一次亚洲沙尘过程中韩国PM10时空特征分析外文翻译资料

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一次亚洲沙尘过程中韩国PM₁₀时空特征分析

摘要：

本次研究分析了在2002年的一次亚洲沙尘过程前、中、后阶段中，韩国主要大城市PM10浓度的时空分布。由于各个城市和地区的空气团移动时间和以及盛行风的风速风向不同，在本次亚洲沙尘期间，韩国中西部、西南部、东南部以及南部的PM10浓度均存在空间与时间变化。此次持续三天的亚洲沙尘过程的源头由48小时后向等熵轨迹分析确定。每天不同的源同样对PM10浓度的时空变化有重要贡献。我们在韩国中西部发现第一个峰值前一天和第一个峰值当天的PM10浓度之间有重要的关系。亚洲沙尘过程之后的PM10浓度比沙尘过程前的PM10浓度高得多。由于有土壤源，亚洲沙尘过程期间颗粒物中粗颗粒部分有显著升高。亚洲沙尘期间于七座城市收集的总悬浮颗粒样本中提取出的锰、铁、镍和铬的浓度远大于2001年其他日期的浓度。然而，由于铅、铬、铜的浓度受诸如当地交通和工业排放等局地源的影响，这些物质的浓度在沙尘期间并不总是升高。

1.介绍

亚洲沙尘这个词是亚洲沙尘暴，亚洲沙尘，黄沙或黄尘的另一个名称。 亚洲沙尘主要来源于塔克拉马坎沙漠和位于东北部的黄土高原地区，中国西部和中部，和/或位于蒙古南部的戈壁沙漠（chung 和Yoon，1996; Zhang等人，1997; Lin，2001; Fang 等人，2002）。 最近，亚洲沙尘暴发生的天数和发作过程中颗粒物质的浓度大幅增加（Kim和Park，2001; Fang等人，2002; KME，2002; Kim和Kim，2003年）。 亚洲沙尘暴发生的增加可能是由于中国和蒙古的工业化，森林和鲁莽的森林砍伐导致的土壤流失和荒漠化迅速增加（Singer，1988; Gomes和Giette，1993; Rost，2001年）。 此外，气象变化或地质变化也可能影响沙漠地区或亚洲沙尘暴发生的增加（Heslop等，1999; Zhang等人，1999， 2002）。 根据中国和蒙古沙漠面积增加的报告，每年新增沙漠面积2460公里²（KME，2002）。 亚洲尘埃会导致能见度下降，呼吸系统症状，人类眼睛麻痹，以及动物，植物和工业活动的损害（高山 和Takashima，1986; KEI，2002; Kim等人，2002; Kwon等人，2002）。 最近的一项亚洲沙尘暴研究表明，在亚洲沙尘暴发生期间，非常高的尘埃浓度可以显着降低下午的臭氧浓度（Lee等，2004）。 特别是，由于亚洲尘埃在经过中国高度工业化区域后进入韩国（Ma等人，2004），还可能包括各种气溶胶和有害空气污染物（HAP），如重金属和二恶英（In and Park，2002; Park等人，2004; Manalis等人， 2005）。 因此，许多韩国人和日本人都担心亚洲尘埃中存在严重的亚洲尘埃和相关的HAPs（Zhou等人，1996; 在和 Park，2002; Kwon等人，2002）。 据推测，亚洲的沙尘可能会到达夏威夷群岛，甚至到达加州（Braaten和Cahill，1986; Uno等人，2001; Jae等人，2003）。 本文分析了风速，风向的方向效应，PM₁₀浓度的区域和时间变化，TSP的重金属浓度以及最近亚洲沙尘暴发生之前，之中和之后的起源和路径。

2.方法

在2002年4月8日开始的3天内，在朝鲜半岛出现亚洲沙尘暴事件。确定了PM₁₀浓度作为该事件之前，期间和之后区域和时间的函数。 对颗粒物浓度的特征分析基于研究期间（2002年4月6 - 13日）在韩国10个不同城市的45个地点获得的1小时和24小时PM₁₀数据。 （2002年4月6日和7日），“期间（2002年4月8日，9日和10日）以及之后（4月11日和13日） ，2002）。 韩国PM₁₀浓度的空间和时间变化被认为是中西部，西南部，东南部和南部岛屿地区的一个分类区域的函数（图。1）。 在每个城市的污染监测点，PM₁₀浓度在空气中通过b射线衰减法测量。空中监视器大部分位于离地面大约10-15米的高度，距离道路至少40-50米。 即使

