天山乌鲁木齐河源1号冰川区气溶胶水溶性离子变化特征及来源分析

基于2007年4、8和10月这3个时段不同季节的野外考察取样和实验室分析测试,探讨了天山乌鲁木齐河源1号冰川区气溶胶样品中水溶性离子成分的浓度组成、变化特征及其可能来源.结果表明,气溶胶水溶性离子平均浓度为2.76μg·m-3,化学组成以Ca2+、NO-3和SO2-4为主.Ca2+、SO2-4、NH+4、Na+、Mg2+、Cl-在春、夏、秋这3个季节的变化趋势与总离子浓度的变化趋势一致,均为夏季最高、秋季次之、春季最低,而K+与NO-3却呈现出秋季最高、夏季和春季浓度次之的季节变化特征.分析认为,气溶胶中Ca2+、Na+、Mg2+、K+和Cl-主要可能来自陆源矿物;而NO-3和NH+4则很大程度上以人为源为主.并且发现,SO2-4可能同时受陆地源与人类活动来源的影响.     

气候变暖背景下典型冰川储量变化及其特征 ——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

冰储量变化与冰川水资源变化及其对河川径流的贡献有密切关系。论文以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例,基于雷达测厚、冰川测图等多年实测资料,通过GIS技术,计算出该冰川不同时期的储量值,并对其变化特征进行分析。结果表明,乌鲁木齐河源1号冰川1962、1981、1986、2001和2006年的储量分别为10 736.7×10⁴、10 296.2×10⁴、9 989.4×10⁴ m³、8 797.9×10⁴和8 115.0×10⁴ m³。1962-2006年44 a间,在气候变暖背景下,冰储量亏损24.4%,厚度减薄12.1%,面积减小14.0%,最大长度缩短7.6%,且均呈加速趋势。1981年之前,冰川面积和长度的减小是造成冰储量减少的主要原因;1981-2001年,冰川厚度、面积、长度的减小共同造成储量的减少,面积的缩小仍是主导因素;2001年以后,冰川厚度的减薄成为冰储量减少的主要因素。     

乌鲁木齐河源区黑碳气溶胶浓度特征及其来源分析

利用七波段黑碳仪对2016年8月—2017年7月乌鲁木齐河源区大气中黑碳气溶胶进行了实时监测,并结合同时期气象资料对该区域黑碳气溶胶浓度变化特征、影响因子和可能来源进行了分析.结果表明,观测期间乌鲁木齐河源区黑碳浓度在102～1525 ng·m~(-3)之间变化,均值为520 ng·m~(-3).春季、夏季、秋季和冬季的浓度分别为425、536、686和427 ng·m~(-3),呈秋季最高,夏季次之,冬、春季低的季节变化特点.日内变化具有明显的双峰双谷特征,在当地时间8:00—9:00(与北京时间的时差为2小时,即为北京时间10:00—11:00,下同)和16:00—19:00有两个明显的峰值,可能与当地的排放和气象因素有关.乌鲁木齐河源区黑碳的本底浓度在春季、夏季和秋季分别为253、271和290 ng·m~(-3),而冬季黑碳的本底浓度仅为162 ng·m~(-3).与其他偏远地区相比,乌鲁木齐河源区因受较多排放源影响,黑碳浓度本底值较高.黑碳气溶胶浓度与气象因素相关性显著,当风速小于2 m·s~(-1)时,黑碳的平均浓度明显偏高,当相对湿度大于55%时,黑碳浓度明显偏低.由浓度权重轨迹分析和波长吸收指数(AAE)可知,乌鲁木齐河源区的黑碳浓度,除了受本地化石燃料燃烧和生物质燃烧排放的影响以外,还可能受到中亚地区远距离传输的影响.     

