京津冀地区土壤风蚀扬尘起动传输特征及防治措施研究

[目的]目前,京津冀地区已成为全国大气污染最严重的区域,以PM2.5 为首的区域性重污染过程频发,引发了社会各界的高度关注。土壤风蚀扬尘,作为大气颗粒物重要的自然来源之一,不仅会造成风蚀地区的土地退化,还会造成风蚀地区及其下风向区域的大气污染。因此,开展京津冀地区土壤风蚀扬尘起动、传输特征研究及防治措施研究,对该区土壤风蚀扬尘的防治及大气污染治理具有重要意义。[方法]本研究基于风洞试验和野外观测,研究了京津冀地区四种典型地表类型土壤风蚀扬尘的发生。[结果]结果表明:(1)京津冀范围内发生风蚀扬尘的区域面积占总面积的 15%,其中 36%的区域分布在张家口市,32%的区域分布在承德市,12%的区域分布在北京市,其余区域主要分布在天津市、沧州市、秦皇岛市等沿海地区;(2)京津冀地区土壤风蚀扬尘的起动模数由大到小的月份依次为 1～3 月、10～12 月、4～6 月和7～9 月;(3)中国北方风沙区风蚀扬尘对京津冀地区高海拔带PM2.5 及PM10 的浓度贡献值小于对京津翼地区中低海拔带PM2.5 及PM10 的浓度贡献值,且京津冀PM2.5 和PM10 的外部传输浓度与风速之间存在显著的负相关性(P<0.01);(4)玉米立茬对土壤风蚀扬尘的防治作用随着立茬高度的增大呈现先减小后增大的趋势玉米平茬覆盖对土壤风蚀扬尘的防治作用随着平茬覆盖度的增加呈现增大的趋势。[结论]本研究探究了修正的 WEAM 模型在京津冀地区风蚀扬尘起动研究的适用性;通过对京津冀地区的气象、土壤、植被等因子的分析,结合修正的 WEAM 模型对研究区的土壤风蚀扬尘源区的空间分布进行了研究,明确了京津冀地区土壤风蚀扬尘引起的 PM2.5、PM10 及扬尘起动、传输特征及保护性耕作措施的抑尘作用。