2009年塔里木盆地总悬浮颗粒物时空分布及无机离子浓度特征分析

 利用2009年塔里木盆地的塔中、铁干里克、喀什和民丰4个观测站采集的总悬浮颗粒物（TSP）观测资料,同时结合水溶性无机离子成分分析,研究了塔里木盆地TSP时空分布特征及无机离子浓度特征。结果表明:①塔中、铁干里克、喀什和民丰观测站TSP月平均质量浓度具有相同的变化趋势,峰值区都在4—5月,而低值区为11—12月,季平均质量浓度变化趋势为春季最高,夏季和秋季次之,冬季最低\.②TSP中水溶性无机离子年均总离子浓度为塔中>铁干里克>民丰>喀什;SO2-4浓度分别为总离子浓度的58％、50％、54％和51％;Ca2+浓度分别为总离子浓度的13％、16％、16％和11％;Na+浓度分别为总离子浓度的12％、13％、10％和12％;Cl-浓度分别为总离子浓度的12％、16％、11％和22％;所以硫酸盐、钙盐、钠盐及氯离子是塔里木盆地TSP中主要无机成分。③铁干里克、民丰、喀什和塔中的阴阳离子相关系数分别为0.99、0.99、0.25和0.91;阴离子平均浓度分别为阳离子平均浓度的2.57、2.12、2.15倍和3.02倍,说明4个观测站的阴阳离子都不平衡。④4个观测站SO2-4/NO-3比值远大于燃煤排放的SO2-4/NO-3的比值,所以4个观测站所在地区的固定排放源对大气环境的影响程度远大于移动排放源。     

塔里木盆地TSP时空分布特征及影响因素分析

利用2004—2008年沙尘暴观测站网哈密、塔中与和田的TSP观测资料,同时结合铁干里克、民丰和喀什2007年4月开始的TSP、沙尘天气等相关资料,给出了塔里木盆地TSP时空分布特征及变化特征,同时分析了影响TSP质量浓度变化的主要因素。结果表明：①塔里木盆地东部TSP质量浓度最低,南缘最高,往盆地的西缘逐渐降低,塔中一直处于较高值。影响TSP质量浓度高低分布的主要因素是沙尘天气,沙尘天气日数越多,则浓度越高。②2004—2008年TSP年平均质量浓度哈密最低,其次为塔中,最高为和田。③2004—2007年哈密、塔中与和田TSP平均质量浓度春季最高,其次是夏季和秋季,冬季最低。④哈密、塔中与和田2005—2008年TSP质量浓度每年不同时间段各不相同。     

Characteristics and source of aerosols at Shiyi Glacier,Qilian Mountains, China

Aerosol samples were collected in the Shiyi Glacier,Qilian Mountains from July 24 to August 19,2012 and analyzed for major water-soluble ionic species(F^-,Cl^-,NO₂^-,NO₃^-,SO₄^2-,Na⁺,NH₄⁺,K⁺,Mg²⁺ and Ca²⁺) by ion chromatography. SO₄^2- and NH₄⁺ were the most abundant components of all the anions and cations,with average concentrations of 94.72 and 54.26 neq/m³,respectively,accounting for 34% and 20% of the total water-soluble ions analyzed.These mean ion concentrations were generally comparable with the background conditions in remote sites of the Qilian Mountains,but were much lower than those in certain cities in China.The particles were grouped into two dominant types according to their morphology and EDX signal:Si-rich particles and Fe-rich particles.Backward air mass trajectory analysis suggested that inland cities may contribute some anthropogenic pollution to this glacier,while the arid and semi-arid regions of central Asia were the primary sources of the mineral particles.     

