燃烧源与沙尘颗粒物中铁的同位素组成

铁是生命必需的微量营养元素之一,可有效促进海洋的初级生产力.大气沉降被认为是开阔海域生物有效铁最主要的来源,而燃烧源与沙尘颗粒物对其贡献的大小,目前还并不清楚.铁同位素技术的发展为大气及海洋环境中铁元素溯源提供了新的技术路径.由于其在大气及海洋环境领域的应用还十分有限,目前对不同来源颗粒物的铁同位素组成的认知也比较有限.本研究选取1种中国煤飞灰、2种美国煤飞灰、1种欧洲城市废物飞灰及3种不同地区沙尘颗粒物(美国亚利桑那沙尘、中国洛川黄土与中国新疆沙尘)为研究对象,测定了不同燃烧源与沙尘颗粒物中铁元素含量及同位素组成.结果表明,煤飞灰颗粒物中铁元素含量明显高于城市废物飞灰与沙尘颗粒物,最高可达10%左右,而后两者中铁元素含量相当,在2%—4%之间.燃烧源颗粒物的δ56Fe值范围为0.05‰—0.75‰,而沙尘颗粒物的δ56Fe值范围为-0.05‰—0.21‰;燃烧源颗粒物的铁同位素组成相比于沙尘颗粒物偏重,这主要与燃料本身以及飞灰颗粒物性质有关.

沙尘颗粒物传输特征研究进展

本文简要概括了国内外在沙尘气溶胶传输过程中,沙尘颗粒物参与大气中物理、化学反应的研究进展。研究表明沙尘暴在长距离的传输过程中可以作为许多物理化学过程的反应界面,其上载带的化学组分(例如二次无机离子硫酸盐、硝酸盐和铵盐)等会在传输过程中发生变化。

内陆输送过程中沙尘单颗粒类型及其非均相反应

采用单颗粒分析方法对2004年2～3月发生在北京的3次沙尘暴的样品中沙尘颗粒物的化学成分进行了测定.3次沙尘暴的反向轨迹图显示,它们主要来自于中国北部、西北部和蒙古的戈壁沙漠地区,且这些沙尘颗粒主要通过高空长距离输送到下游区域.使用带能谱的扫描电镜对481个沙尘颗粒进行分析,并根据成分特征,把这些沙尘颗粒划分为8种类型,主要类型有“富Si”、“富Ca”、“富S”、“富Fe”.将北京样品分析结果与呼和浩特、塔克拉玛干和敦煌的结果进行对比,结果显示,长距离输送的沙尘颗粒表面发生了SO2的非均相化学反应,导致部分颗粒局部的表面发生化学修改作用,且“富Ca”的碱性矿物为非均相化学反应提供了更有利的反应界面.

沙尘暴期西安大气颗粒物化学组成及吸湿性能小时变化特征

于2013年3月9—12日沙尘暴时期,在西安市运用大流量大气采样器进行每小时1次TSP样品采集,对其进行有机碳(OC)、元素碳(EC)、无机离子及吸湿性能分析,同时利用ECOTECH公司EC系列气体监测仪,在线监测NO_x、SO_2及O_3等污染气体,研究沙尘暴期间城市大气颗粒物化学演化特征,探讨硫酸盐、硝酸盐、铵盐及钠盐等主要无机盐的来源、形成机制及其对颗粒物吸湿性能的影响。结果显示:此次沙尘暴期间有两次沙尘峰值过境西安,TSP小时浓度最高分别达到7527μg·m^(-3)和3200μg·m^(-3),同期SO_4^(2-)分别为180μg·m^(-3)和38μg·m^(-3)。沙尘暴初入西安时NO_3^-与NH_4^+浓度较低,其后,二者以1:1的摩尔比同步渐增,至沙尘过后第48小时(即非沙尘期)达最大值(分别为34μg·m^(-3)和8.7μg·m^(-3))。整个观测期间,SO_4^(2-)均与Ca^(2+)、Na^+等强线性相关,沙尘期SO_4^(2-)、Cl^-与Na^+的相关系数大于0.95,NH_4^+与NO_3^-的相关系数沙尘期为0.78。除O_3外,CO、NO_x、SO_2等污染气体的浓度变化趋势均是在沙尘过境后逐渐升高。在沙尘期间Na^+离子主要是以NaCl和Na_2SO_4的形式存在。而在整个观测期,SO_4^(2-)和Cl^-主要以NaCl、Na_2SO_4和CaSO_4的形式存在,其来源是戈壁上的干涸湖泊中的岩盐、芒硝、石膏和钙芒硝等矿物;但NH_4^+和NO_3^-主要来源于沙尘颗粒表面的非均相反应,并以NH_4NO_3的形式存在。由于TSP样品水溶性组分中大部分是无机离子,因此样品水溶性组分显示出了一定的吸湿性,整个观测期其吸湿增长因子变化范围为1.27~1.44。

