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摘 要：大气降尘是重要的环境信息载体。对青藏高原现代大气降尘理化性质进行研究，不仅可对风成沉积记录的青藏高原过去环境演变记录指标提供重要环境指示依据，而且可直接获取区域大气污染状况。文章主要通过对青藏高原东北部三个点（青海湖东岸的小泊湖基地、西宁湟中县多巴镇以及西宁市区）的降尘磁化率进行分析，得到以下结论：（1）三个采集点大气降尘中磁性矿物含量的年内变化特征显著，供暖期磁性矿物含量高于非供暖期，尤其以西宁市和多巴镇的表现最为突出；（2）从青海湖到多巴镇，再到西宁市，三个采集点的磁化率逐渐升高，而西宁市的磁化率比前两个采集点的磁化率要高很多，这与西宁人类活动强度大，大气污染严重有关；（3）磁化率可作为指示大气污染的重要指示物。
关键词：青藏高原东北缘；降尘；磁化率
降尘是指在空气环境条件下，依靠重力自然沉降至地表的颗粒物。随着现代文明的发展，人类对环境的影响作用越来越突出，从而使大气降尘的输送成为了一个全球化的过程。大气降尘的起源、输送和沉降研究成为表生环境领域的一个重要的方向。起源于干旱地区的降尘，经过长距离和长时间的输送，给远方湿润地区带来丰富的有异于当地的养分与无机物质。这些降尘颗粒也会上升到大气顶端，从而影响该地区以及全球的太阳辐射收支。因此对现代降尘的研究尤为重要，已经成为当今地理学、生态学以及环境学的一个重要方向。然而青藏高原作为全球变化研究的热点区域，该区现代大气降尘的研究甚少，从而限制了对青藏高原现代环境过程和过去环境过程的理解。
沉积环境中磁性矿物受气候和环境过程控制，因此沉积物的磁化率特征记录了古环境变化信息，特别是在中国黄土高原黄土研究中磁化率是成熟的指标，用来指示夏季风的强度。然而对于青藏高原无论是现代降尘磁化率还是风成沉积物磁化率均研究较少。此外，降尘磁化率已经成为识别工业污染的标志，简单易行的磁化率测试方法对大气以及土壤污染的程度可进行有效的识别。鉴于磁化率既是古环境演变研究中的成熟指标，同时还是监测污染中快速可行的便捷指标，因而文章重点对青藏高原东北部的降尘磁化率时空分异特征进行分析。
一、研究区概况
文中研究区域为青藏高原东北缘，大致范围为100°E- 103°E，36°N-38.5°N，这个区域是柴达木沙尘暴东移的必经之道和沉降区，同时由于邻近河西走廊，也受到河西沙尘暴的影响。青海气候属于高原大陆性气候，气温低，太阳辐射强，光照充分，日温较差大，垂直变化明显。大部分地区干旱少雨，这为降尘的输送提供了较为稳定的环境，月平均气温7月份最高，1月份最低。该区域内山脉较多，高原中部有昆仑山，南部有唐古拉山，北部有祁连山，草原面积较大，还拥有着中国三大内陆盆地之一的柴达木盆地。长江、黄河、澜沧江发源于青海，区域内有中国最大的内陆高原咸水湖-青海湖，由于其特殊的地形与气候，风力较大且气候干燥，导致降尘活动更为明显，为研究降尘提供了得天独厚的条件，我们在东北缘共设置三个采集点，位于西宁市的科技楼采集点，坐标为36°37′32″N，101°47′00″E，海拔2372米，该采集点的特点是人类活动明显；位于湟中县多巴镇的采集点，坐标为36°40′01″N，101°32′06″E，海拔2399米，该采集点人类活动较西宁市较小；以及位于青海湖东岸的小泊湖采集点，坐标为36°42′38″N，100°47′18″E，海拔3323米，该采集点附近几乎没有人类活动。三个采集点大致呈东西平行走向，同时各个采集点所处的环境也差异较大，从而可以对比不同自然环境下以及人类活动下，对现代大气降尘的影响。