中国内陆干旱、半干旱区苦咸水分布特征

通过大量野外调查、水样采集和化验分析,对中国内陆干旱、半干旱区的苦咸水和高氟水分布特征进行了初步研究。采集到的地表和地下水样中,分别有51.0%和41.5%属于苦咸水;55%和59%水样氟化物含量超标,属于高氟水。研究区的苦咸水以Cl^--Na⁺和HCO₃^--Na⁺为主要离子类型,SO₄^2--Mg²⁺和SO₄^2--Ca²⁺为次要离子类型。苦咸水和高氟水主要分布在内陆河流域下游尾闾、封闭内流区低洼湖盆低地、北部准平原化干燥剥蚀低山残丘间冲积洼地、沙漠低洼湖盆和黄土高原中西部径流系数较小的河流及部分露头潜水等区域,并具有区域富集性分布特点。季节性降水、季节性河流或渠系灌溉对苦咸水的季节性或年际间变化和空间分布有较大影响。较高浓度基质含盐量、水文地质结构、气候条件和特定的水文地球化学环境是苦咸水和高氟水形成与富集分布的主要原因。     

Analysis on the temporal-spatial distribution character and effect factors of PM10 in the hinterland of Taklimakan Desert and surrounding area

In recent years, the physical and chemical properties of dust aerosols from the dust source area in northern China have attracted increased attention. In this paper, Thermo RP 1400a was used for online continuous observation and study of the hinterland of Taklimakan, Tazhong, and surrounding areas of Kumul and Hotan from 2004 to 2006. In combination with weather analysis during a sandstorm in the Tazhong area, basic characteristics and influencing factors of dust aerosol PM₁₀ have been summarized as below: (1) The occurrence days of floating dust and blowing dust appeared with an increasing trend in Kumul, Tazhong and Hotan, while the number of dust storm days did not significantly change. The frequency and intensity of dust weather were major factors affecting the concentration of dust aerosol PM₁₀ in the desert. (2) The mass concentration of PM₁₀ had significant regional distribution characteristics, and the mass concentration at the eastern edge of Taklimakan, Kumul, was the lowest; second was the southern edge of the desert, Hotan; and the highest was in the hinterland of the desert, Tazhong. (3) High values of PM₁₀ mass concentration in Kumul was from March to September each year; high values of PM₁₀ mass concentration in Tazhong and Hotan were distributed from March to August and the average concentration changed from 500 to 1,000 g/m³, respectively. (4) The average seasonal concentration changes of PM₁₀ in Kumul, Tazhong and Hotan were: spring > summer > autumn > winter; the highest average concentration of PM₁₀ in Tazhong, was about 1,000 g/m³ in spring and between 400 and 900 g/m³ in summer, and the average concentration was lower in autumn and winter, basically between 200 and 400 g/m³. (5) PM₁₀ concentration during the sandstorm season was just over two times the concentration of the non-sandstorm season in Kumul, Tazhong and Hotan. The average concentrations of sandstorm season in Tazhong were 6.2 and 3.6 times the average concentrations of non-sandstorm season in 2004 and 2008, respectively. (6) The mass concentration of PM₁₀ had the following sequence during the dust weather: clear day < floating dust < floating and blowing dust < sandstorm. The wind speed directly affects the concentration of PM₁₀ in the atmosphere, the higher the wind speed, the higher the mass concentration. Temperature, relative humidity and barometric pressure are important factors affecting the strength of storms, which could also indirectly affect the concentration change of PM₁₀ in the atmosphere.     

塔里木盆地局地和区域性强沙尘暴天气过程研究

利用1961-2001年塔里木盆地周边地区43站沙尘暴资料,给出了塔里木盆地局地、区域性强沙尘暴天气过程的定义,得到局地和区域性强沙尘暴天气过程1 423次和385次,分析了沙尘暴天气过程的时空分布特征和变化原因,并根据地面冷高压和沙尘暴天气的移动路径对385次区域性强沙尘暴天气过程进行普查分析。结果表明:塔里木盆地局地沙尘暴天气过程的高发中心位于柯坪和民丰,区域性强沙尘暴天气过程集中在塔里木盆地南缘的莎车至且末一线和柯坪,柯坪和民丰是盆地沙尘暴的多发中心;区域性大风天气过程的减少、年平均降水量的增加和年平均气温的升高是塔里木盆地区域性强沙尘暴天气过程趋于减少的重要原因;局地沙尘暴天气过程主要出现在3~9月;区域性强沙尘暴天气过程,集中在4~6月,春季4~5月是连续性多暴发时段,造成区域性强沙尘暴天气过程的冷空气以西进、东灌和西进加东灌为主要路径,盆地热低压的作用不可忽视。     

