付潔　尚可政　王式功　劉麗偉　王金艷

摘要由于與氣候變化和人類活動息息相關，沙塵氣溶膠對氣候和環(huán)境的影響一直廣受關注。針對我國沙塵氣溶膠的理化性質(zhì)及其對云和降水、輻射、城市空氣質(zhì)量、人體健康等方面的影響，就近些年來所取得的成果做了回顧和總結(jié)，以期對今后沙塵氣溶膠的更深入研究有所借鑒和幫助。

關鍵詞沙塵氣溶膠；理化性質(zhì)；氣候影響；環(huán)境和人體健康

中圖分類號S161文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03673-05

基金項目公益性行業(yè)（氣象）科研專項（GYHY201106034）；甘肅省國際科技合作計劃項目（1204WCG A016）；國家自然科學基金項目（41105109，41275070）；蘭州大學中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金（lzujbky2012121）。

作者簡介付潔（1989- ），女，甘肅民勤人，碩士研究生，研究方向：災害性天氣和氣候。

沙塵氣溶膠，或稱為礦物氣溶膠，是對流層氣溶膠的主要組成部分，其對全球氣候和環(huán)境有著不可小視的作用。就全球而言，沙塵氣溶膠的源地有中亞、中非、北美和澳大利亞，大多分布于副熱帶地區(qū)，我國沙塵氣溶膠的主要源地則為沙塵天氣多發(fā)的戈壁荒漠地帶，中心位于南疆盆地和內(nèi)蒙古西部的沙漠地帶及其周邊地區(qū)[1]。近年來，針對我國沙塵氣溶膠的理化性質(zhì)及其影響展開了頗多卓有成效的工作，筆者在此就這些成果做一回顧，并對今后的研究提出了展望。

1我國沙塵氣溶膠的物理特性

1.1濃度分布沙塵氣溶膠的濃度可以直接反映出該地空氣質(zhì)量狀況，對大氣透過率、能見度等有重要影響。沙塵氣溶膠濃度可以用數(shù)濃度或質(zhì)量濃度表征，風速等動力因素和氣溫等熱力因素均會影響到大氣中沙塵氣溶膠的濃度分布。針對塔克拉瑪干沙漠的觀測發(fā)現(xiàn)[2-3]，沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度在不同天氣背景下的大小順序為晴天<浮塵<揚沙<沙塵暴；風速會直接影響氣溶膠濃度，風速越大，沙塵暴強度越強，粒子質(zhì)量濃度越大；沙塵暴天氣過程中日平均濃度峰值比小時平均濃度峰值出現(xiàn)早，這是因為沙塵暴發(fā)生期間風速大，空氣中懸浮的粗顆粒較多，而更多的細顆粒物則是在沙塵暴之前以及之后的浮塵天氣里積累，且沉降較慢；不同高度、不同粒徑的沙塵氣溶膠質(zhì)量濃度每3～4 d出現(xiàn)一個峰值區(qū)，表明每隔3～4 d沙塵天氣會出現(xiàn)強度增強現(xiàn)象。巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠和毛烏素沙地，沙源充足，干旱少雨，是我國沙塵氣溶膠的另一主要源區(qū)。牛生杰等研究發(fā)現(xiàn)上述沙漠上空沙塵氣溶膠數(shù)濃度一般為1～10個/cm3；沙塵暴發(fā)生時，直徑>9 μm的沙塵粒子濃度增長最為明顯，且在背景大氣、浮塵、揚沙、沙塵暴4種不同天氣背景下，氣溶膠質(zhì)量濃度平均依次以2～3倍增長[4-5]。騰格里沙漠的野外觀測試驗結(jié)果進一步顯示，有沙塵日氣溶膠數(shù)濃度可高達晴好天氣氣溶膠數(shù)濃度的2～10倍，沙塵天氣下大粒子（0.1 μm1.0 μm）數(shù)濃度增加顯著，沙塵氣溶膠釋放強烈[6]。

