敦煌莫高窟大气颗粒物中水溶性离子变化及来源解析

作者：杨小菊; 武发思; 徐瑞红; 贺东鹏; 张国彬; 康世昌; 李潮流; 汪万福^*

来源：高原气象, 2021, 40(02): 436-447.

• 敦煌莫高窟
• 文物保护
• 水溶性离子
• 大气颗粒物
• 壁画盐害

为探明莫高窟大气颗粒物污染特征,采集了2014年4-12月第16窟及72窟外环境中大气颗粒物PM2.5和PM10～2.5样品,对比分析了样品中水溶性离子变化及影响因素,通过主成分分析法解析了其主要来源。结果表明:(1)窟区主风向为南风,起沙风频率仅为0.01%,不利于污染物的扩散;(2)窟外PM2.5和PM10～2.5、窟内PM2.5和PM10～2.5中水溶性离子总浓度分别为6.1±4.0μg·m-3、12.2±9.1μg·m-3、3.7±0.8μg·m-3和7.5±1.6μg·m-3,SO42-、Ca2+、NO3-、Na+及Cl-是主要组成,SO42-、NO3-和Ca2+之和在窟外和窟内PM2.5和PM10～2.5中占总离子比例分别为79.24%,76.81%,80.61%及77.74%,二次离子主要来自固定污染源;(3)PM2.5与PM10～2.5中各离子浓度的比值在窟外、内分别为0.33～0.88、0.25～0.94,9种水溶性离子在不同粒径粒子中富集程度有所差异,3-5月的沙尘、7-9月的降雨、11月农村农作物秸秆燃烧及冬季取暖燃煤等对水溶性离子都有一定影响,窟内PM2.5中游客数量与NH4+和NO3-有一定的相关性(R2=0.27、0.35)、PM10～2.5中游客数量与NH4+有一定的相关性(R2=0.31);(4)沙尘天气下窟外和窟内的PM2.5与PM10-2.5中Cl-、SO42-、Na+、K+和Ca2+的浓度增加,窟区微环境主要受区域环境气象因素影响,建议极端沙尘天气关闭洞窟;(5)莫高窟大气环境呈碱性;(6)PM2.5和PM10～2.5主要来源于当地秸秆燃烧、二次污染源、土壤沙尘及干涸的大泉河。

• 单位
  中国科学院西北生态环境资源研究院; 敦煌研究院; 中国科学院青藏高原研究所; 兰州大学