＋、Ｎ０３’浓度为所测时间段内的最大值。可以认为是

由于前期天气干燥，较大的风速和强烈的天气过程，引起的高空和地面强空气交

换，造成地面尘土飞扬。

个例四：２００５年７月１８．１９日降水

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

图６．１４２００５年７月１７－１８日面天气图（ａ，１７１９

０２时：ｂ，１７日０８时；ｃ．１８日０２时）

６．３．２讨论

本部分所选雨水个例均为离子含量相对较大的样品。通过对比天气形势，可

以看出，降水前多有较强的天气形势发生，同时沙尘天气对降水中离子含量的影

响较大，所以新疆、青海、河西走廊、内蒙古等地有沙尘天气过程发生，都会对

４８

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

兰州的大气环境造成影响。风速也是影响大气环境的重要因素，由于兰州所处西

北的地貌环境特点，即使没有沙尘天气过程发生，在干燥的环境下，如遇较大的

风速，也会引起地面尘土飞扬，加重大气中的离子含量。

６．４小结

通过本章的分析，可以清楚地看出全国的污染形式：

１．颗粒物仍是影响空气质量的首要污染物；

２．二氧化硫污染严重的城市主要分布在山西、河北、河南、湖南、湖北、

云南、内蒙古、甘肃、贵州、广西、四川、重庆等省、自治区、直辖市；

３．所有统计城市的二氧化氮浓度均达到二级标准，但北京、广州、深圳、

上海、重庆等大城市二氧化氮浓度相对较高；

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

３．

阳离子含量依次为Ｃａ２＋＞ＮＨ４＋＞Ｎａ＋＞Ｍｇ“＞Ｋ＋，其中Ｃａ２＋占５５．４９６，ＮＨ４＋

占３０．４％，是中和降水酸性的主要成份，而Ｃａ２＋的含量是ＮＨ４＋的近２倍，表明对

降水中酸性物质的中和，钙的作用要明显大于氨的作用；

４．（ＮＨ４＋＋Ｃａ２十）／（ｓ０４２－＋Ｎ０３一）（１，即降水中主要的酸性指标ｓ０４２’、Ｎ０３一

之和，要大于主要碱性指标ＮＨｒ、Ｃａ２＋之和，说明降水中主要的致酸物质即为Ｓ０４｝

和Ｎ０３‘两种离子，而对降水中酸性物质的中和，除ＮＨ４＋与Ｃａ２＋两种离子之外，其

它离子含量也占一定比例。

５．通过相关性分析看出，ＨＣ０３－和Ｃａ２＋、Ｍ９２＋相关系数较高，说明ＨＣ０３。

主要由沙尘离子与其作用，尤其是与土壤离子（ｃａ（Ｈｃ０３）２、ＣａＣ０３）的中和作

用；Ｃａ２＋除与ＨＣＯｆ相关性较好外，与Ｓ０４２－相关性也较好，钙离子与硫酸根、

碳酸氢根的较好的相关性，意味着这些检测到的离子成分，其主要来源是自然源；

硫酸根离子与钙离子、氨根离子的相关关系好，一方面说明自然源对降雨的重要

作用，另一方面也说明人为污染对降水成分组成的贡献（ＤⅡ＿１４）２ｓ０４主要是来自

于人为活动）。

６．降水前多有较强的天气形势发生，同时沙尘天气对降水中离子含量的影

响较大，新疆、青海、河西走廊、内蒙古等地有沙尘天气过程发生，都会对兰州

的大气环境造成影响。风速也是影响大气环境的重要因素，即使没有沙尘天气过

程发生，在干燥的环境下，如遇较大的风速，也会引起地面尘土飞扬，加重大气

中的离子含量。

参考文献

【１】２００４年中国环境状况公报．

【２】Ｓｍｉｔｈ

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

【８】８赵传睇．酸雨的成因年¨地理分布【Ｊ】．山西师大学报，１９９５，９（３）：９１—９４．

【９１冯砚青．中国酸雨状况和自然成因综述及防治对策探究【】］．云南地理环境研究，２００４，１６

（１）：２５－２８．

【１０】王文兴．中国酸雨成困研究【Ｊ】．中国环境科学，１９９４，１４（５）：３２３－３２９．

【ｌｌ】王美秀．酸雨问题概述［Ｊ】．内蒙古教育学院学报（自然科学版），１９９９，１２Ｃ２）：２５－２７，

［１２］孙崇基．酸雨［Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，２００１．

［１３］王小月，张书贵，芜湖市降水化学成分特征及变化趋势的初步研究［Ｊ］，安徽师范大学

学报（自然科学版），２０００，２３（３）：２７６－２７９．

［１４】汤洁，薛虎圣，于晓岚，等．瓦里关山降水化学特征的初步分析［Ｊ］，环境科学学报，

２０００，２０（４）：４２０．－４２５．

ｆ１５】涂俊．南京市降水化学成分特征及变化趋势［Ｊ］，上海环境科学，１９９９，１８（１０）：４５１～４５３．

【１６】侯书贵．乌鲁木齐河源区大气降水的化学特征［Ｊ］，冰川冻土，２００１，２３（１）：８０－－８４．

［１７］王小月，张书贵．芜湖市降水化学成分特征及变化趋势的初步研究［Ｊ］，安徽师范大学