除了以上的實地觀測試驗，數(shù)值模擬也可以應用于沙塵氣溶膠濃度的研究。銀燕等利用2006年NCEP/NCAR再分析資料和大氣化學傳輸模式，模擬了沙塵氣溶膠1、4、7、10月全國范圍內(nèi)的質(zhì)量濃度分布，結(jié)果顯示，我國沙塵氣溶膠集中分布于內(nèi)蒙古中西部沙漠地區(qū)，內(nèi)蒙古西部中央戈壁4月沙塵氣溶膠濃度達最大值，甚至超過500 μg；就全國而言，沙塵氣溶膠濃度也是在4月達極大值，其他月份較少，這充分說明了春季我國沙塵天氣的影響之大[7]。

1.2粒徑分布在沙塵天氣情況下，氣溶膠粒徑大小對于氣溶膠在大氣中的停留時間、傳輸距離均有一定的影響。一般而言，風沙天氣越多越惡劣，大氣中沙塵氣溶膠的粒徑和濃度越大。新疆沙漠面積廣大，塔里木盆地超過一半的土壤均是沙土，沙漠沙以細沙為主，且沙漠周圍土壤中細顆粒物含量較大，成為大氣沙塵氣溶膠中細顆粒物的重要來源[8]。分析阿克蘇地區(qū)的氣溶膠樣本發(fā)現(xiàn)，在沙塵源區(qū)，當有沙塵暴發(fā)生時，大氣氣溶膠粒子濃度在全部粒徑范圍均會增加，但尤以粗粒子增加最多；垂直方向上，7～17 m高度內(nèi)氣溶膠濃度不隨高度出現(xiàn)明顯分層；若氣溶膠粒子直徑只有一個峰值且位于>2.1 μm范圍內(nèi)，就可推斷粒子的來源主要為地面沙塵[9]。內(nèi)蒙古西北部至河西走廊一帶是我國另一沙塵暴多發(fā)區(qū)，這一沙漠地區(qū)上空沙塵氣溶膠平均直徑為1.6～4.6 μm，最大可達28.0 μm，且風速增大時沙塵粒子的增加具有選擇性，隨著沙塵濃度增大，小粒子比重減小而大粒子比重增大，直徑<4.0 μm的粒子形成數(shù)濃度的峰值[4，10]。騰格里沙漠觀測試驗的結(jié)果進一步表明，晴好天氣下，氣溶膠粒子粒徑分布均勻，粒子相對較小，粒徑分布呈對數(shù)正態(tài)分布；而沙塵天氣下，氣溶膠粒徑分布多變、不穩(wěn)定，沙塵氣溶膠以較大沙塵顆粒為主，粒徑分布呈多元正態(tài)分布[6]。

1.3光學特性 國內(nèi)針對沙塵氣溶膠的光學特性也開展了大量研究工作，集中體現(xiàn)在光學厚度、大氣渾濁度等方面。對賀蘭山地區(qū)不同天氣條件下氣溶膠光學厚度研究發(fā)現(xiàn)，隨著沙塵天氣強度增強，沙塵氣溶膠含量增多，氣溶膠光學厚度和渾濁度系數(shù)同步增大[11]。沙塵氣溶膠的光學厚度大小可反映出局地沙塵濃度的大小，因此，沙塵氣溶膠光學厚度有明顯的季節(jié)變化，春季往往達到最大值，且北方明顯高于南方。張文煜等2001年4～9月在寧夏沙坡頭地區(qū)觀測氣溶膠光學厚度，發(fā)現(xiàn)4、5月550 nm光學厚度明顯偏大，平均為0.72，8、9月則最小，降至0.30[12]。在我國其他沙塵源區(qū)開展的觀測試驗得到了相似的結(jié)果[13-14]。