2012年春季塔克拉玛干沙漠腹地沙尘颗粒的组成研究

为研究塔克拉玛干沙漠腹地沙尘颗粒的微观形貌及其矿物、元素组成,应用扫描电镜能谱技术(SEM/EDX)对塔克拉玛干沙漠腹地塔中观测站2012年5月采集的PM10样品进行了识别和分析。统计622个单颗粒高分辨电镜图像及能谱的结果表明:塔克拉玛干沙漠大气PM10主要来源于地壳矿物。其中,矿物组成主要是石英、粘土矿物、方解石、岩盐,特别是岩盐含量高达14.5%,石英、方解石、石膏、岩盐单体矿物相对含量较高,但大部分都以矿物集合体的形式存在,与其它人为源颗粒物的混合主要是外混合。不同天气类型下,其矿物组成差异明显,重矿物(岩盐等)主要来源于强风就地扬起或携带的较粗颗粒。

沙尘暴颗粒物对人肺成纤维细胞的细胞毒性研究

目的探讨沙尘暴颗粒物(PM10、PM2.5)对人肺成纤维细胞的细胞毒性。方法分别用50、100、150、200μg/ml的PM10和PM2.5对人肺成纤维细胞进行染毒,24h后测定细胞线粒体琥珀酸脱氢酶活力、细胞外乳酸脱氢酶和酸性磷酸酶的漏出量。结果50μg/ml以上浓度的沙尘暴颗粒物可剂量依赖性地抑制人肺成纤维细胞的线粒体琥珀酸脱氢酶活力。在更高染毒浓度,沙尘暴颗粒物可引起细胞外乳酸脱氢酶和酸性磷酸酶的漏出增加。结论沙尘暴颗粒物对人肺成纤维细胞可产生明显的毒性作用。线粒体可能是沙尘暴颗粒物毒作用的敏感部位。

沙尘暴对健康有哪些影响

沙尘天气中污染物进入人体,可使人体产生不同程度的刺激症状或过敏反应。沙尘颗粒还可引起多种呼吸系统疾患。如遇沙尘天气,我们应该如何做好个人防护呢?沙尘暴对健康的影响影响呼吸系统沙尘暴中的颗粒物主要分为PM_(10)(直径小于或等于10微米的颗粒物)和PM_(2.5)(直径小于或等于2.5微米的颗粒物)。

沙尘天气多发区民勤县发现多例非职业性尘肺病

为了调查非职业性尘肺在我国沙尘天气多发区的发病情况,采用多阶段随机抽样方法随机抽取沙尘天气多发区甘肃省民勤县6个乡镇从未接触过职业性沙尘的1500名18岁以上的农民为调查对象,对其中自觉呼吸系统不适的480人进行了胸透,其中81人进行了X光拍片,分析非职业性尘肺病的发生.分析结果表明,有8例非职业性尘肺患者.如果假设在所调查的未进行X光拍片的农民中无人患有非职业性尘肺病(实际上漏检的可能性是存在的),其患病率也高达5.33‰,表明长期暴露于沙尘天气可引发非职业性尘肺,且发病率高,症状严重,对当地农民的健康影响很大.对此,应引起高度重视.由此结论:长年暴露于沙尘天气可导致非职业性尘肺病的发生.论文建议,将这种因常年暴露于沙尘天气而引起的非职业性尘肺病定名为"沙漠尘肺"(简称:沙漠肺)。

沙尘环境下活塞环动力学研究及其漏气分析

基于气固两相流理论,引入有效气体常数及有效比热容比等参数,修正了活塞环组的气流方程。应用该方程,并考虑活塞的二阶运动,研究了沙尘颗粒含量对活塞环运动及漏气的影响。计算结果表明:沙尘颗粒进入活塞环组后,活塞环的扭转运动加剧;活塞环组的环腔气压随着沙尘含量的增大而减小;活塞环组的漏气量增大,并且随着沙尘颗粒含量的增大,漏气量也随之增加。

