2002年北京春季两次典型沙尘暴事件震撼揭示气溶胶和雾霾真相

2002年春季，北京发生了多次沙尘暴。其中3月20日的那次，为有历史记录以来最大的沙尘暴。沙尘暴高峰期间TSP的浓度达到了10.9 mg·m-3，细颗粒物PM 2.5的浓度亦高达1.39 mg·m-3。沙尘暴一般是指强风将地面大量沙尘吹起，使水平能见度＜1 km的天气现象。本章把TSP和PM 2.5中矿物气溶胶的浓度临界值定为大约500和150μg·m-3，用于区分沙尘暴和非沙尘暴。首先根据Al元素的浓度，分别计算了TSP和PM 2.5中矿物气溶胶的浓度。Al通常被用作矿物气溶胶的指示物。在内蒙古多伦（沙尘暴的源头之一）和河北丰宁（沙尘暴必经之地）采集的表层土壤中，Al的含量约为7%（标准偏差1.6%，样品数17），比世界地壳平均组成中Al的含量（8%）低，说明采集的土壤中可能已经受到部分的人为污染。本章根据世界地壳平均组成中［Al］=8%来估算TSP和PM 2.5中矿物气溶胶的浓度。图54-1展示了2002年3、4月份TSP、PM 2.5以及矿物气溶胶的浓度变化。从图54-1中可以明显看出，2002年的沙尘暴可以分为2组即DSⅠ和DSⅡ，DSⅠ发生于3月20—22日，DSⅡ发生于4月6—8日和11日。将4月14日的沙尘暴归为DSⅠ，因其与3月20—22日的沙尘暴有相类似的传输路径。DSⅠ和DSⅡ期间分别采集了9和11个样品，其TSP的平均浓度分别为2 479和2 121μg·m-3，比非沙尘暴期间的平均浓度461μg·m-3分别高出5.4和4.6倍。对能见度影响较大的细颗粒物PM2.5在DSⅠ和DSⅡ时的平均浓度分别高达492和462μg·m-3。矿物气溶胶是沙尘暴的最主要成分，DSⅠ和DSⅡ中的矿物气溶胶，分别占TSP的76%和85%，占PM 2.5的85%和77%；而在非沙尘暴期间，仅占TSP的51%和PM 2.5的43%，说明在非沙尘暴期间，人为污染源有较大的影响。

图54-1　2002年春季3、4月份北京TSP、PM 2.5以及矿物气溶胶的浓度（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）(https://www.xing528.com)

上图左上方是超出刻度上限那几天的TSP及矿物气溶胶数据。