2我國沙塵氣溶膠的化學特性

沙塵氣溶膠的化學組成成分中，占據(jù)主要地位的是SiO2，其次為Al2O3，其他成分如Ca、Mg、Fe的氧化物，含量一般不超過5%[15]。對沙塵源區(qū)、沉降區(qū)的氣溶膠中所含元素及其含量進行判別、分析，不僅可以對局地的環(huán)境構(gòu)成有所了解，還有助于推斷沉降區(qū)氣溶膠來源和源區(qū)的貢獻率，從而對沙塵暴所造成的影響做出科學準確的判斷。

2.1沙塵源區(qū)氣溶膠化學成分對賀蘭山地區(qū)沙塵氣溶膠樣本化學元素進行測定后發(fā)現(xiàn)，沙塵氣溶膠中各元素濃度變化隨沙塵天氣強度的增強而增大，其中親地殼類元素濃度最大；濃度變化較為顯著的元素主要有Al、Ca、Mg、Fe等[16]。成天濤等對渾善達克沙地的樣本分析發(fā)現(xiàn)，強沙塵暴時主要元素Al、Fe的含量較晴天高出近10倍，富含Si元素的粗顆粒顯著增加，Na元素相對含量急劇減小，重力沉降作用對Al、Ca、Fe、Si等元素的垂直分布有重要影響[17]。

2.2沙塵沉降區(qū)氣溶膠化學成分分析比較沙塵沉降區(qū)顆粒物的化學成分，尤其是針對典型城市氣溶膠成分的分析，對于探究沙塵來源及做出相應對策意義重大。莊國順等分析了2000年沙塵暴期間北京的氣溶膠樣品后指出，Al、Fe、Sc、Mn、Na、Ni、Cr、V、Co等9種元素主要來源于地殼；主要污染元素As、Sb、Se不僅受北京當?shù)匚廴居绊?，且與沙塵運輸過程中沿途污染源密切相關；S元素主要源于沙塵在傳輸過程中氣體向氣溶膠的轉(zhuǎn)化；沙塵暴發(fā)生時，F(xiàn)e（II）的含量升高了2～3倍，這可能是沙塵中的Fe（III）和大氣中各種還原劑反應的結(jié)果[18]。李玉霖等對蘭州市降塵樣本分析得出，蘭州非沙塵天氣的沉降物中含量較高的元素為Si、Ca、Al、Fe，而沙塵天氣則為Si、K、Ca、Al，元素含量的排序差別不大，但元素豐度明顯不同，表明這2種沉降物的來源存在差異，非沙塵天氣沉降物中的元素主要來自于當?shù)卦?，而沙塵天氣沉降物中多數(shù)元素來源于外地入侵的沙塵[19]。

3沙塵氣溶膠對氣候變化的影響

沙塵氣溶膠對氣候系統(tǒng)影響顯著，一方面，它通過改變地氣系統(tǒng)的輻射傳輸直接影響氣候；另一方面，它改變云和降水的特性，間接地影響了氣候變化。

3.1對輻射和氣溫的影響沙塵氣溶膠通過散射和吸收太陽輻射以及地氣系統(tǒng)內(nèi)的長波輻射，一般加熱沙塵層大氣但冷卻地面，同時在夜間又對地面有保溫作用[20]，直接影響了地氣系統(tǒng)的輻射傳輸過程。

3.1.1沙塵氣溶膠輻射效應的數(shù)值模擬。針對沙塵氣溶膠的數(shù)值模擬試驗取得了一致的結(jié)果，即沙塵氣溶膠增加大氣輻射收入的同時，減少了地面輻射凈收入，從而分別使大氣和地面溫度呈現(xiàn)上升和下降的反向變化[21-22]。沙塵對地氣系統(tǒng)的這一輻射強迫影響與一個不大于0.3的“臨界地表反照率”有關[23]，當?shù)乇矸凑章蚀笥谂R界值時，沙塵氣溶膠減小行星反照率，加熱地氣系統(tǒng)，反之則表現(xiàn)為冷卻效應。沙塵的輻射強迫與太陽高度角也有很大關系。對沙塵直接輻射效應的數(shù)值模擬結(jié)果表明，由冬到夏、從春初到春末，隨著太陽高度角逐漸增大，沙塵所造成的大氣頂晴空正輻射強迫增加，地氣系統(tǒng)由輻射降溫逐漸轉(zhuǎn)為輻射增溫[24]。