二、研究方法
（一）样品采集
降尘的收集一般是模拟自然状况下的沉降过程。基于这种认识，现在所采用的降尘收集装置主要有干法收集、湿法收集和玻璃球发收集3种。由于采用干法收集过程易形成菌落等杂质的生成，所以文章采用了湿法收集的方法，即在收集装置中加入乙二醇这种化学试剂。乙二醇的冰点很低，可以作为良好的防冻剂，同时乙二醇具有一定的毒性，可以抑制微生物的着生。我国国家标准规定使用乙二醇水溶液进行湿法收集，乙二醇加入量为60～80ml，根据不同地区和季节的蒸发量和降水量，酌情加蒸馏水50～200ml，由于青海省气候干燥，蒸发量比较大，所以各个物质的量都取了最大。具体方法为先在收集容器中加入80ml乙二醇，然后加入200ml蒸馏水进行稀释。
为了更为合理的分析降尘的时空变化特征，由西向东分别设置3个采集点，分别位于青海湖东岸的小泊湖基地、湟中县多巴镇以及西宁市青海师范大学的科技楼楼顶。在3个采集点各放置一套降尘收集装置，装置高为2m，每套装置各安放9个直径20cm，高40cm的高颈玻璃缸作为降尘收集器。
（二）磁化率
磁化率是衡量物质被磁化强弱的量，是磁化强度（M）对外加场（H）的一阶导数（χ=dM/dH）；磁化率主要有体积磁化率（K）和质量磁化率（χ），两者的关系为χ=K/ρ，ρ为密度，文章所采用的是质量磁化率。磁化率主要与磁性矿物的种类和含量有关。磁化率测试在青海师范大学青海省自然地理与环境过程重点实验室完成。所采用的仪器为英国产Bartington MS2B磁化率仪和德国产sartorius BSA2223S分析天平（可读性0.001g）。文章采用的质量磁化率，质量磁化率是对干燥或密度不确定的物质进行磁性测量的最好方法，首先用10g样品做校准，然后从校准质量中去除样品质量影响后，得到样品的质量磁化率值。
χ真实值=测量值×校准质量/样品质量
文章采用的校准质量为10g，所以例如校准质量=10g，样品质量=12g，则χ真实值=χ测量值/1.2。
三、结果分析
（一）磁化率空间变化特征
对三个采集点的降尘进行磁化率测定后，发现西宁科技楼采集点的磁化率比多巴采集点的磁化率高出许多，同时多巴采集点的降尘的磁化率比青海湖小泊湖基地的降尘样品的磁化率又偏高，这是由于降尘在输送过程中吸附和传输了污染物。由此可知，西宁市区由于受矿物燃料燃烧、工业区废物排放和运输车辆等各种人类活动的介入，以及地形相对闭塞和气象条件的综合影响，导致大气降尘中污染物磁性矿物含量较高。多巴采集点则因为附近高速公路以及本镇内部交通的影响，也对其附近的降尘污染性磁性矿物含量的提升起到了作用。 图2 三个采集点高频磁化率
图3 三个采集点低频磁化率
（二）磁化率时间变化特征