近52a天山乌鲁木齐河源1号冰川平衡线高度及其与气候变化关系研究

论文以天山乌鲁木齐河源1号冰川1958/1959—2009/2010年平衡线高度观测资料为基础,研究了平衡线高度及其与气候变化的关系。结果表明,在研究时段内,平衡线高度变化分为正常波动、缓慢下降、迅速上升三个阶段,变化范围介于3 948~4 484 m,多年平均为4 067 m,总体呈普遍上升趋势,总计上升了90 m,且在2009/2010年超过了冰川的上界,意味着该年度冰川全部处于消融状态。积累区比率作为平衡线高度变化的一个重要指标,在这一时期内也呈现明显的下降趋势,下降了约17%。物质平衡与平衡线高度具有显著的负相关性,物质平衡减小100 mm,平衡线高度将上升17 m。冰川处于稳定状态时的平衡线高度,即零平衡高度ELA0为4 018 m。平衡线高度随纯消融量的增加而升高,纯消融量增加10×104m3,平衡线高度上升14 m。平衡线高度对气候变化的敏感性研究表明,如果夏季平均气温升高1℃,则平衡线高度将上升约82 m,如果年降水量增加100 mm,则平衡线高度将下降约41 m,且夏季气温是影响冰川平衡线高度变化的主导气候因素。     

天山乌鲁木齐河源冰川积雪内不溶粉尘特征：沙尘与非沙尘活动季节的比较

2005年春夏 (4～8月)期间,对位于中亚粉尘活动源区的天山乌鲁木齐河源1号冰川积雪中沉积的大气粉尘微粒的数量浓度及其季节粒径分布特征等进行了观测研究.结果表明,表层雪中不溶粉尘数量浓度在沙尘活动的4～6月份非常高 (最大439×10³个/mL),可能是由于亚洲春季发生的沙尘暴事件影响造成的;将4～8月积雪表面不溶粉尘粒径分布进行了比较,粉尘微粒质量粒径分布表现出分布模式由沙尘活动前的单一模式 (3～21 μm),到沙尘活动期间的双峰分布模式 (3～21 μm和20～80 μm组成),再到非沙尘季节的单一模式 (3～21 μm)的变化规律;粉尘化学离子组成,尤其是主要代表矿物颗粒的Ca²⁺,在4～6月份浓度很高 (最大7?095 μg/L),另一方面,NH+4和SO2-4等作为可溶部分浓度变化存在差异.同时,用后向气团轨迹分析法验证了该区大气粉尘的传输路径,发现沙尘与非沙尘季节大气粉尘来源不同：分别来源于西北和西南方向,这对大气粉尘的传输和沉降造成很大影响.     

1959-2008年乌鲁木齐河源1号冰川融水径流变化及其原因

采用数理统计、 Morlet小波分析和Mann-Kendall突变检验对乌鲁木齐河源1号冰川1959-2008年径流序列进行分析,揭示了冰川融水径流的变化趋势、 周期特征和突变特性,并对径流与气候、 冰川变化关系进行了探讨。结果表明:乌鲁木齐河源1号冰川近50 a来径流增加趋势显著,特别是在1993年发生突变后,平均径流较1993年前增加了69.4%。径流序列第一主周期为15 a,第二主周期为6 a。在13~16 a时间尺度上看,1号冰川融水径流在未来的几年将继续保持偏多趋势,但是从5~7 a和超长期时间尺度上看则相反。冰川融水径流与冰川物质平衡、 年均气温、 消融期气温及年降水量存在良好的瞬时响应关系,其中消融期气温的振动对冰川融水径流振动能量贡献最大,在气温超过2 ℃时,径流将加速增长。物质平衡变化100 mm可引起河流径流变化22.9×10⁴ m³,1号冰川过去50 a累积物质平衡为-13 693 mm,相当于额外补给河流径流量3 135.7×10⁴ m³,约是年径流量的16.1倍。     

