Минеральная пыль
| Гранулометрия | |
|---|---|
 | |
| Основные понятия | |
| Размер частиц , Размер зерна , Распределение по размерам , Морфология | |
| Методы и техники | |
| Сетчатая шкала , Оптическая гранулометрия , Ситовой анализ , Градация почвы | |
Связанные понятия | |
| Грануляция , Гранулированный материал , Минеральная пыль , Распознавание образов , Динамическое рассеяние света | |
Минеральная пыль — атмосферный аэрозоль, образующийся из взвеси минералов , составляющих почву , состоящих из различных оксидов и карбонатов . Деятельность человека приводит к тому, что 30% всей пылевой нагрузки ( твердых частиц ) попадает в атмосферу . Пустыня Сахара является основным источником минеральной пыли , которая впоследствии распространяется по Средиземному морю (откуда она является источником дождевой пыли ) и Карибскому морям в северную часть Южной Америки , Центральную Америку , восточную часть Северной Америки и Европу . Кроме того, он играет значительную роль в притоке питательных веществ в тропические леса Амазонки . [1] Пустыня Гоби является еще одним источником пыли в атмосфере, которая затрагивает восточную Азию и западную часть Северной Америки.
Характеристики
[ редактировать ]Минеральная пыль состоит в основном из оксидов (SiO 2 , Al 2 O 3 , FeO, Fe 2 O 3 , CaO и др.) и карбонатов (CaCO 3 , MgCO 3 ), составляющих земную кору .
Глобальные выбросы минеральной пыли оцениваются в 1000-5000 миллионов тонн в год. [2] из которых большая часть приходится на пустыни. Хотя обычно считается, что этот класс аэрозолей имеет естественное происхождение, по оценкам, около четверти выбросов минеральной пыли можно отнести на счет деятельности человека в результате опустынивания и изменений в землепользовании. [3]
Большие концентрации пыли могут вызвать проблемы у людей с респираторными заболеваниями. Еще один эффект пылевых облаков — более красочные закаты .
Сахарская пыль
[ редактировать ]
Сахара является основным источником на Земле минеральной пыли (60-200 млн тонн в год). [ нужна ссылка ] Пыль Сахары может подниматься конвекцией над жаркими пустынными районами и, таким образом, достигать очень больших высот; оттуда его можно разносить ветрами по всему миру, преодолевая расстояния в тысячи километров. Пыль в сочетании с чрезвычайно горячим и сухим воздухом пустыни Сахара часто образует атмосферный слой, называемый воздушным слоем Сахары , который оказывает значительное влияние на тропическую погоду, особенно потому, что препятствует развитию ураганов .
сильно варьируется Перенос пыли через Атлантику в Карибский бассейн и Флориду из года в год . В некоторые годы африканская пыль наблюдается на большей части восточного побережья США и видна в небе. Из-за пассатов очень большие концентрации минеральной пыли можно обнаружить в тропической Атлантике, достигая Карибского бассейна; причем эпизодические перевозки в Средиземноморский регион. [4] Шлейфы Сахары могут образовывать иберулиты (особое тропосферное скопление аэрозолей), когда эти шлейфы проходят через Северную Африку и восточную часть северной части Атлантического океана и часто достигают средиземноморских районов Западной Европы. В Средиземноморском регионе пыль Сахары имеет важное значение, поскольку она представляет собой основной источник питательных веществ для фитопланктона и других водных организмов. Сахарская пыль переносит гриб Aspergillus sydowii и другие. [5] Аспергиллы, переносимые сахарской пылью, попадают в Карибское море и, возможно, заражает коралловые рифы болезнью Си Фэна ( аспергиллезом ).Это также связано с увеличением заболеваемости приступами астмы у детей в странах Карибского бассейна. С 1970 года вспышки пыли усилились из-за периодов засухи в Африке. [6] Пылевые явления были связаны с ухудшением состояния коралловых рифов в Карибском бассейне и Флориде , в основном с 1970-х годов. [7]
Влияние на частоту ураганов
[ редактировать ]Согласно статье НАСА , [8] Спутники НАСА показали, что «охлаждающий эффект пыли стал причиной одной трети падения температуры поверхности моря в Северной Атлантике в период с июня 2005 по 2006 год, что, возможно, способствовало разнице в активности ураганов между двумя сезонами». В 2006 году было всего 5 ураганов по сравнению с 15 в 2005 году.
