北京地区的沙尘暴及其治理.doc

北京地区的沙尘暴及其治理摘 要 沙尘暴近年来愈加频繁的肆虐与侵袭是水土流失的恶果，这与地表植被的破坏以及水资源匮乏有着密切关系北京地处华北，沙尘暴不时来袭，本文欲向读者展示沙尘暴的危害、根源及其治理，以图让人们了解这一自然灾害并予以足够的重视以达到广泛宣传为治理风沙服务的目的关键字 沙尘暴、危害、治理正文 1． 沙尘暴简介1．1什么是沙尘暴 沙尘暴 (sand duststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和尘暴 (duststorm) 两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于 一百米的严重风沙天气现象其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴；尘暴则是大风把大量尘埃及其它细粒物质卷入高空所形成的风暴其生态学定义是强风将地面大量沙尘吹起，使大气浑浊,水平能见度小于1000m的灾害性天气现象1. 2沙尘暴的分类浮尘：尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10公里的天气现象；扬沙：风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1公里至10公里以内的天气现象；沙尘暴：强风将地面大量尘沙吹起，使空气很混浊，水平能见度小于1公里的天气现象；强沙尘暴：大风将地面尘沙吹起，使空气模糊不清，浑浊不堪，水平能见度小于500米的天气现象。

1. 3沙尘天气成因有利于产生大风或强风的天气形势,有利的沙、尘源分布和有利的空气不稳定条件是沙尘暴或强沙尘暴形成的主要原因强风是沙尘暴产生的动力，沙、尘源是沙尘暴物质基础，不稳定的热力条件是利于风力加大、强对流发展，从而夹带更多的沙尘，并卷扬得更高　　除此之外，前期干旱少雨，天气变暖，气温回升，是沙尘暴形成的特殊的天气气候背景；地面冷锋前对流单体发展成云团或飑线是有利于沙尘暴发展并加强的中小尺度系统；有利于风速加大的地形条件即狭管作用,是沙尘暴形成的有利条件之一由于以上条件的限制，故沙尘暴多发于我国北方，春季最为多发土壤、黄砂主要成分是硅酸盐，当干旱少雨且气温变暖时，硅酸盐表面的硅酸失去水分，H2SiO4=SiO3 -2 ＋ H2O（气）↑　　这样硅酸盐土壤胶团、砂粒表面就会带有负电荷，相互之间有了排斥作用，成为气溶胶不能凝聚在一起，从而形成扬砂即沙尘暴沙尘暴本质上是带有负电荷的硅酸盐气溶胶1. 4沙尘暴的危害（1）强风：携带细沙粉尘的强风摧毁建筑物及公用设施，造成人畜伤亡2）沙埋：以风沙流的方式造成农田、渠道、村舍、铁路、草场等被大量流沙掩埋　（3）土壤风蚀：每次沙尘暴的沙尘源和影响区都会受到不同程度的风蚀危害，风蚀深度可达1～10厘米。

据估计，我国每年由沙尘暴产生的土壤细粒物质流失高达106～107 吨，其中绝大部分粒径在10微米以下，对源区农田和草场的土地生产力造成严重破坏4）污染大气危害人体健康：在沙尘暴源地和影响区，大气中的可吸入颗粒物（TSP）增加，大气污染加剧，影响人类身体健康特别是呼吸系统健康当人暴露于沙尘天气中时，含有各种有毒化学物质、病菌等的尘土可透过层层防护进入到口、鼻、眼、耳中这些含有大量有害物质的尘土若得不到及时清理将对这些器官造成损害或病菌以这些器官为侵入点，引发各种疾病5）影响交通安全：引发飞机、火车、汽车等交通事故沙尘暴天气经常影响交通安全，造成飞机不能正常起飞或降落，使汽车、火车车厢玻璃破损、停运或脱轨2.北京地区沙尘暴的特点2.1风沙的内源性北京郊区的耕地和垃圾场，在春季大风之际，也会出现尘土飞扬，成为北京重要的沙尘源北京属于山前冲积洪积扇，在地质时期的第四纪，北京周围的山区，曾被冰壳所覆盖，后来，后期由于大气变暖，冰壳融化破裂，巨大的冰块在流水作用下向坡下滑动山上的冰川洪水，将大量的泥沙、砾石推到山下，形成了冲积洪积扇，按照沉积学原理，个体比较大的砾石最先沉积，然后是粗沙、中沙、细沙、粉沙和泥土。