沙尘暴PM_(2.5)、PM_(10)对大鼠肺泡巨噬细胞炎性因子分泌的影响

目的探讨沙尘暴PM2.5、PM10对大鼠肺泡巨噬细胞分泌NO、白细胞介素8(IL-8)及肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的影响。方法沙尘暴颗粒物样品采自北京市城区,实验细胞为原代培养的大鼠肺泡巨噬细胞。细胞毒性测定用四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色(MTT)法,NO的测定用Griess重氮化反应法,细胞因子IL-8、TNF-α的测定采用放射免疫法。结果(1)沙尘暴PM2.5、PM10作用24h后对大鼠肺泡巨噬细胞产生一定的细胞毒性。随着染毒剂量的增加,巨噬细胞存活率逐渐减低,高剂量组约为对照的80%。(2)20～150μg/ml的沙尘暴PM2.5、PM10染毒24h后均能剂量依赖性地诱导巨噬细胞分泌炎性因子NO、IL-8及TNF-α。(3)沙尘暴PM2.5的细胞毒性比相同浓度的PM10大,而对巨噬细胞分泌炎性因子NO、TNF-α的作用却小于PM10。结论沙尘暴PM2.5、PM10可刺激大鼠肺泡巨噬细胞分泌炎性因子NO、IL-8及TNF-α。

沙尘暴PM_(2.5)对大鼠肺、心、肝组织的氧化损伤效应

目的探讨沙尘暴细颗粒物(PM2.5)对大鼠肺、心、肝组织的氧化损伤作用。方法采用气管直接注入染毒法,灌注24h后处死大鼠,测定肺、心、肝组织超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽(GSH)含量及脂质过氧化作用(LPO)水平。结果(1)沙尘暴和正常天气PM2.5均可引起肺、肝脏SOD酶活性的降低,而心脏SOD酶活性无显著性变化。(2)沙尘暴和正常天气PM2.5均可引起肺脏GSH含量降低,使肝脏中GSH含量呈现先升高后降低的非线性变化特征,而心脏GSH含量无显著性变化。(3)沙尘暴和正常天气PM2.5均可引起肺、心、肝脏的LPO水平升高。(4)正常天气PM2.5比沙尘暴PM2.5对各测量指标的影响较大,但统计学上均无显著性差异,但由于沙尘暴PM2.5浓度远高于正常天气PM2.5,所以沙尘暴PM2.5产生的效应较大。结论沙尘暴和正常天气PM2.5对大鼠肺、心、肝组织均有不同程度的氧化损伤作用,沙尘暴PM2.5的急剧增高使其毒性作用更为严重。

沙尘天气致呼吸系统损伤及其机制的研究进展

土地沙漠化造成沙尘天气频繁发生,使大气细颗粒物浓度明显升高,引起以呼吸系统为主的多系统损害,受到政府和公众的关注。沙尘天气增加人群呼吸系统疾病的发病率、住院率及相应肺功能、胸片改变等。动物实验证实沙尘细颗粒物暴露导致肺组织炎性损伤、慢性期形成沙尘肺纤维化等。目前认为免疫炎症反应、氧化应激等是沙尘细颗粒物对呼吸系统损伤的主要机制。因此深入研究沙尘细颗粒物对呼吸系统的损伤作用及其机制,为有效预防与治疗人类相关疾病提供理论依据。

弱沙尘环境中太赫兹波的散射与传输特性研究

基于HITRAN2012数据库,采用三次样条插值算法给出了太赫兹波段沙尘颗粒的复折射率随电磁波频率的变化曲线。采用Mie散射理论,分析了不同粒径沙尘颗粒对太赫兹波的散射及消光特性。基于单次散射假定,研究了太赫兹波在浮尘、扬沙等弱沙尘环境中的散射与传输特性,考虑不同条件下沙尘粒子的谱分布,分析了入射频率、粒径分布等因素对散射及衰减特性的影响。结果表明:在1 THz~4 THz太赫兹波段,单个沙尘粒子的散射及消光特性分布主要由粒子的尺寸参数决定。对于尺寸较小的沙尘粒子,后向散射系数随着尺寸的增加而增大。当粒子尺寸较大处于Mie振荡区时,后向散射系数起伏变化较大。在浮沉和弱沙尘两种天气条件下,沙尘粒子群的统计消光系数随着入射频率的增大具有相似的增大趋势。本文研究结果对太赫兹波技术在应急通信、大气环境监测、风沙探测等相关领域中的应用具有参考价值。

