【摘要】：內(nèi)蒙古西部區(qū)域沙漠廣布、風(fēng)沙活動(dòng)強(qiáng)烈、沙塵事件頻發(fā)是我國重要的輸沙走廊,強(qiáng)烈的風(fēng)沙活動(dòng)使大量礦物沙塵進(jìn)入大氣,并被遠(yuǎn)距離輸送到東亞、北美等地,對(duì)這些區(qū)域生態(tài)、環(huán)境和人類健康產(chǎn)生重要影響。多年來在沙塵暴及源區(qū)示蹤研究方面,已經(jīng)形成了一系列較系統(tǒng)的、完整的、定量的研究與監(jiān)測(cè)方法,并在全球尺度沙塵源及沙塵傳輸路徑等方面取得了一定成績(jī),但對(duì)沙塵源區(qū)中小尺度風(fēng)蝕地表沙塵釋放及傳輸過程認(rèn)識(shí)不清,此類研究鮮有報(bào)道。沙漠內(nèi)部風(fēng)蝕地表沙塵釋放與傳輸過程作為風(fēng)沙學(xué)、大氣環(huán)境科學(xué)等研究領(lǐng)域的核心科學(xué)問題,在地球系統(tǒng)模式中具有不確定分量模式特征,是當(dāng)前全球氣候變化研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本論文主要針對(duì)上述問題,以內(nèi)蒙古西部輸沙走廊為研究區(qū)域,通過對(duì)研究區(qū)構(gòu)造地貌、表土質(zhì)地組成、土地覆被變化、近地表沙塵活動(dòng)、風(fēng)能環(huán)境,典型地表風(fēng)蝕粒譜變化、風(fēng)蝕強(qiáng)度和PM10沙塵釋放率,地表PM10稀土元素空間分異特征等多項(xiàng)指標(biāo)的野外調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,初步分析內(nèi)蒙古西部輸沙走廊的主要沙塵釋放源和沙塵傳輸過程。研究區(qū)地貌、表土質(zhì)地組分、土地覆被變化、風(fēng)沙活動(dòng)等數(shù)據(jù)分析表明:沙漠地表粉塵粘土組分含量低(粉沙組分含量10%,粘土組分含量5%),沙塵釋放潛能較弱,但其被釋放潛能較高的沖洪積戈壁、干涸河床、湖泊等高粉塵粘土組分(粉沙組分含量40%-65%,粘土組分含量15%-43%)的地表所環(huán)繞或鑲嵌。在頻發(fā)的局地?fù)P沙過程中,這些富含粉塵的地表釋放沙塵不斷給沙漠地表補(bǔ)給細(xì)顆粒組分,為沙漠區(qū)域大尺度沙塵過程發(fā)生提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。阿拉善高原為高風(fēng)能環(huán)境,沙塵過程頻發(fā),在主導(dǎo)西風(fēng)和西北風(fēng)作用下,向下風(fēng)向、低風(fēng)能環(huán)境的河套灌區(qū)和鄂爾多斯等區(qū)域輸送了大量細(xì)粉塵微粒。2000年以來,大于250mm降雨量帶內(nèi)林草化覆被面積迅速增加,沙漠化逆轉(zhuǎn)顯著,不僅減弱了地表風(fēng)蝕,同時(shí)加強(qiáng)了干濕降塵過程,有助于主導(dǎo)下風(fēng)向區(qū)域土壤形成、生態(tài)修復(fù)走向良性循環(huán)過程。典型地表風(fēng)蝕沙塵釋放過程觀測(cè)表明:風(fēng)沙活動(dòng)過程中,阿拉善綠洲退化地表風(fēng)蝕懸移粒徑上限的平均值為(d=0.073mm),觀測(cè)期內(nèi)平均風(fēng)蝕強(qiáng)度較大(Ir=17.21 kg day~(-1)m~(-2)),PM10沙塵釋放率高(QPM10=2.43 kg day~(-1)m~(-2)),為研究區(qū)的強(qiáng)沙塵釋放源;阿拉善戈壁和邊緣沙漠地表風(fēng)蝕懸移粒徑上限的平均值分別為(d=0.113 mm)和(d=0.102 mm),觀測(cè)期內(nèi)地表風(fēng)蝕強(qiáng)度分別為(Ir=37.01kg day~(-1)m~(-2))和(Ir=37.62 kg day~(-1)m~(-2)),沙塵釋放率分別為(QPM10=0.82 kg day~(-1)m~(-2)),和(QPM10=0.68 kg day~(-1)m~(-2)),為研究區(qū)的較強(qiáng)沙塵釋放地表;毛烏素沙地,受地表植被覆蓋影響,以大風(fēng)輸沙過程為主,地表風(fēng)蝕懸移粒徑上限平均值為(d=0.147mm),區(qū)域地表平均風(fēng)蝕強(qiáng)度和沙塵釋放量極低(Ir:0.44 kg day~(-1)m~(-2),QPM10:0.04 kg day~(-1)m~(-2)),為弱沙塵釋放源區(qū)。不同景觀地表PM10稀土元素(REE)經(jīng)太古宙頁巖(PAAS)、上層陸殼(UCC)和球狀隕石(CH)標(biāo)準(zhǔn)化處理后,稀土元素分布模式、示蹤元素比值以及比值對(duì)具有高度一致性,表明研究區(qū)PM10組分具有同源性特征,且各景觀地表PM10稀土元素含量沿主導(dǎo)風(fēng)向有明顯的增加趨勢(shì)。PM10 REE含量在額濟(jì)納旗沖洪積地表及周邊綠洲退化地,巴丹吉林沙漠邊緣及邊緣戈壁地、騰格里沙漠邊緣及邊緣戈壁地表,庫布齊沙漠東部、毛烏素沙地地表中的平均含量分別為181.649μg·g~(-1),198.159μg·g~(-1),209.506μg·g~(-1)和238.55μg·g~(-1)。PM10組分稀土元素含量空間上的差異性與地表風(fēng)蝕沙塵釋放過程觀測(cè)結(jié)果具有高度一致性,即在細(xì)粉塵組分含量高,粉塵釋放能力強(qiáng)的鹽湖和綠洲退化地表REE含量最低;在主導(dǎo)風(fēng)向上沙塵內(nèi)循環(huán)過程頻繁的巴丹吉林沙漠及邊緣戈壁地表和騰格里沙漠及邊緣戈壁地表REE含量略有增加;地表林草覆被較好、風(fēng)沙活動(dòng)較弱的庫布齊沙漠東部及毛烏素沙地地表REE元素含量顯著增高。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S157.1

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本文編號(hào)：2736189