Известно, что одним из основных факторов, вызывающих ураганы, является теплая температура воды на поверхности океана. Факты показывают, что пыль из пустыни Сахара привела к тому, что температура поверхности в 2006 году была ниже, чем в 2005 году.
Азиатская пыль
[ редактировать ]
В Восточной Азии явления минеральной пыли, возникающие в пустыне Гоби (Южная Монголия и Северный Китай) весной, приводят к возникновению явления, называемого азиатской пылью . Аэрозоли переносятся на восток преобладающими ветрами и проходят над Китаем, Кореей и Японией. Иногда значительные концентрации пыли могут переноситься даже на запад США. [9] В районах, пострадавших от азиатской пыли, снизилась видимость и возникли проблемы со здоровьем, такие как боль в горле и затрудненное дыхание. Однако воздействие азиатской пыли не является строго отрицательным, поскольку считается, что ее осаждение обогащает почву важными микроэлементами.
Американское исследование [ нужна ссылка ] Анализ состава азиатских пылевых явлений, достигающих Колорадо, связывает их с присутствием угарного газа , возможно, включенного в воздушную массу, когда она проходит над промышленно развитыми регионами Азии. Хотя пыльные бури в пустыне Гоби время от времени случались на протяжении всей истории, во второй половине 20-го века они стали явной проблемой из-за усиления сельскохозяйственного давления и опустынивания .
Североамериканская пыль
[ редактировать ]Минеральная пыль происходит из нескольких источников на североамериканском континенте, включая Юго-Запад, Великие равнины и Аляску. На Юго-Западе пыль вредит здоровью людей, [10] [11] видимость, [12] [13] продуктивность озера, [14] и скорость таяния снегов в Скалистых горах. [15] Выпадение пыли резко возросло с начала 1800-х годов по сравнению с естественным фоном. [16] [17] [18] из-за интенсификации деятельности человека. [19]
Связь с засухой
[ редактировать ]Засушливые и полузасушливые регионы естественным образом склонны к выбросам пыли. [20] Влажность почвы является важной переменной, контролирующей выбросы пыли, наряду с растительным покровом, скоростью ветра и типом почвы. Несколько исследований, основанных на современных наблюдениях, показывают положительную взаимосвязь (т. е. увеличение засухи увеличивает пыль) между пылью и условиями засухи на каждой фазе цикла пыли, от выбросов, [21] атмосферной нагрузке, [22] к осаждению. [23] Однако исследования, основанные на палеозаписи осаждения пыли (например, с использованием озерных отложений), в которых конкретно рассматривались мегазасухи, показывают как увеличение [18] и никаких изменений [17] [24] в осаждении пыли. Исследование Раутсона показало увеличение осаждения во время мегазасух, но в качестве меры использовалась концентрация пыли, а не накопление, на которое влияет скорость осаждения. Вместо этого в исследовании Раутсона использовались скорости накопления пыли и не было обнаружено различий между осаждением пыли в годы засухи и мегазасух и осаждением в нормальных гидроклиматических условиях. Вместо этого они обнаружили, что отложение пыли, скорее всего, контролируется транспортными механизмами и поступлением наносов, чем гидроклиматом. Точно так же Аркуза не обнаружил доказательств более высокого осаждения пыли во время засухи в масштабах нескольких десятилетий или столетий. [24] Они также обнаружили, что поставка наносов сыграла ключевую роль, о чем свидетельствует увеличение отложений на 60% в 1800-х годах из-за ускоряющегося нарушения земель.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Корень, И.; Кауфман, Ю.Дж.; Вашингтон, Р.; Тодд, MC; Рудич Ю.; Мартинс, СП; Розенфельд, Д. (2006). «Впадина Боделе: единственное место в Сахаре, которое поставляет большую часть минеральной пыли в леса Амазонки» . Письма об экологических исследованиях . 1 (1): 014005. Бибкод : 2006ERL.....1a4005K . дои : 10.1088/1748-9326/1/1/014005 .