3.1.2沙塵氣溶膠輻射效應的觀測研究。賈璇等采用MODIS和CALIPSO衛(wèi)星資料及地面臺站沙塵資料，研究發(fā)現(xiàn)強沙塵天氣時，沙塵云區(qū)大氣層頂云的輻射強迫絕對值比純云區(qū)小，云的冷卻效應受到抑制，沙塵加熱了大氣層[25]。此外，沙塵氣溶膠能夠衰減地面凈輻射收入，使得地表溫度降低，這恰好部分抵消了溫室氣體所帶來的增溫效應。對塔克拉瑪干沙漠腹地的輻射觀測資料分析發(fā)現(xiàn)，沙塵氣溶膠增加了對太陽輻射的散射，太陽直接輻射的衰減與大氣中沙塵氣溶膠含量呈明顯的負相關關系[26]。Xin等在騰格里沙漠地區(qū)開展的工作表明，太陽直接輻射通量的衰減在晴好天氣為2.6%～47.0%，平均衰減16.9%，而沙塵天氣下受沙塵氣溶膠影響，衰減可達10%～90%，平均衰減38%，直接輻射通量隨時間的衰減在沙塵天氣情況下比無沙塵日更為顯著[6]。

無論是數(shù)值模擬試驗還是實地觀測研究，沙塵氣溶膠對于輻射的影響均得出了比較一致的結(jié)果，這取決于沙塵氣溶膠對長、短波輻射不同的作用，沙塵氣溶膠增多，大量散射太陽短波輻射，到達地面的短波輻射能量減小，而大氣的向下長波輻射增加；由于到達地表的太陽輻射減少，地表降溫，因此地表向上長波輻射減小；沙塵的總效應是使得白天地面凈輻射收入減小，夜間則相對增加了大氣的向下長波輻射，因此對地表造成了白天降溫、夜間增溫的影響[27]。進一步的研究指出，沙塵對于長波的吸收明顯大于短波，沙塵氣溶膠能夠較強的散射小于8 μm的輻射，但吸收大于8 μm的輻射，吸收帶范圍為8～11 μm[28]。

3.2對云和降水的影響沙塵氣溶膠在與云的相互作用過程中，可充當云凝結(jié)核、巨核、冰核等，從而對降水形成復雜的影響。

42卷12期付 潔等我國沙塵氣溶膠的特性及其影響的研究進展3.2.1沙塵氣溶膠對云和降水影響的數(shù)值模擬。數(shù)值試驗結(jié)果較清晰地表明了沙塵氣溶膠因角色不同而對云和降水造成的不同影響[29-30]，當沙塵天氣發(fā)生時，沙塵氣溶膠吸收可溶性物質(zhì)后，增加了有效云凝結(jié)核數(shù)量；之后沙塵氣溶膠若作為巨核參與物理過程，可增進降水效率，提前降水出現(xiàn)的時間，且這種促進作用在大陸性云的情況中較為明顯；但若沙塵同時作為有效云凝結(jié)核和冰核參與云物理過程時，則會對云的形成和發(fā)展起到相反的作用，抑制云滴發(fā)展，導致云累計降水量減少。此外，沙塵氣溶膠在向下游的傳輸過程中，當傳輸層位于溫度>-5 ℃的層次時，沙塵作用是增加大核和巨核的濃度，促進降水，減小云的光學厚度和反照率；若傳輸層在<-5 ℃層結(jié)內(nèi)，沙塵則作為冰核抑制降水，增大云的光學厚度和反照率[31]。

