半干旱区农田地表粉尘释放影响因素及应用研究

论文摘要

半干旱地区农田地表粉尘释放是造成城市颗粒物污染的重要来源之一。纵观目前关于农田地表粉尘释放的研究内容,发现研究内容较分散,关于农田粉尘释放对环境影响的研究仍是空白。为了深入研究半干旱地区农田地表粉尘释放规律及其对环境的危害,本文主要从野外观测试验、模拟研究及农田地表粉尘释放与城市颗粒物污染相关分析三方面开展了系统研究,得到以下三方面的成果:（1）在2008～2010年间,对不同季节西安、铜川、延安、榆林四个观测区裸露期农田进行了野外观测,观测得知:西安、铜川、延安、榆林观测区农田地表粉尘释放通量平均值夏季分别为6.8μg/m2·s、7.0μg/m2·s、15.4μg/m2·s、28.6μg/m2·s,冬季分别为6.7μg/m2·s、11.2μg/m2·s、26.2μg/m2·s、45.1μg/m2·s;地表粗糙度日均值分别为:榆林观测区约为0.0026m≤Z0≤0.0191m之间;延安观测区约为0.0479m≤Z0≤0.0899m之间;铜川观测区约为0.0661m≤Z0≤0.1030m之间;西安观测区约为0.0627m≤Z0≤0.1319m之间。地表起动摩阻风速分别为:榆林观测区为0.0739m/s、延安观测区0.2601m/s、铜川观测区0.2837m/s以及西安观测区0.2905m/s。（2）在无植被覆盖、摩阻风速变化较小时,土壤类型、土壤含水率、地表粗糙度和摩阻风速等是本研究观测区农田地表粉尘释放通量的主要影响因素。通过野外观测与计算模拟对比分析得出,本研究的四观测区DPM模型均有较好的模拟准确性,且分析得出了相应的修正参数因子。（3）本文通过选取特定风向,野外观测城郊裸露期农田地表粉尘释放通量,对应分析其与城区空气质量的相关性。结果发现:西安观测区农田地表粉尘释放通量与城区平均能见度具有一定的相关性;西安观测区农田粉尘释放与城区PM10存在一定的相关性。对比分析西安空气中颗粒相及气相OCPs与农田地表土壤中OCPs各组分含量对应关系,发现西安市空气中的OCPs很大程度上来自农田土壤的粉尘释放。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 大气颗粒物污染现状
• 1.1.2 土壤风蚀尘对环境空气质量的影响
• 1.1.3 颗粒物污染对人体健康的影响
• 1.2 国内外粉尘释放研究现状
• 1.2.1 粉尘释放风沙物理理论
• 1.2.2 地表粉尘释放模拟研究进展
• 1.2.3 DPM 模型研究进展
• 1.3 本文的研究意义及主要研究内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 主要研究内容
• 参考文献
• 第2章 试验系统的构建与方法
• 2.1 野外观测区概况
• 2.1.1 观测区域选址
• 2.1.2 观测区环境条件
• 2.2 野外观测实验系统构建
• 2.2.1 气象资料采集
• 2.2.2 表土微团粒粒度测定
• 2.2.3 粗糙度和摩阻风速的计算方法
• 2.2.4 起动摩阻风速的计算方法
• 2.2.5 粉尘释放的野外观测
• 2.2.6 土壤有机氯样品采集与分析
• 2.3 分析方法
• 参考文献
• 第3章 半干旱地区农田地表粉尘释放影响因素分析
• 3.1 粉尘释放通量变化特征
• 3.2 土壤类型对地表粉尘释放通量的影响
• 3.3 地表粗糙度对地表粉尘释放通量的影响
• 3.4 摩阻风速对地表粉尘释放通量的影响
• 3.5 表土含水率对地表粉尘释放通量的影响
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第4章 半干旱地区农田DPM 模型适用性分析
• 4.1 DPM 模型原理概述
• 4.2 DPM 模型适用性研究
• 4.2.1 DPM 模型输入参数的确定
• 4.2.2 不同土壤类型模拟分析
• 4.2.3 不同季节模拟分析
• 4.3 半干旱区农田DPM 模型修正参数研究
• 4.3.1 地表含水率
• 4.3.2 土壤微团粒间结合能
• 4.3.3 土壤结皮因子
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第5章 西安观测区农田地表粉尘释放与颗粒物污染相关性研究
• 5.1 西安市概况
• 5.1.1 自然环境概况
• 5.1.2 社会经济概况
• 5.2 西安市城郊农田粉尘释放与城区空气质量的相关性分析
• 5.2.1 农田地表粉尘释放与城区能见度相关性分析
• 5.2.2 农田地表粉尘释放与城区PM10 相关性分析
• 5.2.3 农田地表粉尘释放与城区大气中有机氯农药污染特征的相关性分析
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 第6章 主要结论与建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 问题与建议
• 致谢
• 附录 攻读学位期间的研究成果及参与的科研项目