- ^ Хунеус, Н.; Шульц, М.; Балканский, Ю.; Грисфеллер, Дж.; Просперо, Дж.; Кинне, С.; Бауэр, С.; Баучер, О.; Чин, М.; Дентенер, Ф.; Диль, Т.; Пасха, Р.; Филлмор, Д.; Ган, С.; Жину, П.; Грини, А.; Горовиц, Л.; Кох, Д.; Крол, MC; Лендинг, В.; Лю, X.; Маховальд, Н.; Миллер, Р.; Моркретт, Ж.-Ж.; Мире, Г.; Пеннер, Дж.; Перлвиц, Дж.; Стир, П.; Такемура, Т.; Зендер, CS (2011). «Взаимное сравнение глобальных моделей пыли на этапе I AeroCom » . Химия и физика атмосферы . 11 (15): 7781. Бибкод : 2011ACP....11.7781H . дои : 10.5194/acp-11-7781-2011 . hdl : 11858/00-001M-0000-0012-1B7F-5 .
- ^ Жину, П.; Просперо, Дж. М.; Гилл, TE; Сюй, Северная Каролина; Чжао, М. (2012). «Глобальная атрибуция антропогенных и природных источников пыли и интенсивности их выбросов на основе аэрозольных продуктов MODIS Deep Blue». Обзоры геофизики . 50 (3): RG3005. Бибкод : 2012RvGeo..50.3005G . CiteSeerX 10.1.1.295.2808 . дои : 10.1029/2012RG000388 . S2CID 14181456 .
- ^ Стют, Дж.Б., Смолли, И.Дж., О'Хара-Дханд, К. 2009. Эоловая пыль в Европе: африканские источники и европейские отложения. Четвертичный Интернационал 198, 234–245. doi:10.1016/j.quaint 2008.10.007.
- ^ Шлезингер, П.; Мамане, Ю.; Гришкан, И. (2006). «Перевозка микроорганизмов в Израиль во время пыльных событий в Сахаре». Аэробиология . 22 (4): 259. дои : 10.1007/s10453-006-9038-7 . S2CID 84442418 . «В весенний ясный день в воздухе сохранялись грибы Alternaria alternata, Geotrichum candidum, Penicillium chrysogenum и P. glabrum. Однако во время двух пылевых явлений в грибной популяции доминировали Alternaria alternata, Aspergillus fumigatus, A. niger, A. thomii, Cladosporium cladosporioides, Penicillium chrysogenum и P. griseoroseum. Это исследование показывает, что пыльные явления в Сахаре и другие пустынные явления в Восточном Средиземноморье оказывают значительное влияние на переносимые по воздуху микробные популяции, что может повлиять на здоровье, сельское хозяйство и экологию».
- ^ Usinfo.state.gov. Исследование говорит, что африканская пыль влияет на климат в США и странах Карибского бассейна. Архивировано 20 июня 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 10 июня 2007 г.
- ^ «Смерть кораллов и африканская пыль» . Геологическая служба США . 6 декабря 2006 г. Архивировано из оригинала 6 октября 2007 г. Проверено 10 июня 2007 г.
- ^ Хансен, Кэтрин (17 декабря 2007 г.). «Шаранская пыль оказывает охлаждающее воздействие на Северную Атлантику» . НАСА . Архивировано из оригинала 31 мая 2017 г. Проверено 8 января 2008 г.
