莫高窟PM10浓度与气象要素的关系

采用2018年敦煌莫高窟第16窟窟内与窟区PM₁₀浓度及气象数据,分析PM₁₀时空分布特征及其影响因素。结果表明：（1）两处监测点PM₁₀浓度主要分布在50 μg·m^-3以下,受重污染天气影响较小;春、冬、秋、夏季依次降低,窟区PM₁₀浓度在春、冬季高于窟内,夏、秋季反之。（2）PM₁₀浓度3月最高,9月最低,5—9月窟内月均值高于窟区。PM₁₀污染日数窟内5月最多,而窟区3、5月较多。（3）PM₁₀浓度日变化曲线在春季和秋季呈“双峰”型,夏季和冬季呈“单峰”型。（4）在半封闭环境的洞窟内,沙尘暴发生前后,PM₁₀浓度达到极值及恢复至原来水平的时间均滞后于窟区。（5）在不同季节PM₁₀浓度与气温、风速和降水呈负相关。除秋季外,PM₁₀浓度与相对湿度、气压呈正相关。（6）窟区全年主风向为ESE,在冬春两季,此风向PM₁₀浓度最高,PM₁₀主要来自三危山前的戈壁滩、干涸的大泉河河道以及窟前裸露的地表积尘。     

敦煌莫高窟大气可吸入颗粒物的化学元素特征

利用电感耦合等离子体质谱仪测定了敦煌莫高窟洞窟内外大气可吸入颗粒物中 27 种元素 的质量浓度。结果表明：典型地壳元素 Na、Mg、Al、K、Ca、Fe 占测定元素总质量浓度的 96%以上。 通过洞窟内外 PM2.5 与 PM10-2.5 中元素质量浓度对比发现，Li、Na、Mg、K、Ca、Co、Ni、Zn、Sr、Cs、Ba、U 等 元素主要存在于 PM10-2.5 中。沙尘天气时，洞窟外环境中的 Co、Ga、As、Cs、Ba 元素质量浓度降低，表 明沙尘过程对这些元素有稀释作用。富集因子分析显示，洞窟内外可吸入颗粒物中 B、Na、Ca、Mn、 Cu、Zn、As、Sr、Tl、Pb、Bi、U 的 EF 值均大于 10，表明人类活动产生的污染物对以上元素的富集起主 要作用。富含 Ca、Mn、Cu、Zn、As、Pb 等元素的矿物颜料在洞窟壁画制作中被大量使用，其对区域环 境大气可吸入颗粒物微量元素的富集也有一定的贡献作用。游客数量与洞窟内外元素 Bi 浓度存 在较显著的线性关系，表明环境中的 Bi 元素浓度变化受游客活动影响。本研究首次对莫高窟大气 可吸入颗粒物中元素含量进行了监测和分析，研究成果为石窟文物及其赋存环境中可吸入颗粒物 污染的治理及控制提供了科学依据。     

敦煌莫高窟大气颗粒物中水溶性离子变化及来源解析

为探明莫高窟大气颗粒物污染特征,采集了2014年4-12月第16窟及72窟外环境中大气颗粒物PM2.5和PM10~2.5样品,对比分析了样品中水溶性离子变化及影响因素,通过主成分分析法解析了其主要来源。结果表明:(1)窟区主风向为南风,起沙风频率仅为0.01%,不利于污染物的扩散;(2)窟外PM2.5和PM10~2.5、窟内PM2.5和PM10~2.5中水溶性离子总浓度分别为6.1±4.0μg·m^-3、12.2±9.1μg·m^-3、3.7±0.8μg·m^-3和7.5±1.6μg·m^-3,SO₄^2-、Ca²⁺、NO3^-、Na⁺及Cl^-是主要组成,SO42-、NO3-和Ca2+之和在窟外和窟内PM2.5和PM10~2.5中占总离子比例分别为79.24%,76.81%,80.61%及77.74%,二次离子主要来自固定污染源;(3)PM2.5与PM10~2.5中各离子浓度的比值在窟外、内分别为0.33~0.88、0.25~0.94,9种水溶性离子在不同粒径粒子中富集程度有所差异,3-5月的沙尘、7-9月的降雨、11月农村农作物秸秆燃烧及冬季取暖燃煤等对水溶性离子都有一定影响,窟内PM2.5中游客数量与NH4+和NO^3-有一定的相关性(R2=0.27、0.35)、PM10~2.5中游客数量与NH4+有一定的相关性(R2=0.31);(4)沙尘天气下窟外和窟内的PM2.5与PM10-2.5中Cl-、SO₄^2-、Na⁺、K+和Ca²⁺的浓度增加,窟区微环境主要受区域环境气象因素影响,建议极端沙尘天气关闭洞窟;(5)莫高窟大气环境呈碱性;(6)PM2.5和PM10~2.5主要来源于当地秸秆燃烧、二次污染源、土壤沙尘及干涸的大泉河。     

基于探地雷达的树木根系空间分布及对土遗址影响

乔灌木根系对岩土类文物古迹的影响是近年来文物保护工作关注的热点问题,科学监测遗址附近植物根系的空间分布、根径等参数是土遗址风化和机械损害机理研究的任务之一。本文运用探地雷达技术研究了北庭故城遗址周边榆树根系的空间分布特征,探讨了榆树根系对城墙遗址的影响。结果表明:北庭故城4个探测点榆树根系信号所体现的根径信息与树龄吻合,探测区域树木根径范围50~400 mm,多数在100~250 mm。树龄是影响地下根径及空间分布的关键因素。综合考虑树龄、根径比例、大根径走向、树木与遗址位置关系等因素,认为榆树根系对北庭城墙的威胁等级为Ⅲ号探测点(外城南墙中段)>Ⅳ号探测点(外城西墙北段中)>Ⅰ号探测点(外城西墙北段南)>Ⅱ号探测点(外城西北角)。探地雷达技术能够在不损害土遗址本体的前期下,实现对遗址及其周边树木根系的无损监测,在开展植物根系对文物本体安全影响的科学评估中具有较高的应用价值。