盐碱荒地开垦年限对表层土壤盐分的影响

 以典型荒漠区原生盐碱荒地及开垦农田为研究对象,通过对比研究,以阐明原生盐碱荒地开垦后不同管理措施下土壤可溶盐总量的变化规律,开垦后土壤剖面中可溶盐总量的垂直分布和季节变化规律。结果表明：开垦显著降低了0～50 cm土壤的可溶性盐含量,开垦达100 a以上老耕地的可溶性盐含量（2.31 g/kg）仅为原生盐碱荒地（26.62 g/kg）的11%;长期的耕作改变了土壤可溶性盐分在土层中的分布,原生荒漠土壤盐分具有鲜明的表聚特征,0～30 cm土层的盐分含量占整个土壤剖面的79%,开垦50 a后,土壤中的盐分分布趋于均匀,各离子浓度的垂直分布不再明显;开垦使土壤中的盐分离子组成也发生了变化,Cl^-、K⁺、Na⁺离子浓度降低,而SO₄^2-、Mg²⁺、Ca²⁺离子浓度增加,耕作层土壤由SO₄^-2-Cl^-1盐土转变为Cl^-1-SO₄^-2盐土;盐碱荒地土壤可溶盐浓度伴随着降水变化具有显著的季节变化特征,而季节对开垦耕地没有显著影响。总体而言,盐碱荒地经过多年开垦利用后,土壤可溶性盐分和pH值均显著降低。     

离子液体([C6MIm])从体相电迁移至水相研究

离子在离子液体/水溶液二元系统中的电迁移行为在很多领域受到了越来越多的关注。本文通过研究不同条件下离子液体离子在电极液中的浓度变化,系统地研究了电极溶液酸—碱度,电极溶液中电解质浓度以及离子液体中溶解LiN(CF₃SO₂)₂与否对[C₆MIm]⁺离子电迁移的影响。总的来说,随着电流的增加,[C₆MIm]⁺离子向阴极水溶液的迁移量随之增加,向阳极水溶液的迁移量随之减少;然而N(CF₃SO₂)₂-离子向阳极水溶液的迁移量随之增加,向阴极水溶液的迁移量随之减少。当电极溶液为碱性,[C₆MIm]⁺离子的迁移量明显减少。在电极溶液中溶入LiN(CF₃SO₂)₂时或者将LiN(CF₃SO₂)₂溶入离子液体时,[C₆MIm]⁺离子的迁移量也明显受到抑制。     

塔里木盆地水汽含量的计算与特征分析

利用1976-2009 年塔里木盆地的和田、库车、若羌、喀什和民丰5 个探空站的实测资料计算了逐月平均水汽含量,并建立了与地面水汽压的关系式;利用这种关系式计算了盆地及周边地区28 个站水汽含量,进行了EOF分解,得出了水汽分布形式;分析了地表水汽压随高度的变化;对在盆地腹地及周边地区进行的GPS观测资料进行了水汽含量的反演,并与探空计算值进行了对比。结果表明：盆地内水汽含量有两个高值区,主要分布在盆地西部和北部的边缘地带,中心水汽含量在13~14 mm,均位于塔里木河干流、叶尔羌河流域、阿克苏河支流周围的绿洲地区。塔克拉玛干沙漠腹地是水汽的低值区中心,水汽含量仅为7~8 mm,塔中是所有站中水汽量最少的,由中心向外逐渐增加,在环塔里木盆地的西部、北部绿洲区达到最高,然后由于海拔高度的影响又逐渐减小。塔里木盆地地基GPS反演水汽数据与探空计算值存在良好的线性关系。     

Investigation of Chemical Composition of Atmospheric Aerosol in Ulaanbaatar During 2005–2014

