楊晨 郭騰 馬濤

摘要 2015年3—8月采用野外定位監(jiān)測(cè)對(duì)塔克拉瑪干沙漠北部4種不同下墊面大氣降塵研究結(jié)果表明：大氣降塵量為沙漠邊緣地帶>綠洲荒漠交錯(cuò)地帶>農(nóng)田防護(hù)林>城市綠地；6月最大，月降塵量分別為656.35、311.37、267.84、258.24 g/m2。結(jié)合氣象數(shù)據(jù)可以說明沙塵暴的發(fā)生總天數(shù)與大氣降塵、揚(yáng)塵成正相關(guān)關(guān)系，但降水對(duì)大氣降塵具有抑制作用，下墊面狀況對(duì)大氣降塵量具有明顯的影響。

關(guān)鍵詞 大氣降塵；防風(fēng)固沙；綠洲；塔克拉瑪干沙漠；新疆阿拉爾

中圖分類號(hào) X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）09-0217-02

Abstract Using field monitoring of the Taklimakan desert in northern four different underlying surface during March to August in 2015. Results showed that the amount of atmospheric dust for desert marginal zones >oasis-desert interlaced zone> farmland protection forest>urban green space，up to 6 months，the monthly amount of dust were 656.35 g/m2，311.37 g/m2，267.84 g/m2 and 258.24 g/m2 respectively. The total number of days of atmospheric dust fall and blowing sand and dust storms occur is a positive correlation. Precipitation has inhibitory effect to the atmospheric dust. Underlying surface conditions of the amount of atmospheric dust has obvious effect.

Key words atmospheric dust fall；wind sheltering and sand fixation；oasis；Taklimakan Desert；Alear Xinjiang

大氣降塵是在大氣重力作用下自然降落于地面粒徑大多在10 μm以上的顆粒物[1]。大氣降塵量是指從大氣中自然降落在單位面積上的顆粒物重量。大氣降塵量是進(jìn)行大氣污染監(jiān)測(cè)作為空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)的選擇參數(shù)[1-3]。很多研究表明，對(duì)區(qū)域大氣降塵量的監(jiān)測(cè)有利于對(duì)環(huán)境進(jìn)行管理，具有重大的研究意義和研究?jī)r(jià)值[4-7]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于塔克拉瑪干沙漠北緣與阿拉爾市綠洲過渡帶，東經(jīng)80°30′～81°58′，北緯40°22′～40°57′。多年平均氣溫10.8 ℃，無(wú)霜期180～224 d，年均降水量為40.1～98.8 mm，年均蒸發(fā)量1 876.6～2 558.9 mm，屬典型的暖溫帶極端大陸性干旱荒漠氣候。沙塵暴平均發(fā)生日數(shù)13 d，多發(fā)生在4—6月，占全年發(fā)生頻率的67%。浮塵平均每年發(fā)生55 d，多在3—5月，占全年發(fā)生頻率的50%。阿拉爾市綠洲與塔克拉瑪干沙漠植被種類較少，主要組成以楊柳科、菊科等為主，其中最有代表性的植物是蘆葦（Phragmites communis）、胡楊（Populus euphratica）、檉柳（Tamarix spp.）、羅布麻（Poacynum hendersonii）等，構(gòu)成了喬木、灌木和草本植物群落。

1.2 研究方法

1.2.1 采樣點(diǎn)布設(shè)。根據(jù)阿拉爾市綠洲與塔克拉瑪干沙漠北緣不同的下墊面類型，選擇了城市綠地、農(nóng)田防護(hù)林、綠洲荒漠交錯(cuò)地帶、沙漠邊緣地帶4個(gè)下墊面作為大氣降塵采樣點(diǎn)。

1.2.2 樣品的采集。收集大氣降塵樣品時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量模擬大氣顆粒物在地球重力場(chǎng)的作用下沉降的情形[8-9]。集塵缸內(nèi)壁光滑，內(nèi)壁直徑15 cm、高30 cm的PVC材質(zhì)作為集塵缸來收集大氣降塵，集塵方式為干集塵方式，按月收集各監(jiān)測(cè)樣地的降塵，同一個(gè)取樣點(diǎn)設(shè)置3個(gè)集塵缸。同時(shí)，記錄不同下墊面的空氣溫度和濕度。

