我国新疆北部积雪中痕量元素的时空分布及污染评估

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0095

冰川冻土 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (5): 1354-1364.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0095

我国新疆北部积雪中痕量元素的时空分布及污染评估

王鑫^1,²(),王宁练^1,^2,³(),王俊杰^1,²,申保收^1,²

^1.陕西省地表系统与环境承载力重点实验室，陕西西安 710127
^2.西北大学城市与环境学院地表系统与灾害研究院，陕西西安 710127
^3.中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心，北京 100101

收稿日期:2021-05-10 修回日期:2021-08-23 出版日期:2021-10-31 发布日期:2021-12-09
通讯作者: 王宁练 E-mail:18782203577@163.com;nlwang@nwu.edu.cn
作者简介:王鑫，硕士研究生，主要从事积雪中痕量元素研究. E-mail： 18782203577@163.com
基金资助:
科技部科技基础资源调查专项“中国积雪特征及分布调查”项目(2017FY100501)

Spatial and temporal distribution of trace elements in the snow cover and pollution assessment in northern Xinjiang

Xin WANG^1,²(),Ninglian WANG^1,^2,³(),Junjie WANG^1,²,Baoshou SHEN^1,²

^1.Shaanxi Key Laboratory of Earth Surface System and Environmental Carrying Capacity，Xi’an 710127，China
^2.Institute of Earth Surface System and Hazards，College of Urban and Environmental Sciences，Northwest University，Xi’an 710127，China
^3.CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences，Beijing 100101，China

Received:2021-05-10 Revised:2021-08-23 Online:2021-10-31 Published:2021-12-09
Contact: Ninglian WANG E-mail:18782203577@163.com;nlwang@nwu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

积雪中记录的痕量元素含量，能很好地评估当地大气污染状况。利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），对2018年1月和3月采自新疆北部的天山北坡、伊犁河谷、塔城地区和阿勒泰地区的积雪样品进行了16种痕量元素测试。结果表明：北疆地区积雪中痕量元素含量的平均值在0.06 ng·g^-1（Cd）～1 481.1 ng·g^-1（Al）之间。时间分布上，消融期多数痕量元素浓度低于积累期、稳定期；Pb、Cr等元素消融期含量高于其他时期，可能与外源输入有关。空间分布上，塔城地区和天山北坡的多数痕量元素含量高出伊犁河谷和阿勒泰地区1~3倍。与其他地区雪冰中痕量元素含量对比，发现新疆北部高出青藏高原北部1~3倍，与受人类活动影响较大的天山乌鲁木齐河源1号冰川相应痕量元素浓度接近，揭示了新疆北部积雪中痕量元素较高的浓度特征。元素富集系数表明，Fe、Be等元素主要来自地壳粉尘，Pb、Cd、Zn、As等元素呈显著富集（EFc>10），受人类排放活动主导。结合后向气团轨迹分析，塔城地区的痕量元素可能受到哈萨克斯坦的影响，阿勒泰地区的痕量元素可能受到中亚、阿尔泰山南缘等地的影响，天山北坡与伊犁河谷主要受新疆本地气团的影响。

关键词: 积雪, 痕量元素, 新疆北部, 后向轨迹

Abstract:

Trace elements recorded in snow cover can be a good assessment of local air pollution. Using inductively coupled plasma mass spectrometer （ICP-MS）， 16 trace elements were detected in snow cover samples collected in January and March 2018 from the northern slope of Tianshan Mountain， Yili River valley， Tacheng region and Altai region in northern Xinjiang. It is shown that the average of trace elements in the snow cover in northern Xinjiang is between 0.06 ng·g^-1（Cd）~1 481.1 ng·g^-1（Al）. In terms of time distribution， most trace element concentration during the ablation period is lower than the accumulation period and stable period； and the ablation period content of some elements of Pb， Cr is higher than other periods， which may be related to external input. In terms of spatial distribution， most trace elements in the Tacheng area and the northern slope of Tianshan Mountain are 1~3 times higher than that in the Yili River Valley and Altai region. Compared with the content of trace elements in the snow ice in other regions， it was found that northern Xinjiang is 1~3 times higher than the northern Tibetan Plateau， and the corresponding trace elements concentration is close to the No. 1 Glacier of Urumqi River of Tianshan Mountain， which is greatly affected by human activity， revealing the high concentration characteristics of trace elements in the snow in northern Xinjiang. Elemental enrichment coefficient indicates that elements like Fe， Be are mainly from crust dust， and elements like Pb， Cd， Zn， As are significantly enriched （EFc>10）， dominated by human emission activity. The backward air mass trajectory shows that trace elements in Tacheng area may be affected by Kazakhstan， and trace elements in Altai area may be affected by Central Asia， the southern edge of Altai Mountains and other places， and the northern slope of Tianshan Mountain and Yili valley are mainly dominated by the local gas mass in Xinjiang.

