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第4章 绪论(3)

一、国外研究进展

在国外,对降尘的研究一般是围绕沙尘暴事件进行的,如利用沙尘暴期间的降尘粒子研究海盐对降尘粒子大小的影响、远距离传输等。对常规的降尘污染研究较少,但也有人研究了降尘对湖泊、森林生态环境的影响。Zhang Daizhou于2000年4月8、12、27日的三次尘暴事件期间,在日本西南部的Kumamot收集降尘粒子进行分析,研究表明:离开亚洲大陆到达日本西南部的尘粒,由于在海上边界层中和海盐的混合,可使其粒径平均增大0.4~0.8μm左右。同时指出降尘粒子和海盐这种作用机制还不十分清楚,也是将来研究中亟待解决的问题。理解这种作用机制对研究矿物对海洋的输入有十分重要的意义。Lee.H.N.等利用三维化学传输模式,模拟了2000年源于世界主要源区的尘粒的全球传输。经该模式计算的全球主要源地影响日本的月总降尘量和当地的观测结果十分吻合。Cao Junji等通过对香港7个点可吸入悬浮颗粒物(RSP),总悬浮颗粒物(TSP)的监测证明,1998年4月14~15日发生在中国西北部的沙尘暴颗粒物,两天后被传输到了香港。而4月19日的沙尘暴则对香港的大气没有影响。跨大陆、大洋的尘暴引起众多科学家和环境工作者的关注,这也促使这一领域的研究走向国际合作。1994年中国和朝鲜政府的峰会及1996年科学部长会议达成了协议,两国联合研究RS(reddish-brown sand)和SD(significant dustfall)。1997~2000年监测期间,在朝鲜每年有8~12次显著的降尘发生,天数为12~22天。他们认为显著的降尘不仅对人类健康和生态环境十分有害,对工业生产活动和产品也会产生负面影响。对于城市内的常规降尘国外一般注重微观区域的研究。Mark R.Farfel等选择美国的Baltimore,MD为研究区域,对该地区房屋拆迁所产生的降尘对周围街区、道路、小巷的影响进行的研究,研究结果表明,在房屋拆迁后,周围人行道、马路、小巷的降尘中Pb的含量明显比房屋拆迁前高,其中马路增加200%,小巷增加138%,人行道增加26%。

二、国内研究现状

在国内,到目前为止有关降尘的研究较少,研究主要集中于TSP、飘尘和可吸入颗粒物PM10和PM2.5,而且为数不多的研究还仅仅局限于对国内大型及重污染城市如北京、兰州、南京等。研究主要包括降尘元素特征、来源、时空变化趋势分析等方面。

1.大气降尘的元素特征研究

在元素分析方面大多采用等离子体原子发射光谱法和中子活化分析法,从所测定的元素中找出主要污染元素,为研究区的污染治理提供基础数据,并提供一些建议。客绍英等应用中子活化分析法对唐山市中心的大气降尘进行了元素分析并得出结论,唐山市区主要污染元素为Fe、Sr、Ca,且这三种元素在五个功能区内都有冬、春季偏高,夏秋季偏低的趋势。杨丽萍等在1997年5月~1998年4月用日本制造的3020E型X射线荧光光谱仪,测定了兰州市大气降尘中Fe、Si、Al、Ca、K、Mg、Na等24种元素的相对浓度,结果表明兰州大气降尘元素浓度年内变化情况可以分为3类,冬高型、平均型和冬低型。赵国涛等应用均值——极差控制图对成都市城区内大气降尘中的汞元素含量的分布特点进行了分析,结果表明,成都市城区内汞元素的产生过程是基本稳定的,总体上处于统计控制状态。大气降尘中的金属元素污染物具有不可降解性,它们的存在对环境来说是一种潜在的威胁。在研究方法上,目前还不是很丰富,主要有标准曲线法和富集因子法。罗莹华等应用标准曲线法对广东韶关市进行了金属元素的分布特征研究,结果发现降尘的季节性分布是:秋季>冬季>春季>夏季。殷汉琴应用富集因子法分析了北京、兰州、西安、重庆、太原等9个城市大气降尘中的重金属元素的分布规律,结果表明:大气降尘中Pb、Zn、Cd、As、Cu等元素污染较严重,Cr、Mn、Co、Ni等元素污染较小;重工业城市和大的综合型城市的大气降尘中重金属污染较中小型轻工业严重。