1.2.3 樣品的處理。將不同采樣點(diǎn)的集塵缸內(nèi)所收集降塵樣品對(duì)應(yīng)編號(hào)，帶回實(shí)驗(yàn)室后去除樣品中的樹葉、蟲子、鳥糞等其他雜物后用電子天平（1/1 000精度）進(jìn)行稱量并計(jì)算大氣降塵量。降塵量計(jì)算公式：

M=W/πR2

式中，M為降塵量（g/m2），W為集塵缸內(nèi)接收的降塵凈重（g），R為集塵缸缸口半徑（cm）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同下墊面大氣降塵量年內(nèi)分布規(guī)律

由表1可以看出，城市綠地、農(nóng)田防護(hù)林、綠洲荒漠交錯(cuò)地帶、沙漠邊緣地帶4種不同的下墊面1.5 m高度年內(nèi)降塵量的分布特征總體表現(xiàn)為3—8月之間降塵量為沙漠邊緣地帶>綠洲荒漠交錯(cuò)地帶>農(nóng)田防護(hù)林>城市綠地，各下墊面年內(nèi)降塵量6月時(shí)達(dá)到年內(nèi)最大值，分別為258.24、267.84、311.37、656.35 g/m2，較3月各下墊面降塵量分別增加了1.88、1.93、2.32、2.08倍。6月以后降塵量逐漸減低，3—8月各下墊面累計(jì)降塵量為1 147.02、1 193.74、1 298.27、2 857.15 g/m2，沙漠邊緣地帶降塵量是綠洲荒漠交錯(cuò)地帶、農(nóng)田防護(hù)林和城市綠地的2.20、2.39、2.49倍。引起這一現(xiàn)象是因?yàn)楹硽饬饔缮衬畢^(qū)吹向人工綠洲時(shí)，綠洲荒漠交錯(cuò)地帶植被的阻礙和抵擋作用，風(fēng)速逐漸減弱，部分較大粒徑的沙塵發(fā)生沉降導(dǎo)致增幅迅速。

2.2 不同下墊面空氣溫度和濕度變化

由表2可以看出，3—5月空氣溫度沙漠邊緣地帶>綠洲荒漠交錯(cuò)地帶>農(nóng)田防護(hù)林>城市綠地，城市綠地和農(nóng)田防護(hù)林空氣溫度均相對(duì)較低，為典型的冷島效應(yīng)[10-14]。但6—7月農(nóng)田防護(hù)林處空氣溫度有所降低，主要是因?yàn)?月植被、林帶、農(nóng)作物生長(zhǎng)最旺期及大面積農(nóng)業(yè)灌溉時(shí)間，植被可以吸收和反射一部分太陽(yáng)輻射，所以隨著地表植被覆蓋度增加，地表溫度將會(huì)降低；同時(shí)由于植物蒸騰作用可以消耗熱量，所以植被覆蓋度增加也會(huì)使氣溫降低。3—8月城市綠地、農(nóng)田防護(hù)林、綠洲荒漠交錯(cuò)地帶較沙漠邊緣地帶降低空氣溫度6.08、4.83、1.52 ℃。

各下墊面空氣濕度逐漸增加，7月達(dá)到最大，城市綠地、農(nóng)田防護(hù)林、綠洲荒漠交錯(cuò)地帶和沙漠邊緣地帶4種下墊面空氣濕度為30%、23%、18%和13%，城市綠地比農(nóng)田防護(hù)林、綠洲荒漠交錯(cuò)地帶和沙漠邊緣地帶空氣濕度分別增加30.44%、66.67%和130.77%。引起這一原因城市綠地及農(nóng)作物灌溉改善和增加了下墊面地表土壤水分條件，而綠洲荒漠交錯(cuò)地帶和沙漠邊緣地帶土壤表面含水率較低，空氣干燥，空氣濕度降低[15-17]。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