对比同一采集点不同时段所采集到的大气降尘样品，可以发现降尘样品的磁化率呈现季节性变化，这也表明降尘样品中的磁性矿物含量也存在明显的季节变化规律。各个采集点的磁化率在10月份左右升高，在次年3月份左右开始下降，其他月份的磁化率则相对较低，说明供暖期间燃煤产物对大气降尘的成分有较明显的贡献，特别是西宁市与多巴采集点，是因为这两个采集点人类活动非常明显。
图4 多巴采集点高频磁化率
图5 多巴采集点低频磁化率
图6 西宁采集点高频磁化率
图7 西宁采集点低频磁化率
图8 青海湖采集点高频磁化率
图9 青海湖采集点低频磁化率
四、讨论
降尘磁化率的状况直接受控于源区表土的磁化强度，各个采集点磁化率空间上的变化特征与该采集点附近表土的磁化强度一致，对多巴降尘采集点周围距离地表1米的黄土进行粒度分析，发现其粒度组分与现代降尘较为一致，以粉砂为主，粘土和砂含量均未超出现代降尘范围；这也可以近一步验证这一说法。由于现代人类活动的影响，例如矿物燃料的燃烧，现代交通工具的作用。这样产生了大量的重金属以及磁性矿物，现代降尘在输送的过程中，这些污染物会粘附在降尘颗粒上，从而影响现代降尘的磁化率。
五、结语
（一）磁化率时间变化特征
根据测定的同一采集点的不同时间段样品的磁化率状况，可以发现三个采集点大气降尘中磁性矿物含量的年内变化特征显著，供暖期磁性矿物含量高于非供暖期，尤其以西宁市和多巴镇的表现最为突出。
（二）磁化率空间变化特征
通过对比三个采集点的磁化率，可以看出从青海湖到多巴镇，再到西宁市，三个采集点的磁化率逐渐降低，而西宁市的磁化率比前两个采集点的磁化率要高很多。
（三）磁化率可作为指示大气污染的重要指示物等
磁化率可以间接地反映出该地沉降物的重金属含量，而重金属大多是由于该地的污染性工业、交通工具以及生活燃料的燃烧所导致的，通过三个采集点的磁化率对比，明显可以发现，青海湖采集点的降尘的受污染程度最低，多巴镇和西宁市的受污染程度较高，同时西宁市又比多巴镇的受污染程度高，这也符合各个采集点的污染源分布状况。
参考文献
[1] 丰华，刘秀铭，吕镔等.兰州市大气降尘磁学特征及其环境意义[J].地理学报，2012，67（01）：36-44.
[2] 郝社锋，陈素兰，朱佰万.城市环境大气降尘重金属研究进展[J].地质学刊，2012，36（04）：418-422.
[3] 邓成龙，刘青松，潘永信等.中国黄土环境磁学[J].第四纪研究，2007，27（02）：193-209.
[4] 鄂崇毅，袁杰，姜莹莹.西宁市大气降尘粒度特征分析[J].青海师范大学学报，2013，06（03）：55-60.
[5] 钱广强，董治宝.大气降尘收集方法及相关问题研究[J].中国沙漠，2004，24（06）：779-782.
[6] 刘青松，邓成龙.磁化率及其环境意义[J].地球物理学报，2009，52（04）：1041-1048.
[7] 鹿化煜，安芷生.前处理方法对黄土古土壤粒度测量的影响[J].科学通报，1997（42）：2535-2538.
[8] 张小曳.亚洲粉尘源区分布、释放、输送、沉降与黄土堆积[J].第四纪研究，2001，21（01）：95-99.
[9] 何桂华.大气降尘中痕量金属元素铜、铅、锌、铬的形态分析[J].山东大学学报，1994，29（03）：332-337.