学报（自然科学版）．２０００，２３（３）：２７６＿２７９．

【１８】周竹渝，陈德容，殷捷，等．重庆市降水化学特征分析［Ｊ］，重庆环境科学，２００３，２５

（１１）：１１２一】１４．

ｎ９］ｇｈａｎｇ

Ｊ．，Ｋ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｈ．Ｗｕｓｈｉｋｉ，ｅｔ

ａ１．，Ｗａｔｅｒｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ

ｏｆｔｈｅｒｉ

ｖｅｒｓ

ａｒｏｕｎｄｔｈｅＴａｋｌｉｍａｋａｎａｎｄ

Ｄｅｓｅｒｔ（ＮＷ

Ｃｈｉｎａ）：Ｃｒｕｓｔａｌ

ｗｅａｔｈｅｒｉｎｇｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ

ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ

ｉｎａｒｉｄｌａｎｄ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

第七章总结与展望

７．１全文总结

本文采用了ＮＡＳＡ的ＭＯＤＩＳ网站上的大气光学厚度（ＡＯＴ）资料、ＶＳＡＴ

接收的沙尘天气资料、国家环境保护网的逐日空气污染指数资料，分析了沙尘气

溶胶的物理特性，利用环境质量公报资料及兰州市２００４—２００５年采集的降水样品

物理化学分析资料，分析了沙尘气溶胶的化学特性。研究结果表明：

（１）中国主要内陆地区的ＡＯＴ值分布有四个大值区：西北的南疆盆地及青

海、甘肃，内蒙古中西部地区，四川盆地和长江黄河下游地区；春季北方的ＡＯＴ

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

（４）兰州、银川两城市均处在沙尘暴多发的西北地区，所以３、４月份污染

物指数较高，污染较为严重：兰州、银川均属北方城市，１１月中旬开始供暖，

燃煤量的增加，导致ＳＯ，含量激增；两城市均以可吸入颗粒物为主要污染物，银

川位于沙尘源区附近，但其污染程度低于兰州，可见对于兰州的污染，人为因素、

地理环境及气候条件均是其主要因素。

（５）在观测期内，很少有酸雨发生，可以认为是由于兰州地区土壤呈碱性，

通过大气边界层的湍流交换过程，碱性颗粒物进入大气中，中和了人为排放的酸

性成分，使得兰州地区不易发生酸雨。

（６）降水中的阴离子含量依次为Ｓ０４２‘＞Ｎ０３一＞ＣＩ一＞Ｆ－，其中Ｓ０４２一占５７．７％，

其次是Ｎ０３一，占２４．５％，硫酸根和硝酸根之和所占比重达８２．２％，是降水中阴离

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

尽管中国地区的气溶胶研究已经取得了一些有价值的成果，但以往文献多为

地方性分析，或是以个别站点的资料代表一个区域的情况。本文采用了ＮＡＳＡ

的ＭＯＤＩＳ网站上的大气光学厚度（ＡＯＴ）资料、ＶＳＡＴ接收的沙尘天气资料、

国家环境保护网的逐日空气污染指数资料，分析了大气气溶胶的物理特性，利用

环境质量公报资料及兰州市２００４—２００５年的实际降水样品采集资料，分析了大气

气溶胶的化学特性，资料丰富，对大气气溶胶的理化性质及其成因给出了较全面

地阐述，特别是通过实际降水样品的采样分析，首次揭示了兰州市气溶胶的化学

基本特性。

７．３存在的问题与不足

本文对大气气溶胶的物理特性研究较为详细，对其分布特点及其成因有较全

面的阐述，并初步揭示了气溶胶的化学特性，取得了一定的成果，希望能对我国

大气气溶胶研究有所帮助。但由于知识水平有限，研究时间较短，在分析研究中

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

攻读硕士期间发表的论文

１、韩晶晶，王式功，祁斌等．气溶胶光学厚度的分布特征及其与沙尘天气的关系

中国沙漠，２００６，２６（３）：３６２．３６９

２、尚可政，韩晶晶，杨德保等．狮泉河气候变化趋势及预测．兰州大学学报（自然

科学版）（已接收）．

兰州大学２００６届硕士研究生毕业论文

致谢

本文是在导师王式功教授的精心指导下完成的，从论文的选题、资料分析到

文章的撰写，导师给予了悉心的指导和热情的帮助。导师渊博的学识，敏锐的思

维，严谨的治学态度，以及忘我的工作精神都给我留下了深刻的印象，并将终生

受益。在此，对我的导师表示最衷心的感谢和深深的敬意，感谢导师在学习、工

作各方面给予的鼓励和帮助。

衷心感谢尚可政老师和杨德保老师在我学习、生活及论文的完成过程中给予

的指导，他们提出了很多建设性的意见，帮助我顺利的完成学业。三年的学习生

活中，也得到了院、系其他老师的关心与支持，在此谢谢各位老师。

马玉霞、王金艳、袁薇、张良、吴丹、谢月玉、冯鑫媛、孙川勇、李艳、樊