托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征初步研究

利用2008年8月采集的样品,分析了托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征.结果表明,72号冰川水化学类型为HCO3--Ca2+型,其离子浓度顺序为:HCO3->SO24->Ca2+>Cl->Na+>NO3->Mg2+>K+>NH4+.主要离子浓度的变化趋势基本相同,影响河水离子浓度变化的原因主要是冰川表碛覆盖区和冰川侧脊区受到降水等引起的水岩相互作用使可溶性离子融入径流,而温度条件也是影响河流离子浓度的重要因素.此外,流量和离子浓度呈负相关关系.河水中离子的来源为3种类型,第一类为局地源的离子,包括Cl-、Na+、K+、Mg2+、HCO3-和SO24-;第二类为来源比较特殊,基本不受其它离子影响的NO3-;第三类为来源多样的Ca2+.岩石及土壤风化作用是控制河水离子变化的主要因素.     

贡嘎山大气气溶胶中水溶性无机离子的观测与分析研究

2005年12月～2006年11月在贡嘎山东坡海拔1 640　m处,利用大流量滤膜采样器对大气中的气溶胶粒子进行了分级采样,并用离子色谱(IC)分析了气溶胶中水溶性无机成分的含量.结果表明,PM_2.5和PM₁₀中总水溶性无机离子年平均浓度分别为6.46和8.86 μg/m³,其中主要的3种离子SO^2-₄、NO^-₃和NH⁺₄,占PM_2.5和PM₁₀中总水溶性无机离子浓度的82%和85%.Na⁺、 NH⁺₄、 K⁺、Cl^-和SO^2-₄主要分布在细粒子中,NO^-₃、Mg²⁺和Ca²⁺在粗细粒子中各占一半.雨季Na⁺与Cl^-相关性明显增强,PM_2.5和PM₁₀中Na⁺与Cl^-的相关系数R²分别为0.87和0.84. PM₁₀中SO^2-₄与NH⁺₄的量浓度比值接近1∶2,表明SO^2-₄与NH⁺₄主要以(NH₄)₂SO₄形式存在.     

雨季玉龙雪山白水1号冰川表层雪中无机离子特征及环境意义

分析了玉龙雪山白水1号冰川雨季(5-10月)表层雪中无机离子的组成和特征,并与其他高海拔地区湿沉降进行对比。结果表明:白水1号冰川表层雪一定程度上受到了人类活动的影响;由于雨季强烈的淋溶作用,表层雪SO₄^2-含量较低,酸度的主要贡献离子是NO₃^-;pH值较高的原因是碱性金属离子的中和作用;海盐示踪结果显示雨季表层雪中离子来源主要以海源为主。在6-9月之间由于降水的淋洗作用,表层雪中离子浓度较低。表层雪中NO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺高于大多数其他高海拔区域降水,是表层雪中无机离子浓度的主要贡献者,Ca²⁺浓度较高说明该地区高空水汽也受到了局地岩石岩性的强烈影响。     

冬季中国东海大气气溶胶中水溶性离子的组成与来源分析

运用离子色谱对2009年冬季中国东海大气气溶胶中水溶性离子Cl-、NO3-、SO42-、CH3SO3-（MSA）、Na＋、K＋、NH 4＋、Mg2＋、Ca2＋进行了测定,同时由SPSS（statistical package for social sciences）软件进行相关性分析探讨其来源.分析结果表明,气溶胶中二...     

祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒物的特征

冰川积雪中的飞灰颗粒物可指示由大气沉降的人类活动污染物.本研究基于2012年6月在青藏高原东北缘的祁连山老虎沟12号冰川夏季野外观测取样、实验室扫描电子显微镜与X射线能谱仪联用系统(SEM-EDX)分析了积雪粉尘中球形颗粒物的特征信息,以弄清冰川区沉降的球形飞灰颗粒物的理化特征及其环境意义.结果表明,在所选取的雪层不同深度的9个积雪样品中,都存在着一定数量的飞灰颗粒,这些颗粒物通常是人类生产活动中的化石燃料高温燃烧所形成的.基于EDX能谱分析了飞灰颗粒物的化学元素成分组成,认为沉积在祁连山冰川积雪中的飞灰主要分为3种类型,分别为"富Si类"、"富Fe类"和"富Ti类"颗粒物.总体上,"富Si类"和"富Fe类"颗粒占了球形飞灰颗粒的绝大部分.这些不同组分的飞灰代表了污染物的不同生产活动来源,其平均粒径要相对大于雪层中自然来源的所有矿物粉尘颗粒物,反映了大气传输远距离中密度对粉尘颗粒的重要性.结合NOAA Hysplit气团后向传输轨迹分析认为,中亚地区和我国新疆地区城市、及研究区周边的工业燃烧物通过大气传输是祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒的主要可能来源.     