3.2.2沙塵氣溶膠對云和降水影響的觀測研究。就實際觀測而言，沙塵氣溶膠對降水主要表現(xiàn)為抑制效應[32-33]，即從年際尺度上來看，沙塵日數(shù)和降水量為負相關。韓永翔等提出這是因為沙塵氣溶膠長時間滯留在大氣中，增加了顆粒物與水分的接觸面積，使得空氣濕度總體減小，達不到降水閾值[34]。而Huang等利用衛(wèi)星觀測資料分析東亞沙塵氣溶膠對云水通道的影響后得出，由于沙塵氣溶膠吸收太陽短波輻射，從而增加了云水蒸發(fā)量，云水路徑和冰水路徑較純云中均減小，這抑制了云滴向雨滴的轉(zhuǎn)化過程[35]。

沙塵氣溶膠不僅影響云的降水率，還會影響降水的化學組成成分。大氣中的重金屬元素主要集中于固體顆粒物中，沙塵氣溶膠是其中一大載體，當沙塵天氣頻發(fā)引起沙塵氣溶膠粒子大量增加，如果此時發(fā)生降水，則這些重金屬離子會隨著降水降至地面并進入土壤，由此對環(huán)境造成破壞[36]。雨水樣品中，陰離子Ca2+的主要來源即為地面沙塵。對東亞酸沉降網(wǎng)降水資料進行分析發(fā)現(xiàn)，在整個東亞地區(qū)，我國西北部降水酸度受Ca2+、SO2-4、NO-3、NH+4影響最大，且Ca2+的季節(jié)變化顯著，春季濃度顯著大于其他季節(jié)，由此證明，西北地區(qū)是我國的主要沙塵源區(qū)，且春季是沙塵天氣的多發(fā)季節(jié)[37]。對西北重點城市蘭州的降水資料分析結(jié)果也證明了這一點[38]。

沙塵顆粒物對于降水的pH也有重要作用。大氣中顆粒物主要源于地面揚塵，其酸堿性必然與土壤酸堿性密切相關。我國北方干旱少雨，裸露的地表也較南方多，因此北方大氣氣溶膠含量普遍高于南方，而降水中的堿土金屬元素主要來自于大氣中顆粒物，由于北方土壤堿性強于南方土壤，因此北方大氣中顆粒物的pH也高于南方[39-40]。春季沙塵天氣多發(fā)，沙塵氣溶膠濃度上升，增加了大氣中的堿性離子Ca2+濃度，因此降水的pH會相應升高。從長期數(shù)據(jù)來看，北方降水的pH明顯高于南方。

4沙塵氣溶膠對空氣質(zhì)量和人體健康的影響

4.1對空氣質(zhì)量的影響春季是沙塵天氣的多發(fā)期，北方城市大氣污染加重往往與沙塵天氣相關，受影響程度總體呈現(xiàn)出自西向東減弱的趨勢[41]。大量沙塵氣溶膠懸浮在空氣中，增大了城市空氣中顆粒物的濃度，加重污染，這可以稱之為直接影響；此外，其在傳輸過程中會吸附大量城市污染物，也會對空氣質(zhì)量造成不良影響。

4.1.1沙塵氣溶膠對空氣質(zhì)量的直接影響。我國北方城市冬春季因燃煤供暖，空氣質(zhì)量不佳，大氣顆粒物污染較南方偏重，除此之外，冬末春初沙塵多發(fā)，也是造成城市顆粒物濃度偏高的原因之一。對北方重點城市在春季沙塵活動頻繁期的氣溶膠觀測發(fā)現(xiàn)[42-43]，在背景大氣、浮塵、揚沙、沙塵暴等不同天氣條件下，TSP、PM10的質(zhì)量濃度依次增多甚至超標，沙塵暴期間的濃度可比平時背景大氣的濃度高出4～5倍，沙塵天氣加重了城市顆粒物污染?？紤]到沙塵粒徑大小會影響其在空中的懸浮時間，粒徑越大其在空氣中的停留時間越短，因此PM10峰值出現(xiàn)的時間相對于TSP峰值出現(xiàn)的時間會有一定的滯后性[44]，且下游影響區(qū)域距離沙塵源地越近，沙塵濃度和環(huán)境空氣中顆粒物濃度的相關度越高，因沙塵天氣造成的污染越嚴重[45]。