图1. 2002年亚洲沙尘暴发生期间的PM₁₀监测点。

在监测点之间用于PM₁₀测量的b射线衰减质量监测器有些不同（例如，Met One BAM-1020或Thermo Anderson FH 62 C14系列），但是所有测量均通过使用b射线衰减方法，其满足US EPA自动等效PM₁₀方法EQPM-1102-150。 在每1小时完成一次取样间隔时，通过在过滤带返回到其过滤器之后重新测量b射线透射来检测沉积在气体过滤带上的周围颗粒的质量原来的位置。浓度低于80mu;g/m^-3时，小时精确的b射线衰减质量监测器通常小于plusmn;4-5mu;g/m^-3。 然而，对于大于80mu;g/m^-3的浓度，其浓度大约为plusmn;7％。 根据制造商的预防性维护计划，监测点的b-Ray衰减器每个季度用一次校准方法校准一次，并且每周监测一次运行状态。 这项研究还包括一个 -

分解了亚洲沙尘暴发生期间和发作后正常时期蔚山居民区测得的PM_2.5-PM₁₀浓度比值。 使用b射线衰减质量监测仪（Met One BAM-1020）在37℃测量PM₁₀浓度空气监测点和PM_2.5浓度的测量采用位于空气监测点300米处的住宅区内的b射线衰减器（DASIBI 7001型）。 诸如风的速度，方向和分布的气象数据均来自各大城市的当地气象站。 为了确定亚洲沙尘暴期间PM₁₀浓度的区域（或空间）和时间变化效应，我们使用后向轨迹分析（垂直方向）追踪4月8日，9日和10日亚洲沙尘暴发生的起源和路径hysplicit模型中的速度法第4版）（春天，2003年）。 在蔚山海拔500米处的后向等熵气流轨迹建模是基于对经过2天的6小时间隔的纬度，经度和轨迹高度的统计分析来进行的。 将每个区域内使用hivol TSP采样器收集的总悬浮颗粒（TSP）的金属浓度与每个区域的年均值进行比较。 通过原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）鉴定从7个城市收集的TSP样品中提取的金属的组分及其浓度。 通过AAS或ICP-MS反复分析每个样品至少三次，并且大部分分析的金属浓度在plusmn;1.5-2.1％的标准偏差内显示一致性。

3.结果与讨论

3.1亚洲沙尘暴

从1998年到2002年，在韩国近5年中观察到的事件日数明显高于1997年以前的时段。在其他国家，例如台湾和中国，在观察期间的日数近5年也显着增加。 这种增加趋势可能与位于中国西北部和北部以及蒙古南部的沙漠地区迅速增加有关。 因此，如果没有紧急措施来减少沙漠地区，亚洲尘埃的产生和防止全球变暖，东亚国家的亚洲沙尘暴发生日可能会持续增加。

位于韩国中西部地区1的沙尘暴发生日高于位于韩国东南部地区3的沙尘暴发生日。 区域1与中国或蒙古的沙漠地区相比距离地区3较短。与区域3相比，区域3中观察到的亚洲沙尘在到达朝鲜半岛后内陆地区的通过时间可能较长因此在区域1中观察到的一些亚洲粉尘可能不会到达区域3.这一事实可以推断出在区域1中观察到的亚洲灰尘或颗粒特征可能与区域3中的亚洲灰尘或颗粒特征相比更差。

3.2粒度

对使用hi-vol PM₁₀取样器在蔚山收集的颗粒的扫描电子照片的分析表明，正常时期的颗粒由ne颗粒组成，而亚洲粉尘主要由粗颗粒组成。 在蔚山居民区测得的PM₁₀和PM_2.5平均浓度分别为77plusmn;20 lg / m^-3和36plusmn;20微克^-3。 平均浓度PM₁₀和PM_2.5在同一住宅区测量蔚山在亚洲沙尘时期分别为311plusmn;85 lg^-3和33plusmn;15 lg^-3。 这一比率的大幅降低是由于美元的大幅增加在亚洲沙尘暴期间，PM₁₀浓度的土壤来源的粗粒部分。