- ^ О'Брайен, Деннис (24 июня 2005 г.). «Дуновение ветра» . Балтимор Сан. Архивировано из оригинала 6 октября 2007 года . Получено 10 июня 2007 г. - через Университета Юты . факультет метеорологии
- ^ Тонг, Дэниел К.; Ван, Джулиан XL; Гилл, Томас Э.; Лей, Ханг; Ван, Бинью (16 мая 2017 г.). «Усиление пыльных бурь и инфекция долинной лихорадки на юго-западе США: усиление пыли и долинной лихорадки» . Письма о геофизических исследованиях . 44 (9): 4304–4312. дои : 10.1002/2017GL073524 . ПМК 6108409 . ПМИД 30166741 .
- ^ Гуди, Эндрю С. (февраль 2014 г.). «Пыль пустыни и нарушения здоровья человека» . Интернационал окружающей среды . 63 : 101–113. дои : 10.1016/j.envint.2013.10.011 . ПМИД 24275707 . Архивировано из оригинала 18 августа 2020 г. Проверено 3 декабря 2019 г.
- ^ Трийонис, Джон (январь 1979 г.). «Видимость на юго-западе — исследование базы исторических данных». Атмосферная среда . 13 (6): 833–843. Бибкод : 1979AtmEn..13..833T . дои : 10.1016/0004-6981(79)90274-9 .
- ^ Ли, Джунран; Кандакджи, Тарек; Ли, Джеффри А.; Татарко, Джон; Блэквелл, Джон; Гилл, Томас Э.; Коллинз, Джо Д. (апрель 2018 г.). «Вынос пыли и безопасность дорожного движения на юго-западе США: характеристики «горячих точек» выбросов пыли и последствия управления». Наука об общей окружающей среде . 621 : 1023–1032. Бибкод : 2018ScTEn.621.1023L . дои : 10.1016/j.scitotenv.2017.10.124 . ПМИД 29102198 .
- ^ Баллантайн, AP; Брани, Дж.; Фернандес, Д.; Лоуренс, CL; Сарос, Дж.; Нефф, Джей Си (23 сентября 2011 г.). «Биогеохимическая реакция альпийских озер на недавнее увеличение осаждения пыли на юго-западе США» . Биогеонауки . 8 (9): 2689–2706. Бибкод : 2011BGeo....8.2689B . дои : 10.5194/bg-8-2689-2011 . ISSN 1726-4189 .
- ^ Художник Томас Х.; Скилз, С. Маккензи; Димс, Джеффри С.; Брандт, В. Тайлер; Дозье, Джефф (28 января 2018 г.). «Изменение восходящего колена гидрографа стока снеготаяния реки Колорадо, контролируемое радиационным воздействием пыли в снегу» . Письма о геофизических исследованиях . 45 (2): 797–808. Бибкод : 2018GeoRL..45..797P . дои : 10.1002/2017GL075826 . S2CID 134958509 .
- ^ Нефф, Дж. К.; Баллантайн, AP; Фермер, ГЛ; Маховальд, Нью-Мексико; Конрой, Дж.Л.; Лэндри, CC; Оверпек, Джей Ти; Художник, TH; Лоуренс, ЧР (март 2008 г.). «Увеличение отложения эоловой пыли на западе США связано с деятельностью человека». Природа Геонауки . 1 (3): 189–195. Бибкод : 2008NatGe...1..189N . дои : 10.1038/ngeo133 . ISSN 1752-0894 . S2CID 10132569 .
- ^ Jump up to: а б Раутсон, Коди С.; Аркуса, Стефани Х.; Маккей, Николас П.; Оверпек, Джонатан Т. (19 июля 2019 г.). «4500-летний отчет об отложении пыли на юге Скалистых гор». Письма о геофизических исследованиях . 46 (14): 8281–8288. Бибкод : 2019GeoRL..46.8281R . дои : 10.1029/2019GL083255 . hdl : 2027.42/151372 . ISSN 0094-8276 . S2CID 198396202 .