Results from investigating atmospheric aerosols in Ulaanbaatar (Mongolia) 2005–2014 are presented. It is found that the largest sources of suspended particles are represented by fuel combustion and the concomitant exhaust gases, thermal power generation, industrial facilities and mineral dust transport; the main components of aerosol particles are SO ₄ ^2- , NO ₃ ^- , Cl^–, NH ₄ ⁺ , Ca²⁺ and Na⁺. It is determined that in the wintertime, as a result of an increase in fuel consumption, calm weather and orographic characteristics of topography which contribute to accumulation of contaminants in the urban atmosphere, the average sum of ions increases to 43.9–114.6 μg/m³ against 7.44–18.48 μg/m³ during a warm season. Interannual differences in aerosol composition were noted; the total ion content averaged 43.9 μg/m³ during December 2011, 114.6 μg /m³ during December 2012, 68.7 μg/m³ during December 2013, and 64.7 μg/m³ during December 2014. It was found that the concentration of the sum of ions in the aerosol during the winter period is by a factor of 6 higher than during the summer. The highest exceedance of the concentrations was observed for the alkaline earth ions Na⁺, K⁺, Ca²⁺ and Mg²⁺ (by a factor of more than 20) forming part of the ash components. There is a difference in the chemical composition of the aerosol sampled in the center of the city and on its outskirts. It is established that the aerosol composition and concentration in Ulaanbaatar during the winter period are comparable the aerosol composition in the industrial cities of China.     

上海滨岸潮滩水沉积物中无机氮的季节性变化

对长江口南翼上海滨岸带3个站点潮滩上覆水，沉积物和间隙水中的3态无机氮的含量分布的年度季节性监测研究表明：潮滩上覆水中溶解无机氮以NO3－N为主：表层沉积物中可交换态无机氮以NH4－N为主，约占70％－85％，沉积物间隙水中主要无机氮为NH4－N和NO3－N。潮滩水体中NH4－N的季节性变化幅度不大，而NO3－N和NO2－N的季节性变化明显，在冬季含量明显降低；但沉积物和间隙水中氮氨和硝态氮的浓度在冬季则有较大增加。初步探讨了潮滩水和沉积物中无机氮分布季节性变化的主要影响因素，估算了潮滩表层沉积物－水界面无机氮的扩散通量，指出NH4－N的扩散释放对滨岸水环境质量影响较大。     

3种耐盐植物的根际微环境比较

研究了兰州市永登县秦王川灌区中型狼尾草（Pennisetum longissimum var. intermedium）、新疆大叶苜蓿（Medicago sativa）和皮燕麦（Avena sativa）对盐渍土的适应特点及其改盐效应。通过对3种植物不同生育期（播后90 d、120 d、150 d）根际土壤pH值、导电率（EC）、盐分离子及有机质含量的测定,探讨盐渍化土壤影响下耐盐植物根际微环境的变化。结果显示：在盐渍化逆境下,3种植物对于根际土壤微环境均有一定调节作用,生育期内土壤pH值、EC值、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-和Ca²⁺含量逐渐降低,土壤有机质含量逐渐增加。新疆大叶苜蓿根际土壤pH值变化较为突出,其次是中型狼尾草和皮燕麦,播后150 d较播前降幅分别为2.18%、2.06%、1.21%;中型狼尾草根际土壤EC值降幅最大,其次为新疆大叶苜蓿和皮燕麦,播后150 d较播前降幅分别为42.69%、33.29%、28.33%;在3个取样期,中型狼尾草根际土壤Na⁺、SO₄^2-、Cl^-含量变化幅度最大,新疆大叶苜蓿对Ca²⁺的吸收能力强于中型狼尾草和皮燕麦;中型狼尾草在生长期内根际土壤有机质含量持续增加,新疆大叶苜蓿在生长前期有机质增量较显著,生长中后期增量减缓,根际微环境变化趋于稳定。综合而言,中型狼尾草对盐渍土的适应及改良效应较突出,其次是新疆大叶苜蓿,再次是皮燕麦。     

沙漠与城市气溶胶散射系数变化比较

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站和中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所承担的乌鲁木齐大气成分观测站2010年1月1日至12月31日的单波段积分浊度计的观测资料,分析了沙漠（塔中）和城市（乌鲁木齐）两种不同下垫面地区的气溶胶散射系数的变化特征。（1）散射系数小时平均值：塔中地区变化范围在39.6～8 442.8 Mm^-1,平均值318.4 Mm^-1;乌鲁木齐变化范围在28.9～6 590.0 Mm^-1,平均值451.5 Mm^-1;乌鲁木齐小时平均值在1 000 Mm^-1以上的高值区间大于塔中地区。（2）散射系数日变化：塔中呈现单峰变化,其中最大值387.0 Mm^-1出现于凌晨02：00,最小值276.4 Mm^-1出现于午后的17：00;乌鲁木齐呈现三锋变化,3个峰值分别出现于09：00、14：00、22：00,与塔中地区存在明显差异。（3）散射系数月均值变化：塔中的月平均值最大是4月,为500.2 Mm^-1,最小是2月,为145.9 Mm^-1;乌鲁木齐月均值最大在2月,为1 086.3 Mm^-1,最小值在7月,为101.1 Mm^-1,两地区月均值变化整体呈现相反的现象。（4）散射系数季节变化：塔中地区春季>夏季>秋季>冬季;乌鲁木齐冬季>秋季>春季>夏季。     

