北京地區(qū)春季塵暴的頻繁發(fā)生和大量浮塵天的出現(xiàn)嚴重地影響了當?shù)丶爸苓吘用竦纳硇慕】担瑢m源區(qū)、沙塵輸送途徑區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量、交通運輸安全、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人蓄健康均帶來不可逆轉的危害。近幾十年來我國的塵暴發(fā)生規(guī)模、發(fā)生頻次和發(fā)生的性質(zhì)上均經(jīng)歷了很大變化。國內(nèi)外學者就塵暴的來源解析和治理手段都有很多的研究和嘗試。根據(jù)北京多年來塵暴發(fā)生期間的降塵樣品收集和其化學、物理等特征分析，與塵源區(qū)不同地貌類型地表土壤物化分析的結果進行多層次的對比，確定北京幾次春季大型塵暴的來源可能。在物理、化學、氣象等層面充分地討論了北京周邊塵源區(qū)的不同地貌類型的土壤如鹽堿地、沙地、沙丘、林地、草地等與塵暴的關系，論述了三北防護林在我國西部、西北部地區(qū)對流失土壤的治理效果和與北京塵暴發(fā)生的影響。并進而依據(jù)在內(nèi)蒙附近干鹽湖地帶的野外實踐、文獻分析、治理嘗試等知識積累提出減輕北京塵暴的可行性手段和治理途徑。
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目錄
前言
上篇綜述
第1章沙塵暴概述3
1.1沙塵天氣的定義和分類3
1.2沙塵暴的歷史記錄5
1.2.1我國沙塵暴的歷史記錄5
1.2.2北京沙塵暴的歷史記錄6
1.3北京沙塵暴的研究階段8
1.3.1初步研究階段（1950～2002年）8
1.3.2鹽堿塵暴起步階段（2002年至今）8
第2章沙塵暴的危害10
2.1影響范圍廣10
2.2直接經(jīng)濟損失和受災程度重11
2.3通過高空運輸大范圍影響空氣質(zhì)量12
2.4對農(nóng)業(yè)和生態(tài)造成負面影響13
2.5嚴重危害人群健康14
2.6其他方面危害不可忽視15
第3章沙塵暴發(fā)生特征16
3.1沙塵暴發(fā)生的時空分布特征16
3.1.1我國沙塵暴發(fā)生的時空分布特征16
3.1.2北京沙塵暴發(fā)生的時間特征17
3.2沙塵暴期間的氣溶膠污染特征17
第4章沙塵暴發(fā)生的誘發(fā)因素分析20
4.1大風和不穩(wěn)定的空氣層結為沙塵暴的助推因子20
4.1.1持久的強風是卷起沙塵的動力21
4.1.2不穩(wěn)定的空氣條件有利于風力加大及強對流的發(fā)生發(fā)展21
4.1.3蒙古氣旋是影響我國沙塵暴天氣的主要系統(tǒng)之一22
4.1.4西伯利亞冷渦也是我國北方沙塵暴天氣發(fā)生的主要因素23
4.1.5沙塵暴發(fā)生是一系列氣候氣象因素共同作用的結果23
4.2沙源是沙塵暴發(fā)生的物質(zhì)基礎25
4.2.1干燥的氣候環(huán)境為起塵提供了保障25
4.2.2沙源是沙塵暴的物質(zhì)基礎25
4.2.3嚴重的荒漠化是醞釀沙源的重要因素27
4.3北京地區(qū)的沙塵暴發(fā)生因素分析29
第5章沙塵暴的傳輸路徑30
5.1我國沙塵暴傳輸路徑30
5.2北京沙塵暴傳輸路徑30
第6章沙塵暴源解析33
6.1沙塵暴源解析方法33
6.1.1同位素33
6.1.2受體模型34
6.1.3色度34
6.1.4元素及其比率34
6.1.5成分相似性35
6.1.6顆粒粒徑36
6.2北京沙塵暴來源研究現(xiàn)狀36
6.3北京沙塵暴新來源的認識38
第7章沙塵暴治理40
7.1沙塵暴防治經(jīng)驗40
7.1.1加強法律體系建設40
7.1.2有效保護與合理利用水資源40
7.1.3改善土壤結構40
7.1.4減輕人為破壞40
7.1.5生態(tài)修復41
7.1.6其他策略42
7.2沙塵暴治理中存在的問題43
第8章沙塵暴預報和防護44
8.1沙塵暴的預報與監(jiān)測44
8.2沙塵暴的預防和防護45
中篇調(diào)查與分析
第9章北京塵暴研究階段49
9.1北京塵暴研究序曲——干涸鹽湖區(qū)作為北京塵暴源問題的提出49
9.2干鹽湖作為北京塵暴源的初步研究49
9.2.1高耐鹽堿先鋒植物——堿蓬種植自發(fā)性試驗階段（2002～2005年）49
9.2.2所級項目資助的啟動階段（2006～2008年）50
9.2.3北京市財政項目支持的助推階段（2009～2011年）50
9.3北京塵暴源的深入系統(tǒng)研究階段（2012～2015年）50