- ^ Jump up to: а б Раутсон, Коди С.; Оверпек, Джонатан Т.; Вудхаус, Конни А .; Кенни, Уильям Ф. (17 февраля 2016 г.). Чжу, Липин (ред.). «Три тысячелетия пыльности юго-запада Северной Америки и будущие последствия» . ПЛОС ОДИН . 11 (2): e0149573. Бибкод : 2016PLoSO..1149573R . дои : 10.1371/journal.pone.0149573 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 4757576 . ПМИД 26886350 .
- ^ Абруцци, Уильям С. (1 марта 1995 г.). «Социальные и экологические последствия раннего разведения крупного рогатого скота в бассейне реки Литл-Колорадо». Экология человека . 23 (1): 75–98. дои : 10.1007/BF01190099 . ISSN 1572-9915 . S2CID 154833651 .
- ^ Пай, К. (1987). Эоловая пыль и пылевые отложения . Лондон: Академическая пресса. стр. 63–91. ISBN 978-0-12-568690-7 .
- ^ Окин, Грегори С.; Рехейс, Марит К. (май 2002 г.). «ПРЕДИКТОР ЭНСО ВЫБРОСОВ ПЫЛИ на юго-западе США: ПРЕДСКАЗАТЕЛЬ ЭНСО ВЫБРОСОВ ПЫЛИ». Письма о геофизических исследованиях . 29 (9): 46–1–46-3. дои : 10.1029/2001GL014494 . S2CID 129866494 .
- ^ Ачакулвисут, Паттанун; Шен, Лу; Микли, Лоретта Дж. (27 ноября 2017 г.). «Что контролирует изменчивость мелкой пыли в весеннее время на западе Соединенных Штатов? Исследование увеличения количества мелкой пыли на юго-западе США в 2002–2015 годах: факторы контроля пыли на западе США» . Журнал геофизических исследований: Атмосфера . 122 (22): 12, 449–12, 467. doi : 10.1002/2017JD027208 . S2CID 102488347 .
- ^ Рехейс, Марит К.; Урбан, Фрэнк Э. (июнь 2011 г.). «Региональный и климатический контроль сезонного осаждения пыли на юго-западе США» Aeolian Research . 3 (1): 3–21. Бибкод : 2011AeoRe...3....3R . дои : 10.1016/j.aeolia.2011.03.008 .
- ^ Jump up to: а б Аркуса, Стефани Х; Маккей, Николас П; Раутсон, Коди С; Муньос, Сэмюэл Э (18 сентября 2019 г.). «Взаимодействие пыли и засухи за последние 15 000 лет: сеть записей озерных отложений в горах Сан-Хуан, штат Колорадо». Голоцен . 30 (4): 559–574. дои : 10.1177/0959683619875192 . ISSN 0959-6836 . S2CID 220596313 .
- Кубилай и Сайдам, «Микроэлементы в атмосферных частицах над Восточным Средиземноморьем: концентрация, источники и временная изменчивость», Atmopher Environment 29 , 2289-2300 (1995).
- Моралес, «Перенос сахарской пыли по воздуху: обзор», Climate Change 9 , 219-241 (1986).
- Лойе-Пилот и др. , «Влияние пыли Сахары на кислотность дождей и попадание атмосферы в Средиземное море», Nature 321 , 427-428 (1986).
- Соколик и Тун, «Прямое радиационное воздействие антропогенных минеральных аэрозолей, переносимых по воздуху», Nature 381 , 681-683 (1996).
- Теген и Фунг, «Вклад в атмосферную минеральную аэрозольную нагрузку от модификации поверхности земли», Journal of Geophysical Research 100 , 18707-18726 (1995).