Li+,Na+,K+/Cl-,SO2-4-H2O五元体系25 ℃相图及其应用

Li⁺,Na⁺,K⁺/Cl-,SO2-₄-H₂O五元体系相图对于硫酸钠亚型富锂卤水分离提取锂盐、锂辉石加工利用和锂盐产品的开发利用工艺制定都有指导作用。20世纪50年代曾有人研究过这一体系25 ℃时的相图,限于当时的科研水平,液相组成确定不准确,对平衡固相的判断,后来诸多研究结果证明也有错误。50多年来再没有人研究这一五元体系相图。利用我们提出的Li⁺,Na⁺,K⁺/Cl^-,SO^2-₄-H₂O六元体系热力学模型,对该五元体系的平衡溶液组成和正确的平衡固相进行理论预测,给出了该体系的完整相图。结合硫酸锂混盐分离、加工实例阐述了该五元体系相图的应用。     

四元体系KCl-K2SO4-KBO2-H2O在298.15 K的Pitzer模型研究

在Pitzer电解质溶液理论的基础上采用两种模型计算了KCl-K₂SO₄-KBO₂-H₂O体系及其子体系的溶解度。模型I假设溶液中只有一种硼物种B(OH)₄-,模型II假设溶液中有4种硼物种,分别对应于B(OH)₃、B(OH)₄-、B₃O₃(OH)₄-和B₄O₅(OH)₄2-。模型I与模型II的溶解度计算结果接近,且与实验值吻合较好。采用模型II计算了上述体系溶液中的硼物种和OH-的浓度。各硼物种的浓度主要受溶液中总硼浓度的影响,而很少受KCl和K₂SO₄的影响。计算结果说明在计算偏硼酸钾溶液体系溶解度时,可近似认为溶液中硼物种只有B(OH)₄-。模型II可用于计算含偏硼酸钾体系的pH值。本文的计算结果可为复杂偏硼酸钾体系模型的构建提供理论基础。     

塔里木盆地大气降尘变化特征及影响因素分析

利用哈密、塔中与和田沙尘暴观测站2005—2008年大气降尘观测资料,结合铁干里克、民丰等18个大气降尘监测点2007年4月以来的大气降尘、沙尘天气等观测资料,分析了塔里木盆地大气降尘变化特征,同时分析了影响大气降尘浓度变化的主要因素。结果表明：①2005—2008年3站中哈密大气降尘量最少,其次为和田,塔中的大气降尘量最多; 2006年是4 a中降尘量最多年份,其次为2005年,2008年相对较少。②春夏季是大气降尘集中季节,秋季略大于冬季。塔里木盆地中部最高,南部及西南部的站点降尘明显高于盆地的东部和西部。③在沙尘暴季节,无论是5月还是6月,2007年大气降尘量基本上都高于2008年。④2007年5月和6月,除盆地东面的哈密、铁干里克以及西缘的阿拉尔3站外,其他18个站沙尘天气较多。沙尘天气是塔里木盆地大气降尘量高的主要因素,沙尘天气越多,大气降尘量越高。     