沙塵氣溶膠不僅對沙塵源地附近區(qū)域影響重大，其伴隨大風長距離運輸?shù)轿覈珫|地區(qū)，對下游區(qū)域也造成不同程度的影響。據(jù)分析，北京在沙塵暴期間TSP濃度可以比平時高出近30倍，且細粒子數(shù)量也大量增加，粒徑<9.0 μm的細粒子幾乎占總量的80%，2002年3月20日特大沙塵暴期間，沙塵氣溶膠含量甚至平均高達TSP總量的80%[18，46]。江蘇、福建等省作為我國東南部的重要省份，遠離沙塵源地，但春季受西北沙塵天氣影響，細粒子在氣流引導下可遠播至我國東南部，使得可吸入顆粒物濃度出現(xiàn)明顯上升，城市環(huán)境空氣質(zhì)量顯著下降。此外，當冷空氣攜帶沙塵南下時，如遇到暖濕氣流，會形成“泥漿雨”形式的濕降塵，影響城市環(huán)境[47]。

4.1.2沙塵氣溶膠與其他成分混合對空氣質(zhì)量的影響。沙塵氣溶膠在傳輸過程中，雖然組成成分仍以源區(qū)成分為主[48]，但傳輸過程中經(jīng)歷不同的下墊面，其最終會沿途吸附不同物質(zhì)影響到沉降區(qū)，特別是與污染性氣溶膠相結(jié)合，將會加重下游區(qū)域的污染程度，對空氣質(zhì)量造成不良影響。Sun等對2002年一次沙塵暴天氣過程的氣溶膠成分研究發(fā)現(xiàn)，沙塵氣溶膠在長距離傳輸過程中，會沿途吸附大量污染性氣溶膠，經(jīng)測定，沉降區(qū)污染元素如Zn、Cu、Pb、As、Cd和S的濃度高達正常天氣的7～10倍[49]。Yuan等分析了沙塵樣品在我國北方和澎湖列島的不同指出，沙塵氣溶膠粗粒子模態(tài)部分Cl-、Br-、Na+、K+、SO2-4、Mg2+、Ca2+濃度在到達沉降區(qū)后顯著升高，表明沙塵氣溶膠在傳輸過程中混合了大量的人為污染物，加重了沉降區(qū)的環(huán)境污染度[50]。此外，在沙塵長距離運輸過程中，沙塵氣溶膠和污染性氣溶膠結(jié)合能夠進一步發(fā)生化學反應，形成硫酸鹽和硝酸鹽的二次轉(zhuǎn)化，這都會造成沙塵影響區(qū)域在沙塵天氣發(fā)生期間及之后一段時間內(nèi)的污染[51]。

4.2對人體健康的影響沙塵天氣不僅會影響環(huán)境，同時對于在環(huán)境中生存的人類也影響巨大。沙塵氣溶膠中含有大量細粒子，易吸附微生物、多環(huán)芳烴等有毒物質(zhì)，進入人體后，引起機體的炎癥反應，甚至可直接導致DNA損傷，對生物細胞傷害極大[52]。沙塵天氣發(fā)生頻率越高、強度越強、持續(xù)時間越久，沙塵氣溶膠中游離二氧化硅含量越高，其對人體健康損害越大；沙塵氣溶膠較小顆粒構(gòu)成的集合體相較于大顆粒而言表面積增大，更容易吸附有害物質(zhì)，直徑<2.5 μm的粒子甚至可以直接進入肺泡，有毒成分可能因此進入血液流往全身造成更大的機體損傷[53]。國外對沙塵氣溶膠的人體健康效應研究較早，我國從20世紀90年代逐漸開展研究，取得了一定成績，填補了研究空白。