阿拉爾市綠洲區(qū)與塔克拉瑪干沙漠過渡帶之間大氣降塵量為沙漠邊緣地帶>綠洲荒漠交錯(cuò)地帶>農(nóng)田防護(hù)林>城市綠地，3—8月各下墊面累計(jì)月降塵量為2 857.15、1 298.27、1 193.74、1 147.02 g/m2。下墊面空氣溫度為沙漠邊緣地帶>綠洲荒漠交錯(cuò)地帶>農(nóng)田防護(hù)林>城市綠地，而空氣濕度為沙漠邊緣地帶<綠洲荒漠交錯(cuò)地帶<農(nóng)田防護(hù)林<城市綠地。

沙塵暴發(fā)生的總天數(shù)與大氣降塵與揚(yáng)沙成正相關(guān)關(guān)系，降水對(duì)大氣降塵具有抑制作用，下墊面狀況對(duì)大氣降塵量具有明顯的改善作用，為了減少降塵量，可以通過地表植被的防風(fēng)固沙、減少就地起塵和增加綠地面積來實(shí)現(xiàn)。

3.2 討論

從以前的研究結(jié)果可以得出，大氣降塵量與浮塵、揚(yáng)沙和沙塵暴天氣的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度都有關(guān)系，此外，植被的覆蓋情況與人類生存活動(dòng)有著密切的關(guān)系。本文從氣象條件和下墊面狀況2個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.2.1 大氣降塵量與氣象條件的關(guān)系。塔克拉瑪干沙漠北緣降塵量的這種時(shí)間變化特征可以結(jié)合表1和表3來解釋，4月的揚(yáng)塵和沙塵暴發(fā)生天數(shù)以及大風(fēng)持續(xù)時(shí)間都明顯較高。可以看出大風(fēng)持續(xù)時(shí)間、揚(yáng)沙和沙塵暴發(fā)生天數(shù)與降塵量有很大的關(guān)系。

3.2.2 下墊面狀況對(duì)大氣降塵的影響。研究區(qū)4種不同下墊面的大氣降塵量有著極顯著的差異，降塵量年內(nèi)平均值從小到大依次為城市綠地>農(nóng)田防護(hù)林>綠洲荒漠交錯(cuò)地帶>沙漠邊緣地帶?？偨Y(jié)原因，下墊面的植被對(duì)大氣降塵有抑制作用。眾所周知，植被可以防風(fēng)固沙功能。地表通過被植被覆蓋，植物根系在土壤中起到了抓牢的作用，使得土壤不容易松散，此外，植物的上部結(jié)構(gòu)可以防風(fēng)，大量的植被可以降低風(fēng)速，起到了防風(fēng)的作用，防止風(fēng)對(duì)地表土壤的風(fēng)化、侵蝕作用，進(jìn)而減少起塵量。這正是綠洲防護(hù)林帶樣地和農(nóng)田樣地的降塵量較外圍沙丘樣地的降塵量低的原因。

3.2.3 人工活動(dòng)及生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣的降塵的影響。阿拉爾地區(qū)的植被覆蓋面積在20世紀(jì)80年代以后一直持續(xù)減少，其中一部分的原因來自于人類的活動(dòng)。一方面，為了擴(kuò)大人工綠洲的面積，大量引用河流水，使得綠洲外部土壤缺水嚴(yán)重，導(dǎo)致植被稀少，表面的土壤容易松散，遇到有風(fēng)的天氣就容易產(chǎn)生浮塵。另一方面，人類活動(dòng)中，水資源利用不合理，使得地下水位不斷上升，土壤鹽漬化。在綠洲-荒漠交錯(cuò)帶，經(jīng)過開荒后的土壤，由于管理等方面的不合理，使土壤肥力嚴(yán)重下降，發(fā)生鹽堿化。此外，由于原有的植被已經(jīng)受到破壞，很難再有新的植被重新生長(zhǎng)，從而成為新的風(fēng)沙源。因此，這些植被面積的減少主要是土地開發(fā)、耕地面積增加造成的，進(jìn)行天然植被的生態(tài)恢復(fù)刻不容緩。

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