关键词：青藏高原东北缘；降尘；磁化率
降尘是指在空气环境条件下，依靠重力自然沉降至地表的颗粒物。随着现代文明的发展，人类对环境的影响作用越来越突出，从而使大气降尘的输送成为了一个全球化的过程。大气降尘的起源、输送和沉降研究成为表生环境领域的一个重要的方向。起源于干旱地区的降尘，经过长距离和长时间的输送，给远方湿润地区带来丰富的有异于当地的养分与无机物质。这些降尘颗粒也会上升到大气顶端，从而影响该地区以及全球的太阳辐射收支。因此对现代降尘的研究尤为重要，已经成为当今地理学、生态学以及环境学的一个重要方向。然而青藏高原作为全球变化研究的热点区域，该区现代大气降尘的研究甚少，从而限制了对青藏高原现代环境过程和过去环境过程的理解。
沉积环境中磁性矿物受气候和环境过程控制，因此沉积物的磁化率特征记录了古环境变化信息，特别是在中国黄土高原黄土研究中磁化率是成熟的指标，用来指示夏季风的强度。然而对于青藏高原无论是现代降尘磁化率还是风成沉积物磁化率均研究较少。此外，降尘磁化率已经成为识别工业污染的标志，简单易行的磁化率测试方法对大气以及土壤污染的程度可进行有效的识别。鉴于磁化率既是古环境演变研究中的成熟指标，同时还是监测污染中快速可行的便捷指标，因而文章重点对青藏高原东北部的降尘磁化率时空分异特征进行分析。
一、研究区概况
文中研究区域为青藏高原东北缘，大致范围为100°E- 103°E，36°N-38.5°N，这个区域是柴达木沙尘暴东移的必经之道和沉降区，同时由于邻近河西走廊，也受到河西沙尘暴的影响。青海气候属于高原大陆性气候，气温低，太阳辐射强，光照充分，日温较差大，垂直变化明显。大部分地区干旱少雨，这为降尘的输送提供了较为稳定的环境，月平均气温7月份最高，1月份最低。该区域内山脉较多，高原中部有昆仑山，南部有唐古拉山，北部有祁连山，草原面积较大，还拥有着中国三大内陆盆地之一的柴达木盆地。长江、黄河、澜沧江发源于青海，区域内有中国最大的内陆高原咸水湖-青海湖，由于其特殊的地形与气候，风力较大且气候干燥，导致降尘活动更为明显，为研究降尘提供了得天独厚的条件，我们在东北缘共设置三个采集点，位于西宁市的科技楼采集点，坐标为36°37′32″N，101°47′00″E，海拔2372米，该采集点的特点是人类活动明显；位于湟中县多巴镇的采集点，坐标为36°40′01″N，101°32′06″E，海拔2399米，该采集点人类活动较西宁市较小；以及位于青海湖东岸的小泊湖采集点，坐标为36°42′38″N，100°47′18″E，海拔3323米，该采集点附近几乎没有人类活动。三个采集点大致呈东西平行走向，同时各个采集点所处的环境也差异较大，从而可以对比不同自然环境下以及人类活动下，对现代大气降尘的影响。
二、研究方法
（一）样品采集
降尘的收集一般是模拟自然状况下的沉降过程。基于这种认识，现在所采用的降尘收集装置主要有干法收集、湿法收集和玻璃球发收集3种。由于采用干法收集过程易形成菌落等杂质的生成，所以文章采用了湿法收集的方法，即在收集装置中加入乙二醇这种化学试剂。乙二醇的冰点很低，可以作为良好的防冻剂，同时乙二醇具有一定的毒性，可以抑制微生物的着生。我国国家标准规定使用乙二醇水溶液进行湿法收集，乙二醇加入量为60～80ml，根据不同地区和季节的蒸发量和降水量，酌情加蒸馏水50～200ml，由于青海省气候干燥，蒸发量比较大，所以各个物质的量都取了最大。具体方法为先在收集容器中加入80ml乙二醇，然后加入200ml蒸馏水进行稀释。
为了更为合理的分析降尘的时空变化特征，由西向东分别设置3个采集点，分别位于青海湖东岸的小泊湖基地、湟中县多巴镇以及西宁市青海师范大学的科技楼楼顶。在3个采集点各放置一套降尘收集装置，装置高为2m，每套装置各安放9个直径20cm，高40cm的高颈玻璃缸作为降尘收集器。
（二）磁化率