Key words: snow cover, trace elements, northern Xinjiang, backward trajectory

中图分类号:

P426.63⁺5

王鑫,王宁练,王俊杰,申保收. 我国新疆北部积雪中痕量元素的时空分布及污染评估[J]. 冰川冻土, 2021, 43(5): 1354-1364.

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图/表 7

图1

表1

表2

图2

表3

图3

图4

参考文献 49

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元素名称	检测限 /（pg·g^-1）	测试值/（ng·g^-1）	参考值/（ng·g^-1）
Al	270	53.25±2.67	49.5±5.0
Fe	220	94.22±4.71	91.2±5.8
Mn	0.62	4.55±0.23	4.33±0.2
Sr	0.14	47.04±2.35	53.6±1.3
Li	0.56	0.38±0.02	-
Be	0.001	0.004	0.005
Cr	1.94	0.22±0.01	0.208±0.023
Co	0.22	0.05	0.05
Ni	1.05	0.49±0.02	0.476±0.064
Cu	0.14	14.72±0.74	17.4±1.3
Zn	5.57	0.77±0.04	0.845±0.095
Ga	0.08	0.01	-
As	0.33	0.37±0.02	0.413±0.039
Cd	0.25	0.01	0.006
Ba	0.33	12.9±0.65	14±0.5
Pb	0.21	0.09	0.081

	积累期（样品数=45）				稳定期（样品数=49）				消融期（样品数=41）
元素	最大值	最小值	平均值	SD	最大值	最小值	平均值	SD	最大值	最小值	平均值	SD
Al	6 286	50.7	1 359	1 180	9 462	111.3	1 737	1 838	8 721	50.9	1 347	1 631
Fe	5 379	39.1	1 206	987.1	1 1184	121.2	1 650	2 033	9 723	62.7	1 262	1 676
Mn	212.3	3.6	48.9	39.7	400.0	6.0	62.8	75.2	290.6	1.9	40.5	53.1
Sr	136.7	3.1	33.8	32.3	126.9	3.5	30.3	26.2	103.6	1.3	21.5	21.3
Li	10.8	0.07	2.2	1.9	15.5	0.12	3.0	3.0	10.9	0.06	1.9	2.0
Be	0.54	0.004	0.09	0.1	0.4	0.01	0.1	0.1	0.42	0.002	0.07	0.1
Cr	8.7	0.08	2.2	1.6	14.0	0.18	2.8	2.8	18.2	0.22	4.0	3.8
Co	5.6	0.06	0.95	0.9	5.7	0.09	1.1	1.1	5.3	0.04	0.81	1.0
Ni	15.4	0.19	2.6	2.5	12.2	0.34	3.1	2.8	9.2	0.17	2.5	1.9
Cu	26.1	0.28	3.4	3.8	40.6	0.46	4.2	6.0	14.1	0.26	3.4	3.0
Zn	85.2	2.4	17.6	14.0	36.5	2.5	14.5	7.9	51.2	3.24	16.3	12.5
Ga	3.1	0.02	0.6	0.5	3.1	0.07	0.68	0.6	3.2	0.02	0.57	0.7
As	10.7	0.12	1.6	1.7	11.4	0.14	1.4	1.6	3.6	0.06	0.88	0.8
Cd	0.6	0.01	0.06	0.1	0.55	0.01	0.06	0.1	0.2	0.001	0.05	0.01
Ba	143.8	4.0	29.9	27.5	88.1	3.0	27.3	18.3	119.6	3.0	26.9	28.1
Pb	26.3	0.29	4.8	4.8	14.0	0.76	4.8	2.8	117.3	0.51	15.6	22.5

元素	新疆北部	天山	帕米尔高原	煤矿冰川	东嘎冰川	阿尔卑斯山	格陵兰	南极^b
采样时间	2018年	2006—2008年	2002—2005年	2013年	2015年	1970—1995年	1991—1995年	1998—2002年
Al^a	1 481	1 981	46	1 690	8		7	165
Fe^a	1 373	2 295	48	1 012	13			45
Mn	50 730			24 500	2 020
Sr	28 490	7 070	951	11 500
Li	2 370	3 360		2 040	30
Be	90
Cr	3 020	3 052	146	2 450	1 530	350
Co	940	1 368	60	522	30	144	6
Ni	2 740	3 006			90	218
Cu	3 660	3 564		1 790	140	412	5	5
Zn	16 140	15 812			1 490	3 176	51
Ga	620
As	1 270			657
Cd	60	146	12		3		1	0.2
Ba	28 010	15 428	817	16 600	818			2
Pb	9 340	14 958	461	3 120	76		17	4
文献来源	本文	［16］	［19］	［31］	［13］	［32］	［33］	［34］

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我国新疆北部积雪中痕量元素的时空分布及污染评估

Spatial and temporal distribution of trace elements in the snow cover and pollution assessment in northern Xinjiang

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