4.2.1對人體的急性刺激。沙塵氣溶膠中往往含有大小各異的刺激性粒子，眼鼻口和皮膚等器官可以直接接觸沙塵顆粒物，因此沙塵天氣在發(fā)生當時會對人體造成急性健康損傷，患者會出現(xiàn)眼睛發(fā)干、流淚、鼻腔干燥、流涕、口干唇裂、咽喉干癢、咳嗽、皮膚瘙癢等癥狀。趙春霞等在蘭州和敦煌對1 748名成人展開調(diào)查，結(jié)果表明沙塵暴發(fā)生當天與前一天相比，急性刺激癥狀發(fā)生人數(shù)均有不同程度的增多，且高發(fā)于男性，沙塵暴過境后，刺激癥狀會逐漸緩解[54]。在北京、內(nèi)蒙古、新疆等地[55-57]展開的調(diào)查得到相似結(jié)論，沙塵天氣發(fā)生當天，兒童和成人均相應出現(xiàn)眼、口、鼻、咽喉等部位的急性不適癥狀，且即使發(fā)生，無時間滯后效應，而兒童作為易感人群，刺激反應更為劇烈。

4.2.2對呼吸系統(tǒng)的影響。沙塵天氣發(fā)生時，大量沙塵氣溶膠游離在空氣中，人體呼吸系統(tǒng)最易受影響形成不適反應，引起鼻竇炎、氣管炎、支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病，危害人體健康。孟紫強等調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，沙塵天氣的發(fā)生與呼吸系統(tǒng)疾病的門診量、日入院人數(shù)的增加均有關系，考慮到就診病人均是癥狀嚴重者（輕度癥狀者會逐漸自行緩解），因此就診時間相對滯后，且隨著沙塵天氣強度的增大，影響強度也越大[58]。王金玉等對比調(diào)查了沙塵天氣高發(fā)區(qū)甘肅民勤縣和幾乎不受沙塵影響的平?jīng)鰞傻毓?28名農(nóng)民的呼吸系統(tǒng)癥狀，發(fā)現(xiàn)民勤縣農(nóng)民發(fā)生咳嗽、咳痰、呼吸困難及胸痛癥狀人數(shù)比平?jīng)鍪芯謩e高出近1～3倍，鼻炎、慢性支氣管炎患者則較平?jīng)鍪衅骄叱?～2倍且發(fā)病年齡更年輕，可見沙塵氣溶膠明顯會對呼吸系統(tǒng)造成損傷[59]。

沙塵氣溶膠對呼吸系統(tǒng)的作用除上述較急性的影響以外，近年來，其對肺部的長期慢性影響也引起了關注。塵肺是由于長期吸入粉塵而出現(xiàn)肺組織纖維化的職業(yè)性疾病，多見于長期接觸生產(chǎn)性粉塵的人群。與之相類似，若居住于沙漠地帶，長期吸入過量沙塵，可能會形成一種非職業(yè)塵肺病——沙漠塵肺。國外1952年首次報道了沙漠塵肺病例，隨后在利比亞、以色列、美國等國家開展的流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)了更多病例，均與居住地的高沙塵濃度環(huán)境息息相關。我國相對報道較晚，但近些年的調(diào)查研究也得出了相似的結(jié)論，即長久接觸沙塵環(huán)境極可能會罹患沙漠塵肺。李加拉對新疆且末縣35～86歲共101位世居居民進行X胸片檢查，檢出18例沙漠塵肺，患病率高達18%[60]。荊巖林等對塔克拉瑪干沙漠不同人群開展沙漠塵肺的流行病學調(diào)查，發(fā)現(xiàn)石油工人中沙漠塵肺的患病率為2%，世居居民則為6.9%，提出在新疆單純因沙塵而導致的沙漠塵肺的年度界限一般為30年[61]。孟紫強等對甘肅民勤縣1 500名從未接觸過職業(yè)性沙塵人群展開調(diào)查，估計沙漠塵肺的患病率為5.33‰[62]。以上地區(qū)的調(diào)查結(jié)果各有差異，這可能是與不同地區(qū)沙塵氣溶膠的濃度、氣溶膠中游離二氧化硅的含量不同而造成，但均充分表明長期暴露于沙塵天氣對于人體健康的傷害之大，更警示我們治理荒漠化、減少減弱沙塵天氣刻不容緩。