2.大气降尘的时空变化趋势研究

从20世纪80年代起,我国很多城市的大气监测站就开始收集大气降尘的样品,积累了很多的数据,但是多数数据都没有被很好的利用,近年来,一些学者注意到了这个问题,开始对数据进行系统的统计和分析,试图揭示研究区降尘的时空分布规律以及变化趋势。吴向东等对辽阳市1981-2000年的降尘资料进行了分析,分别统计了全市年际、季际、月际降尘的变化量,找出了其变化规律及变化趋势,此外还按年际和月际分析了各功能区(工业区、交通区、居民区和清洁区)降尘量的时空变化。王国平等对1984~1993年长春市南湖大气降尘数据进行了分析,探讨了冬季与夏季的代表月份以及10年间的代表年份大气降尘长期演变规律。此外,赵同谦等在引入降尘污染指数后,利用ARC/INFO软件进行图象处理,对焦作城区降尘污染程度进行了分区和评价;张志伟等运用灰色理论模型对邯郸市降尘量进行了预测,取得了一定效果。王建华等利用青岛市空气自动监测系统近三年监测资料与同期气象资料,对青岛市空气污染预报方法进行了研究,通过因子初选和相关性分析,针对不同季节和不同污染物,应用逐步回归法,分别建立了青岛市的大气污染预报方程。

综上所述,目前国内外学者对大气降尘的研究主要集中于对重金属污染的研究,而对有机质、植物所需的大量营养元素N、P、K及盐分的研究较少。对大气降尘时空变化趋势的研究主要集中与对城市不同功能区降尘空间分布规律的研究,而未对不同植被覆盖区域的降尘分布规律进行研究。

3.大气降尘对植物影响的研究进展

各国已意识到自然降尘对植物的一些危害。Durge等发现随着小麦叶片接受降尘量的增加,叶绿素的含量、蒸腾强度降低,生物量和产量减少。Hirano发现黄瓜和四季豆叶片覆盖降尘后,叶片的光合速率下降,叶温升高,蒸腾速率加快。不仅如此,降尘还可引起植物叶片成分的改变。如,瑞士温特图尔地区一年龄云杉枝叶因吸附了大气颗粒,使叶面含有较丰富的Al,Cr,Cu,La,Sc,Th,V。国内对沙尘暴的研究是从20世纪70年代开始的,我国学者也研究了煤烟尘、水泥粉尘、自然降尘等对农作物、蔬菜作物等的影响。如沈明珠等用模拟试验法研究了煤烟尘对油菜产量和品质(如可溶糖、维生素C、粗蛋白质)的影响。丁启夏通过室内盆栽模拟试验和室外污染区盆栽实验,研究发现煤烟尘危害蔬菜作物后能降低其叶片叶绿素的含量及光合强度。冯武焕通过模拟煤烟降尘对大白菜生长的影响试验,发现受降尘污染的大白菜叶片失绿枯萎、向上卷缩或停止生长而发生扭曲;受害症状严重者出现坏死褐斑,叶片主脉甚至侧脉干枯。杨茂生对受水泥粉尘污染的黄帝陵侧柏叶的光合、呼吸和蒸腾作用及相对气孔扩散阻力进行测定的结果表明,随叶片受污染程度的加重,其光合强度、呼吸强度和蒸腾强度均表现为下降趋势,而相对气孔扩散阻力却相应增大。孟范平等研究了灰尘对植物的影响,颗粒物在植物表面积累,降低了光合强度,使叶温升高,加剧叶组织内的高温胁迫和植物对干旱的敏感性。另外,灰尘能阻止花粉萌发,减少植物的座果率,从而抑制生殖生长。李萼等探讨了受降尘影响的棉花与无降尘棉花在形态结构、生理生化特性和产量等方面的差异,该课题在新疆进行的大田试验结果表明,降尘对作物(棉花、小麦)的影响结果比较明显。目前,降尘对植物影响的研究主要是针对大气降尘对作物的生理特性进行研究,但对降尘对天然植被营养及生理生化特性的影响研究较少。

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