3.3后空气轨迹

4月8日，由于高浓度的粉尘，大部分地区的能见度明显降低。 首尔归东地区测得的4小时平均PM₁₀浓度达到了1510 lg / m^-3。 另外，最高浓度1小时

测量的PM₁₀记录在Taean的2942 lg m^-3

位于韩国的中西部。 平均值val-

在2002年4月8日，9日和10日在朝鲜半岛45个空气监测站观测到的24小时平均PM₁₀浓度分别为497,356和195 lg m^-3。图2 展示了使用两天落后的亚洲尘埃的路径

2002年4月8日，9日和10日在蔚山观测到的气团轨迹分析。4月8日的亚洲沙尘起源于戈壁沙漠西部，穿过蒙古戈壁沙漠中部，北京和卢达地区中国东北部和朝鲜的中西部地区，并最终到达蔚山地区。 4月9日，气团起源于蒙古中北部山区，然后穿过戈壁沙漠东部，中国东北的山东半岛和朝鲜中西部地区。 4月8日在韩国观测到的尘埃在戈壁沙漠地区花费的时间比4月9日多。这说明4月8日的平均PM₁₀浓度是4月9日的1.4倍。 4月10日在韩国观测到的亚洲尘埃的路径与4月8日和9日相比是非常不同的。4月10日的亚洲尘埃可能起源于蒙古的远东地区，几乎是戈壁沙漠的东端。 这种亚洲沙尘仅仅通过戈壁沙漠东端的很短时间，或者沙尘路径甚至可能没有通过沙漠地区。 因此，4月10日韩国的平均PM₁₀浓度仅为4月8日的39％。根据这一分析，我们可以得出结论：

图2.亚洲粉尘的运输路径，通过对来自韩国蔚山的为期两天的后向等熵空气轨迹的分析得出。

亚洲粉尘的来源和路径极大地影响了研究期间韩国的平均PM₁₀浓度。

在2002年4月8日09:00亚太地区地表气象图分析中，一个以47- 52°N和95-101°E为中心的大陆高压区位于西北方向来自朝鲜半岛，低压地区位于朝鲜半岛北部。 地面天气图还显示位于朝鲜半岛东南部和日本西部之间的强冷锋。 这是亚洲沙尘天气中常见的典型天气模式（Lee等，2004）。 天气模式可能意味着亚洲尘埃的起源可能是蒙古的南部和中国北部地区。 形成了可能起源于戈壁沙漠地区并到达朝鲜半岛北部和东部地区的强大压力梯度。 亚洲粉尘到达韩国北部或中西部地区后，亚洲粉尘主流或可能用于运输亚洲大陆粉尘的强大压力梯度可能通过中亚中部和东南部地区朝鲜半岛。 然而，韩国的南部或西南部似乎或多或少地位于包括亚洲尘埃在内的气团的强流之外。 这一事实得到了对2002年4月8日高峰发生时间（11:00）PM₁₀等值线二维描绘的分析的支持图3 (KME，2002）。 因此，PM₁₀浓度的亚洲沙尘暴发作

南部或西南部地区比西北部和东南部地区低得多。

2002年4月8日，9日和10日在韩国发生的三次亚洲尘暴事件在到达朝鲜半岛之前有着不同的起源，路径和速度。 然而，亚洲沙尘到达韩国中西部后，他们的路径和速度都相似。图4 显示了沿亚洲尘埃路径分布的四个大都市城市的1小时PM₁₀浓度。 这些城市盛行的风向有类似的风向，如可能来自亚洲尘埃的起源或来源的西北 - 西北风和/或西北风。 然而，根据主要尘埃流经各个城市的时间差异，不同城市的PM₁₀浓度峰值之间存在时间差。 首尔在4月9日清晨时段表现出1小时高峰PM₁₀的最高浓度，但当日PM₁₀的24小时平均值低于4月8日。 4月9日凌晨的高峰浓度可能与首尔的大风速度相比于大田和大邱的风速非常弱。 然而，下午风速增加，亚洲沙尘暴的主要活动在汉城几乎结束，因此1小时PM₁₀浓度明显降低。

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