4.2.3對心血管系統(tǒng)的影響。沙塵氣溶膠還對心血管系統(tǒng)有極大影響，由于沙塵天氣引起空氣中PM10、PM2.5含量上升，人體吸入大量可吸入顆粒物，極易誘發(fā)或加重心血管系統(tǒng)疾病，甚至由此引發(fā)死亡。孟紫強等對武威市7所大中型醫(yī)院心血管系統(tǒng)疾病門診量和沙塵天氣進行研究發(fā)現(xiàn)，沙塵天氣的發(fā)生使得PM2.5濃度急劇上升，高血壓、風濕性心臟病、心律失常等多種心血管疾病門診人數(shù)相應上升，但此關系具有一定的時間滯后效應，疾病日門診相對危險度隨沙塵天氣增強而增大[63-64]。我國臺灣學者集中分析了1996～2001年間沙塵天氣與心血管疾病間的關系，指出沙塵暴發(fā)生后1 d，各種心血管疾病入院人數(shù)增加了3.65%[65]，沙塵暴后2 d，心血管疾病死亡率則上升2.59%[66]。

4.2.4對人體健康的其他影響。沙塵氣溶膠在空氣中懸浮，若吸附有害病原體，則會傳播某些傳染病病菌，有可能造成大面積公共衛(wèi)生事件。同時，沙塵氣溶膠或因傳播花粉等某些過敏原而引發(fā)人群過敏反應。沙塵天氣發(fā)生時能見度降低，天色昏黃大風呼嘯，易造成精神緊張、壓抑、恐懼等不適心理反應。在沙塵暴高發(fā)區(qū)，特別是春季，晴天少見，紫外線強度過低，紫外線的消毒作用減弱，這會導致兒童佝僂病的發(fā)病率上升，長時間的低濕度環(huán)境也會使人體免疫功能下降[67]。對于健康人而言，沙塵氣溶膠不是直接致死因素，但對于已患有呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病和其他一些疾病的體質(zhì)較差的患者來說，沙塵天氣均可能造成這些疾患的死亡率上升。

5總結(jié)和展望

近年來，我國的荒漠化治理工作卓有成效，沙塵天氣較20世紀而言已明顯減少。通過地面觀測、衛(wèi)星遙感等資料的綜合應用，針對沙塵氣溶膠的理化性質(zhì)及其對氣候、環(huán)境和人體等方面的影響已取得諸多進展，但仍有一些問題值得探討：①沙塵氣溶膠在形成和遷移過程中因與環(huán)境中各種成分的吸附、碰撞而可能發(fā)生一系列復雜的物理化學變化，對于沙塵氣溶膠成分的具體演變過程有待更深入的了解，其與城市空氣質(zhì)量的具體耦合機制也尚待進一步的研究，目前的研究方法主要通過抽樣對比進行分析，未來可以考慮采用示蹤物等方法跟蹤觀測進行更加精確的研究。②沙塵氣溶膠對于氣候變化的重要影響不容置疑，但沙塵氣溶膠的間接氣候效應的量化仍尚未得到很好的解決，特別是數(shù)值模式多采用撒哈拉地區(qū)模式，與我國實際情況有所差異。因此今后需加強觀測網(wǎng)的建設，同時推進數(shù)值模式的研發(fā)，加強沙塵氣溶膠對氣候影響的定量化研究。③沙塵氣溶膠的毒性與表面吸附的各種化學成分息息相關，其作為病菌的載體，傳播過程中對致病因子毒性的影響究竟如何，這還有待解決，沙塵氣溶膠對易感人群發(fā)病率預測模式的研發(fā)也有待深入。

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