磁化率是衡量物质被磁化强弱的量，是磁化强度（M）对外加场（H）的一阶导数（χ=dM/dH）；磁化率主要有体积磁化率（K）和质量磁化率（χ），两者的关系为χ=K/ρ，ρ为密度，文章所采用的是质量磁化率。磁化率主要与磁性矿物的种类和含量有关。磁化率测试在青海师范大学青海省自然地理与环境过程重点实验室完成。所采用的仪器为英国产Bartington MS2B磁化率仪和德国产sartorius BSA2223S分析天平（可读性0.001g）。文章采用的质量磁化率，质量磁化率是对干燥或密度不确定的物质进行磁性测量的最好方法，首先用10g样品做校准，然后从校准质量中去除样品质量影响后，得到样品的质量磁化率值。
χ真实值=测量值×校准质量/样品质量
文章采用的校准质量为10g，所以例如校准质量=10g，样品质量=12g，则χ真实值=χ测量值/1.2。
三、结果分析
（一）磁化率空间变化特征
对三个采集点的降尘进行磁化率测定后，发现西宁科技楼采集点的磁化率比多巴采集点的磁化率高出许多，同时多巴采集点的降尘的磁化率比青海湖小泊湖基地的降尘样品的磁化率又偏高，这是由于降尘在输送过程中吸附和传输了污染物。由此可知，西宁市区由于受矿物燃料燃烧、工业区废物排放和运输车辆等各种人类活动的介入，以及地形相对闭塞和气象条件的综合影响，导致大气降尘中污染物磁性矿物含量较高。多巴采集点则因为附近高速公路以及本镇内部交通的影响，也对其附近的降尘污染性磁性矿物含量的提升起到了作用。 图2 三个采集点高频磁化率
图3 三个采集点低频磁化率
（二）磁化率时间变化特征
对比同一采集点不同时段所采集到的大气降尘样品，可以发现降尘样品的磁化率呈现季节性变化，这也表明降尘样品中的磁性矿物含量也存在明显的季节变化规律。各个采集点的磁化率在10月份左右升高，在次年3月份左右开始下降，其他月份的磁化率则相对较低，说明供暖期间燃煤产物对大气降尘的成分有较明显的贡献，特别是西宁市与多巴采集点，是因为这两个采集点人类活动非常明显。
图4 多巴采集点高频磁化率
图5 多巴采集点低频磁化率
图6 西宁采集点高频磁化率
图7 西宁采集点低频磁化率
图8 青海湖采集点高频磁化率
图9 青海湖采集点低频磁化率
四、讨论
降尘磁化率的状况直接受控于源区表土的磁化强度，各个采集点磁化率空间上的变化特征与该采集点附近表土的磁化强度一致，对多巴降尘采集点周围距离地表1米的黄土进行粒度分析，发现其粒度组分与现代降尘较为一致，以粉砂为主，粘土和砂含量均未超出现代降尘范围；这也可以近一步验证这一说法。由于现代人类活动的影响，例如矿物燃料的燃烧，现代交通工具的作用。这样产生了大量的重金属以及磁性矿物，现代降尘在输送的过程中，这些污染物会粘附在降尘颗粒上，从而影响现代降尘的磁化率。
五、结语
（一）磁化率时间变化特征
根据测定的同一采集点的不同时间段样品的磁化率状况，可以发现三个采集点大气降尘中磁性矿物含量的年内变化特征显著，供暖期磁性矿物含量高于非供暖期，尤其以西宁市和多巴镇的表现最为突出。
（二）磁化率空间变化特征
通过对比三个采集点的磁化率，可以看出从青海湖到多巴镇，再到西宁市，三个采集点的磁化率逐渐降低，而西宁市的磁化率比前两个采集点的磁化率要高很多。
（三）磁化率可作为指示大气污染的重要指示物等
磁化率可以间接地反映出该地沉降物的重金属含量，而重金属大多是由于该地的污染性工业、交通工具以及生活燃料的燃烧所导致的，通过三个采集点的磁化率对比，明显可以发现，青海湖采集点的降尘的受污染程度最低，多巴镇和西宁市的受污染程度较高，同时西宁市又比多巴镇的受污染程度高，这也符合各个采集点的污染源分布状况。
参考文献
[1] 丰华，刘秀铭，吕镔等.兰州市大气降尘磁学特征及其环境意义[J].地理学报，2012，67（01）：36-44.
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[8] 张小曳.亚洲粉尘源区分布、释放、输送、沉降与黄土堆积[J].第四纪研究，2001，21（01）：95-99.
[9] 何桂华.大气降尘中痕量金属元素铜、铅、锌、铬的形态分析[J].山东大学学报，1994，29（03）：332-337.