9.3.1中韓聯(lián)合對內(nèi)蒙古干鹽湖考察（2012年）50
9.3.2國家基金項目成員考察我國西部、西北地區(qū)（2013年）52
9.3.3國家基金項目成員考察我國東北地區(qū)（2014年）52
9.3.4國家基金項目成員考察新疆地區(qū)（2015年）52
9.3.5其他零星采樣工作60
9.4人工規(guī)模種植堿蓬試驗61
第10章北京塵暴塵源區(qū)范圍、氣候及地質(zhì)地貌特征62
10.1塵暴塵源區(qū)的大致范圍及氣候特征62
10.1.1塵暴塵源區(qū)范圍初步確定的主要依據(jù)62
10.1.2塵暴塵源區(qū)大致范圍的確定63
10.1.3北京塵暴塵源區(qū)的氣候特征64
10.2塵暴塵源區(qū)的地質(zhì)構造特征64
10.2.1塵源區(qū)的地層與巖石特征64
10.2.2塵暴塵源區(qū)的構造特征66
10.3塵暴塵源區(qū)的地貌特征及地表類型的劃分66
10.3.1地貌特征66
10.3.2地表類型劃分67
10.3.3塵暴塵源區(qū)4種不同類型地表的特征描述67
第11章北京塵暴塵源區(qū)4種不同類型地表土壤/粉塵的動力學特征70
11.1不同類型地表釋塵量實驗的準備70
11.1.1設備和材料的選用70
11.1.2實驗設計和配件準備70
11.1.3裝配71
11.2不同類型地表釋塵量實驗過程72
11.2.1實驗樣品的制備72
11.2.2實驗次數(shù)和步驟73
11.3不同類型地表土壤釋塵量表征75
11.3.1不同類型地表土壤釋塵量和百分釋塵量75
11.3.2釋塵量實驗可靠性的檢測77
11.3.3關于塵暴塵源區(qū)地表粉塵物質(zhì)的性質(zhì)、分類和特征78
第12章北京塵暴塵源地土壤/粉塵物理化學特性表征81
12.1樣品的處理和分析81
12.1.1樣品預處理81
12.1.2樣品分析81
12.1.3數(shù)據(jù)處理83
12.2塵暴塵源區(qū)4種不同類型地表土壤/粉塵的物化特征84
12.2.1物理學特征84
12.2.2化學特性90
第13章北京塵暴塵源地不同地表類型土壤粉塵藻類特性表征99
13.1北京塵暴塵源地不同類型地表粉塵中藻類植物的培養(yǎng)99
13.1.1設備選擇及裝配99
13.1.2培養(yǎng)液的制作99
13.1.3實驗裝配100
13.1.4培養(yǎng)步驟100
13.1.5藻類植物的處理100
13.2北京塵暴塵源地不同地表類型土壤中藻類植物分類特征100
第14章北京塵暴降塵物質(zhì)的特征——以2006年4月16日和2010年3月19日塵暴為例103
14.1北京塵暴降塵樣品的采集和處理103
14.1.1北京塵暴降塵樣品的采集103
14.1.2北京塵暴降塵樣品的處理104
14.2北京塵暴降塵的物理學特征104
14.2.1北京塵暴降塵的宏觀表象和手感特征104
14.2.2北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵的粉塵量、百分粉塵量特征105
14.2.3北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵的比重及最小起塵風速107
14.2.4北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵顆粒的外觀特征和粒度分析108
14.3北京塵暴降塵的化學特征112
14.3.1北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵的pH、電導率特征112
14.3.2北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵的水溶鹽、水溶性離子含量及水不溶物特征113
14.3.3北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵物質(zhì)的化學全分析結果特征115
14.3.4北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵的礦物成分及礦物顆粒特征115
14.3.5北京“4.16”和“3.19”塵暴降塵的重金屬含量特征116
14.4北京塵暴降塵的藻類特征119
14.4.1降塵中藻類的研究現(xiàn)狀.119
14.4.2北京塵暴降塵的藻類屬種特征120
第15章2012年沙塵暴期間北京PM10污染特征及鉛同位素來源分析123