由于这种原因，在北京地下8—10米处常常可以见到沙子和砾石今年来北京的大量施工场地成为散步在市区内的风沙源，这是北京近年风沙活动频繁的重要原因之一另外，北京郊区的耕地和垃圾场，在春季大风之际，由于缺乏地表覆盖物，也会出现尘土飞扬，成为北京重要的沙尘源2.2风沙的外源性对于北京风沙源的学术界仍有争议，尚无定论，主要有三个观点：从蒙古国经浑善达克沙地一带和河北北部影响北京；从内蒙古朱日和一带经河北省张家口一带影响北京；从黄土高原经山西北部影响河北和北京地区但北京位于华北地区东北部地处燕山山脉以南，太行山山脉以东，以黄土、沙土地为主，没有大面积沙漠存在中国西北沙漠以沙为主，并非尘源，何况华北有“燕山、太行”山脉为屏障，沙漠不足以为患何况北京地区的沙尘结构与西北沙漠的沙质结构有着很大的区别所以第一条路线似乎对此作用不大2.3 沙尘天气的季节性北方地区每年春季的大风或强风天气和干旱少雨、气温较高的环境在存在风沙源的情况下为沙尘暴的产生提供了必要条件3． 北京发生沙尘暴的必然性沙尘天气明显的季节性从一定程度上说明了它有它发生的规律性实际上北京乃至北方地区的沙尘暴灾害的产生是有其内在必然性的早在古代北京地区就时常出现沙尘天气，许多次较大规模的沙尘侵袭都有历史记录。

在《元史》中，就有一些关于北京沙尘天气的记录如至治三年（1323年）二月丙戌，“雨土”；致和元年（1328年）三月壬申，“雨霾”；天历二年（1329年）三月丁亥、至顺元年（1330年）三月丙戌，“雨土霾”；至元四年（1338年）四月辛未，“天雨红沙，昼晦”；至正二十七年（1367年）三月庚子，“大风自西北起，飞沙扬砾，白日昏暗”根据《明实录》以及《明史·五行志》中有关北京沙尘天气的记载，以20年为间隔，可将洪熙元年（1425年）至崇祯十七年（1644年）的220年划分为11个时间段，对各时间段出现沙尘记录的次数进行统计明代北京沙尘天气发生的年代分布　　时 间 段1425－14441445－14641465－14841485－15041505－15241525－15441545－15641565－15841585－16041605－16241625－1644沙尘次数16911176231581819对晚清《翁同龢日记》记载的1860-1898年北京沙尘天气资料进行比较系统的考证与评价,据此得到,1860-1898年北京年沙尘日数平均值为11d左右,其中春季沙尘日数平均值为7d左右,均低于1961-2000年相应的平均值。

沙尘日数的月际分布为4月最高,8月最低,与1961-2000年基本一致1860-1898年北京全年和春季沙尘日数与冬季(上年12月至当年2月)和春季降水量可能有较高的负相关关系①由此可见，北京地区的沙尘暴天气自古有之，甚至是在遥远的夏商时期，社会生产力低下人类尚不能左右自然地时代便有沙尘暴的记载②事实上，沙尘暴的真正元凶是大气环流印度板块向北移动与亚欧板块碰撞之后，印度大陆的地壳插入亚洲大陆的地壳之下，并把后者顶托起来从而喜马拉雅地区的浅海消失了，喜马拉雅山开始形成并渐升渐高，青藏高原也被印度板块的挤压作用隆升起来这个过程持续6000多万年以后，到了距今大约240万年前，青藏高原已有2000多米高了　　地表形态的巨大变化直接改变了大气环流的格局在此之前，中国大陆的东边是太平洋，北边的西伯利亚地区和南边喜马拉雅地区分别被浅海占据着，西边的地中海在当时也远远伸入亚洲中部，所以平坦的中国大陆大部分都能得到充足的海洋暖湿气流的滋润，气候温暖而潮湿中国西北部和中亚内陆大部分为亚热带地区，并没有出现大范围的沙漠和戈壁然而东西走向的喜马拉雅山挡住了印度洋暖湿气团的向北移动，久而久之，中国的西北部地区越来越干旱，渐渐形成了大面积的沙漠和戈壁。