赣江上游河流水化学的影响因素及DIC 来源

对赣江上游38 处水体采样点的水化学特征和溶解无机碳稳定同位素的分析, 发现其总溶解质浓度较低, 其中, 阳离子以Na⁺、Ca²⁺ 为主, 阴离子以Cl^- 和HCO₃ ^- 为主, Si 的浓度较高, 表征了典型硅酸盐地区河流的水化学组成特征。通过海盐校正分析得出, 研究区大气降水对河水溶解质的贡献率为11.5%, 扣除降水的贡献部分, 利用主成分分析的方法, 计算得出赣南流域受硅酸盐岩风化作用强烈, 同时由于受附近盐矿的影响, 蒸发盐岩的风化作用显著。另外, 根据δ¹³C 溶解无机碳DIC 的测量值约为-8.35‰~-13.74‰, 平均为-11.65‰, 利用质量平衡计算得出, 研究区DIC 的主要来源, 约68.5%来自于土壤CO₂, 31.5%来自于碳酸盐矿物的溶解, 进而得出流域岩石化学风化过程消耗的土壤CO₂ 为2.11×105 mol/yr·km², 来自碳酸盐本身的HCO₃ ^-含量为9.6×104 mol/yr·km²。由于地理位置和流域环境以及人为因素的差异, 各支流DIC 来源的比例亦有所差异。     

Chemical composition of saline and subsaline lakes of the northern Great Plains,western Canada

The northern Great Plains of Canada stretch from the Precambrian Shield near Winnipeg, Manitoba, westward for ∼1,700 km to the Rocky Mountains foothills. This vast region of flat to gently rolling terrain contains a very large number of salt lakes. Major ion chemical data on ∼500 of them are available. Although the average brine (salinity, 37 ppt) is a Na⁺−SO₄ ²⁻ type of water, the lakes exhibit a wide range of salinities and ionic compositions. This diversity is confirmed by Q-mode cluster analysis; it identified thirteen major water chemistry types. Most ions display distinct trends, both spatially and with increasing salinity. All dissolved components increase with increasing salinity, but at different rates. The relative proportions of Ca²⁺ and HCO₃ ⁻+CO₃ ²⁻ ions show a strong decrease with increasing brine salinity, whereas SO₄ ²⁻ ions increase with increasing salinity. The ionic proportions of Na⁺, Mg²⁺, K⁺ and Cl⁻ exhibit no significant relationship with salinity. R-mode factor analysis of the lake water chemistry, combined with selected environmental parameters, identifies groundwater composition, climate, and the elevation of the lake within the drainage system as most important in controlling brine chemistry and salinity on a regional basis. Variability in source of ions, reaction processes and products are undoubtedly key factors in helping to explain brine chemistry of an individual basin or variation from a local perspective, but these factors are generally poorly understood and not quantified on a regional basis. Palliser Triangle Global Change Project Contribution Number 3.     

基于SOFM网络的巴丹吉林沙漠湖泊聚类及其地下水补给来源推断

引入湖泊经纬度、海拔、湖水温度、湖水pH值以及湖水Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、 SO₄^2-、CO₃^2-、HCO₃^-浓度等13个基本变量作为聚类指标,构建了自组织特征映射（SOFM）网络,对巴丹吉林沙漠南部共计105个常年积水湖泊进行了非线性聚类,并与基于类平均法的线性聚类分析结果作对比,得到两种聚类分析方法的结果大体一致,即以雅布赖山北东—南西走向断裂带为界,湖泊呈较明显的二聚类分布,断裂带北部的湖泊聚集一类,接近断裂带以及断裂带南部的湖泊聚为一类,这与实地考察结果相互印证。对聚类结果进行判别后发现,SOFM网络的聚类结果更为准确可靠,其在识别地理现象微小差异方面更具优势。而根据断裂带两侧不同类型湖泊的分布,可以推断巴丹吉林沙漠南部湖泊群地下水源补给空间上的非同源性,以及地下岩层组分和结构上的空间差异性。     

非点源污染研究中土壤溶解性无机氮的提取方法选择

用2M KCl溶液(5:1)、饱和CaSO4溶液(5:1)、0.01M CaCl₂溶液(20:1,100:1) 和去离子水(20:1,100:1)4种提取液、6种提取方式,采用Auto-analyzerⅢColorimeter (Bran Luebbe),水杨酸-次氯酸盐法和Griess-Ilosvay法测定并对比了北京地区4种天然土样的溶解性氨氮和硝态氮的含量。研究结果表明:溶解性硝态氮的测定结果不受提取液和水土比(小于100:1)的影响,而溶解性氨氮测定结果受影响较大。在非点源污染研究中,对于土壤中可向水体迁移的溶解性无机氮含量的测定,应根据来水水源特征和研究目的选择适宜的浸提剂和水土比。