15.1研究方法123
15.1.1樣品采集123
15.1.2樣品分析124
15.1.3數(shù)據(jù)分析128
15.2北京市兩個樣點大氣顆粒物PM10的污染特征129
15.2.1質(zhì)量濃度變化特征129
15.2.2水溶性離子濃度特征131
15.2.3金屬元素濃度特征134
15.2.4含碳氣溶膠變化趨勢135
15.2.5沙塵暴期間PM10的鉛同位素變化趨勢及來源探討135
第16章2012年春季京津冀地區(qū)一次沙塵暴天氣過程中顆粒物的污染特征分析139
16.1材料與方法139
16.1.1采樣地點與方法139
16.1.2樣品分析140
16.2顆粒物的污染特征分析140
16.2.1質(zhì)量濃度時空分布特征140
16.2.2水溶性離子變化特征142
16.2.3含碳氣溶膠變化趨勢144
第17章北京塵暴潛在源區(qū)地表土壤物化特性146
17.1樣品采集及分析方法146
17.1.1樣品采集146
17.1.2分析方法146
17.2北京塵暴潛在源區(qū)地表土壤物化特性總體概況148
17.2.1激光粒度149
17.2.2pH149
17.2.3電導率149
17.2.4離子濃度149
17.2.5全元素分析150
17.3北京塵暴潛在源區(qū)各省份地表土壤物化特性151
17.3.1激光粒度151
17.3.2pH153
17.3.3電導率和鹽漬化程度155
17.3.4水溶性離子濃度156
17.3.5全元素分析160
17.4北京塵暴潛在源區(qū)各省份4種類型地表土壤物化特征167
17.4.1pH168
17.4.2電導率和土壤鹽漬化171
17.4.3離子濃度特征173
17.4.4化學全分析179
17.4.5激光粒度192
17.5北京塵暴潛在源區(qū)地表土壤參數(shù)相關性196
17.5.1激光粒度之間及與各參數(shù)的相關性196
17.5.2pH、電導率、陰離子、陽離子之間的相關性197
17.5.3pH、電導率、陰離子、陽離子濃度與化學全元素含量之間的相關性198
17.5.4化學全元素之間的相關性及主成分分析199
第18章北京塵暴降塵組分來源估算方法和應用203
18.1北京塵暴降塵組成來源估算方法203
18.1.1關于北京塵暴降塵組成來源的認識和爭論203
18.1.2北京“4.16”塵暴降塵組分來源計算的依據(jù)及假設205
18.2北京“4.16”塵暴降塵粉塵來源估算207
18.2.1估算過程207
18.2.2估算結果209
18.3北京“3.19”塵暴降塵粉塵來源估算210
18.3.1估算過程210
18.3.2估算結果212
下篇塵暴治理
第19章基于典型塵暴源地——干鹽湖特性的研究215
19.1查干諾爾干鹽湖地表風蝕深度的測定及特征215
19.1.1地表風蝕深度的測定方法215
19.1.2查干諾爾干鹽湖地表風蝕深度的測定結果及特征217
19.2干鹽湖鹽殼剖面特征及鹽殼形成217
19.2.1干鹽湖的鹽漬化程度217
19.2.2呼日查干淖爾干鹽湖鹽殼剖面特征217
19.3干鹽湖的治理方法探索220
19.3.1干鹽湖向草原的轉化過程淺析220
19.3.2干鹽湖鹽殼形成實驗220
第20章淺析北京塵暴與“京津風沙源治理工程”及“三北防護林體系建設工程”的關系225
20.1淺析北京塵暴與“京津風沙源治理工程”的關系225
20.1.1“京津風沙源治理工程”概況225
20.1.2“京津風沙源治理工程”（一期，2001～2012年）的治理效益225
20.2北京塵暴與“京津風沙源治理工程”的關系討論228
20.2.1“京津風沙源治理工程”涉及區(qū)域存在的缺陷228
20.2.2干涸鹽漬湖盆區(qū)治理難度和可能228
20.3北京塵暴與“三北防護林體系建設工程”關系討論229
20.3.1“三北防護林體系建設工程”概況229
20.3.2“三北防護林體系建設工程”效益230
20.3.3“三北防護林體系建設工程”存在的問題231
20.3.4北京塵暴與“三北防護林體系建設工程”的關系232
第21章北京塵暴的治理對策和建議233
21.1北京塵暴的治理對策233
21.1.1干涸鹽漬湖盆區(qū)的治理方案233
21.1.2丘陵的治理方法和方案235
21.1.3農(nóng)耕地的治理方法和方案236
21.1.4沙地的治理方法和方案236
21.2北京塵暴的治理建議236
參考文獻238
彩圖255
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