这里就是堆积起了黄土高原的那些沙尘的发源地体积巨大的青藏高原正好耸立在北半球的西风带中，240万年以来，它的高度不断增长着青藏高原的宽度约占西风带的三分之一，把西风带的近地面层分为南北两支南支沿喜马拉雅山南侧向东流动，北支从青藏高原的东北边缘开始向东流动，这支高空气流常年存在于3500—7000米的高空，成为搬运沙尘的主要动力与此同时，由于青藏高原隆起，东亚季风也被加强了，从西北吹向东南的冬季风与西风急流一起，在中国北方制造了一个黄土高原，它实际上就是这场持续了几百万年的沙尘暴的结果与见证随着工业革命在全世界范围内的兴起，随着中国改革开放大力发展工农业的步伐，森林被过量砍伐，远远超过森林的再生能力导致大面积的森林荒芜，其固沙保水功能丧失同时随着畜牧业规模的扩大，过量放牧使得草场难堪重负，并且在一块地方长时间放牧使得野草被牲畜连根吃掉，失去再生能力，让草原被逐块蚕食，大面积草场荒漠化，成为风沙源所以我们在认识到人类自身破坏自然导致土地荒漠化以及水资源匮乏是沙尘天气的重要原因之外，同时也要清醒的认识到自然本身对沙尘暴产生所起的作用因为只有对事物有了客观清醒的认识我们才能根据实际情况，寻找客观规律来治理风沙。

4． 国外风沙治理4.1美国20世纪30年代美国南部大平原的沙尘暴是美国历史上最严重的生态灾难它主要是由于南部大平原脆弱的生态环境、对土地的毁灭性开发及美国的文化传统所造成的南部大平原属于半干旱地区,降水稀少,多风沙天气,而且在30年代遭遇了历史上罕见的旱灾自1890年起,在南部大平原发展种植业的条件基本成熟,出现了大规模的毁草垦荒,并形成了小麦的单一种植为追逐利润,人们不惜冒巨大的生态风险,对南部大平原进行毁灭性开发,这与扩张性的资本主义文化及美国独特的边疆文化传统有很大的关系③ 为了控制大平原的土地荒漠化和沙尘暴，美国进行了一场旷日持久的生态保卫战，从多年的惨痛摸索中，美国形成了一套全方位作业的防沙经验，并成功减少了沙尘暴的发生总的说来，美国治理沙尘暴主要有“五招”：招数一："天地结合"将天气预报和地面治理结合起来每次强风到来之前，气象部门提前48小时准确预测强风的行走路径，然后在其经过的地区对裸露的耕地进行喷灌，使之湿润结实，切断风沙源招数二：固沙有方把植物纤维、旧报纸纸浆与粘性物质搅拌在一起，与绿色染料混合喷洒在沙尘表面，既固定了沙尘，又可美化环境另外可将粘性的沙尘固化剂喷在沙漠上，其渗透可达1厘米，且表层不怕压，不起灰，可以走人、行车，非常结实，喷洒一次可锁沙尘一到两年，且成本比植树种草要低得多。

招数三：严惩不贷沙漠土地拥有者和屋主在其周围人为制造沙尘或不采取措施控制沙尘，每天罚款500美元如拒不执行，每天增罚2000美元对在沙漠中施工的承包单位负责人和员工在开工前至少上4个小时的环境课，要求他们一边施工一边用水消尘如果达不到要求，将勒令其停工或给予罚款招数四：提高农耕技术采取不同成熟期和不同播种期作物间作、套种和作物留茬，大力推行免耕法，并使用特殊的农机具浅耕土地，有效防治了沙尘暴招数五：休牧返林政府鼓励农户退耕休牧、返草返林在不到5年的时间内，返林面积达1500万公顷，约占全国耕地总数的10%，全美土壤侵蚀面积约减少了40%4.2澳大利亚澳大利亚地广人稀，农业主要是畜牧业，被称为"骑在羊背上的国家"澳大利亚的土地荒漠化主要体现在草场的退化上，广大的平原地区也是澳大利亚的沙尘策源地，因此，澳大利亚对沙尘暴的治理主要围绕牧场来进行据中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的沙尘暴专家杨根生介绍，澳大利亚对牧区治沙主要有如下“三板斧”：　　一、严格实行轮牧杨根生告诉记者，在澳大利亚，农场一般被水泥柱和铁丝网分成了一个一个的方块，不同的方块就是不同的放牧区，澳大利亚人通常不会在同一个牧区里连续放牧，而是轮流使用不同的放牧区，以便牧草。