沙尘暴PM_(2.5)对小鼠心肌基质金属蛋白酶表达的影响

目的:分析不同浓度沙尘暴PM 2.5对小鼠心肌细胞中基质金属蛋白酶(MMP)及基质金属蛋白酶抑制剂(TIMP)表达的影响。方法:将36只ApoE基因敲除小鼠随机分为对照组、PM 2.5低剂量暴露组、PM 2.5中剂量暴露组和PM 2.5高剂量暴露组,每组9只,分别给予每组不同浓度PM 2.5暴露处理,暴露浓度由低到高分别为1.6 mg/L、8.0 mg/L、40.0 mg/L,共20周。取小鼠心肌组织,采用实时聚合酶链反应和Western blot检测各组MMP-2、MMP-9和TIMP的mRNA及蛋白表达水平。结果:小鼠心肌细胞中MMP-2、MMP-9的表达水平随小鼠PM 2.5暴露浓度的增加呈现升高趋势(P均<0.05),TIMP的表达水平随小鼠PM 2.5暴露浓度的增加呈现下降趋势(P均<0.05)。结论:在PM 2.5暴露环境中,小鼠心肌细胞中MMP-2、MMP-9的表达水平增加,TIMP的表达水平降低。

Impact of Saharan dust on landfalling North Atlantic tropical cyclones over North America in September

本项研究利用再分析数据和模式模拟数据分析了沙尘的气溶胶光学厚度与台风的登陆,轨迹,强度及相关气象环境参数的关系,揭示了9月北大西洋台风的登陆次数会在撒哈拉沙尘较强的年份中增加,以及这一现象的物理机制,撒哈拉沙尘对热带北大西洋中部海表温度具有抑制作用,会阻碍该地区的台风活动,因此台风只能向西移动进入海表温度较高的热带北大西洋西部,从而更易于形成强台风,这一物理过程将导致台风登陆北美大陆的频次增加,特别是强台风登陆美国的可能性增强,产生更大的潜在破坏性.

与沙尘暴有关的问答四则

沙尘暴是一种令人望而生畏的自然现象。想象一下,当你走在路上,突然之间,天空变得昏黄,风沙肆虐,仿佛要把整个世界吞噬。你可以感觉到沙尘颗粒打在脸上的刺痛,以及它们在口鼻中留下的难以忍受的尘土味。在沙尘暴中,你仿佛置身于一个混沌的世界,看不清四周,似乎时间与空间都被这股强大的自然力量所征服。下面,我们就一起来看看那些和沙尘暴有关的问题吧。

西安城郊表层黄土的粒度组成及其形态特征

目的 对西安地区表层黄土的粒度组成与形态特征进行分析,研究其与沙尘暴发生时沙尘颗粒的来源、起动机理与迁徙过程之间的关系。方法 采用筛分析法和密度计法,对西安城郊表层黄土土样进行了粒度组成分析,同时利用扫描电镜对颗粒的赋存形态加以考察。结果 西安城郊表层黄土属级配良好土,土壤颗粒组成主要以细沙和粗粉沙为主,沙粒尤其是粗沙粒的含量较表层以下的正常黄土偏大;土壤粒度分布曲线具有典型黄土粒度分布的双峰式特征。结论 西安地区发生的沙尘天气,与地表黄土组成有着密切的关系。

西部环境因素对活塞环动力学影响的研究

研究了西部低气压及沙尘环境对于活塞环动力学的影响。基于气固两相流理论,分析了沙尘颗粒对于活塞环组气流及漏气量的影响。研究表明:环境气压的降低会引起环腔气压的减小,增大活塞环的不稳定性;活塞环悬浮于环槽中时,通过环槽的气体流量增大;燃气内沙尘颗粒的增多会导致漏气量增大,发动机性能变差。

风沙环境对翼型边界层厚度的影响研究

为研究风沙环境对风力机翼型边界层的影响,采用无黏模型、转捩模型和离散相模型对三维S809翼型的边界层特性进行数值模拟,并对清洁空气和风沙环境中翼型的边界层特性进行对比分析。结果表明:相较于清洁空气,沙尘颗粒的加入使翼型边界层厚度减小。同一弦向位置,随着颗粒直径的增大,翼型边界层厚度呈先减小后增大的趋势;随着颗粒质量浓度的增大,翼型的边界层厚度逐渐减小。

西部环境下内燃机活塞下区气流场数值研究

运用商用软件ANSYS,模拟了典型西部环境恶劣因素沙尘对活塞下区气流场的影响,分析了沙尘颗粒的速度、直径、浓度和密度对活塞下区气缸壁压力和气流速度的影响。研究表明:存在影响活塞下区气缸壁压力和气流速度场的临界沙尘颗粒直径和临界速度,较大的沙尘颗粒直径和速度是导致缸壁应力和变形增加的主要因素;沙尘颗粒的存在会使其周围的流场产生负压;随着沙尘颗粒的密度和浓度的增加,活塞下区气缸壁所受最大压力会相应增大,且气流入口处压力增加较快。