黄土沉积和灰霾沉积：雾霾的远距离输送

                                杨学祥，杨冬红

1944年在经济部中央地质调查所任职的马溶之就在《地质论评》9卷12期上发表研究论文“中国黄土之生成”，首次提出了“中国黄土南北同源”的观点，指出中国黄土的生成是风力所为，地区形态差异源于各地成土作用的不同。马溶之将中国黄土分为三大类：一类是华北平原的马兰黄土，土壤肥美，开荒最早，二是包括南京在内的长江中上游下蜀黏土和成都黏土，三是结核性黄土，它是介于马兰黄土与黏土之间的一种过渡性黄土，因富含石灰结构核而得名。马溶之提出的“黄土风成说”，后被我国著名地质古生物学家、中科院院士刘东生研究证实。刘东生经过多年的野外调查，研究了黄土的分布、颗粒组成及其空间变化，分析了黄土化学成分、矿物组成、物理性质，鉴定黄土中的动植物化石及孢粉化石。最终得出的结论是：黄土是西北地区戈壁、沙漠中的细粒物质被风吹到黄土高原上堆积而成的，与马溶之的观点不谋而合[1]。

黄土是西北地区戈壁、沙漠中的细粒物质被风吹到黄土高原上堆积而成的，灰霾是否也是西北地区戈壁、沙漠中的更细粒物质被风吹到中国东部而成的？在历史上这一过程难以找到证据，但理论上应该是成立的：在沙尘暴由西向东传送的过程中颗粒大的物质先沉降，颗粒小的物质后沉降，直到最小的颗粒物质沉降到大海。这应该是灰霾远距离传送的大背景。静稳天气有利于大气中灰霾的沉降，并与当地的大气污染相配合，形成严重的雾霾灾害。这是严重雾霾集中在中国东部平原地区的原因。

中国地形为西高东低，从西到东有4000-5000米的青藏高原、1000-2000米的黄土高原、50米以下的华北平原。西风由西向东而过，气流横截面积逐渐扩大，流速不断缩小，漂浮颗粒物质由大到小逐段沉降，先细沙，后微尘，中间是黄土。

中国西部的开发，导致西部大城市大气污染加剧，西风远距离输送是导致东部城市雾霾加剧的重要原因，根据这一模型，兰州和西安的雾霾强度在相同天气条件下与河北正相关。

蒋大和教授最近指出，实际上空气污染物在被排放后直至消失（如果难以消散，就会像二氧化碳那样有累积了）的生命周期包括来源（排放），输送过程（风吹、扩散、化学转化等），和沉降（重力沉降、干沉积、湿沉降），或者还有分解（很少讨论）和衰减（放射性物质）。重力沉降主要指尺度比较大的粗颗粒物，即PM10中尺度大于2.5微米的颗粒物，及大于PM10的颗粒物。PM2.5等细颗粒物因为空气阻力等原因，一般不考虑它们的重力沉降。湿沉降是指雨滴在成型时已经包含的污染物，和从云底降下过程中又冲刷空气中的污染物。干沉积只发生在地面，因为污染物和地表接触，发生吸收和吸附使污染物停留在地面，不再介入输送，因此被从大气中“清除”。

http://news.sciencenet.cn/htmlpaper/20114613363996715958.shtm