典型季风型温冰川消融期融水化学日变化特征

分析了玉龙雪山白水1号冰川区2009年8月29日～9月3日4 750 m处冰雪融水的pH、电导率、无机离子和δ18O的化学特征,结果表明,消融期日尺度上pH值受气温变化影响较大.碱性尘埃中的可溶盐溶解导致融水电导率增大.一天中消融速率快时δ18O值较低,消融速率慢时δ18O值较高.受岩石岩性和海洋水汽影响,研究区Na＋、K＋的平均浓度高于Μg2＋的平均浓度.融水中阳离子主要来源于石灰岩风化,属典型的碳酸盐溶滤水.融水中无机离子的总含量随气温的变化而变化,具有明显的周期性,但是不同可溶性离子对气温变化所导致的消融速率响应幅度不一致.局地岩石岩性、季风输送和人类活动是白水1号冰川融水中无机离子的主要来源.     

天山东部雪冰中硝酸根浓度对中亚生物质燃烧的响应研究

研究了天山东部雪冰中NO3-浓度对中亚哈萨克斯坦生物质燃烧的响应情况.在天山乌鲁木齐河源1号冰川持续采集了52组表层雪与雪坑样本,分析了雪样中NO3-等成分的浓度,运用HYSPLIT模型模拟了空气轨迹,目的是考察雪冰中NO3-与2002年哈萨克斯坦草原大火的关系,探讨由生物质燃烧产生的NO3-在高海拔山岳冰川雪层中的沉...     

冰川区积雪中NO3-与粉尘记录的对比研究 ——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

为研究山岳冰川积雪中NO3-与粉尘记录之间的联系,利用2003~2005年间新疆天山乌鲁木齐河源1号冰川东支积累区的雪样,分析了雪层中NO3-与不溶微粒的对应关系.研究发现,沙尘活动季节初期,表层雪中NO3-浓度与不溶微粒浓度呈正相关,而与其平均粒径呈负相关,表明NO3-可以通过吸附在粉尘细颗粒表面远距离传输.雪层剖面中NO3-浓度峰值与污化层之间的相对位置在冬半年可基本保持稳定,但夏半年以淋溶作用为主的后沉积过程,会强烈改造NO3-与粉尘记录之间的联系.     

天山乌鲁木齐河流域山区水化学特征分析

2006、2007 年在乌鲁木齐河流域山区,沿河源冰川区到中游山区的6 个水文站点(1 号冰川、空冰斗、总控、巴拉提沟、跃进桥和后峡)定期持续采集径流样品,对流域山区河流水化学组成、演化过程及影响因素进行了分析。结果表明,所有径流样品的离子组成均为Ca²⁺－HCO₃^-－SO₄^2- 型,呈弱碱性。河源区冰川径流中TDS和EC均值总控> 1 号冰川> 空冰斗,其中1 号冰川径流峰值最大。与河源区相比,上中游3 个水文站径流离子含量、TDS和EC明显增高。通过Piper 图显示,上中游径流水化学类型与河源区相似,表明整个流域山区径流水化学形成过程存在相似原理。结合Gibbs 图和离子比值进行分析,得出碳酸盐、黄铁矿和长石类矿物风化是水化学组成的控制因素。上中游径流中Mg²⁺和SO₄^2- 离子浓度比例有所增长,表明流域演化过程中含S矿物的氧化作用对径流离子组成的贡献率逐渐增加。