贝勒大学：德克萨斯州和新墨西哥州的Eolian粉尘系统是影响心肺健康的当前和未来的强效粉尘源
德克萨斯州韦科(2022年1月19日)——美国国家科学基金会(National Science Foundation)最近资助的一项研究包括贝勒大学古气候学家史蒂文·L·福尔曼(Steven L. Forman)博士、地球科学教授，他评估了北美中部当前和未来的粉尘来源，并考虑了气候变化。这些细小的粉尘通量不利于顺风人群的哮喘和一般心肺健康，特别是德克萨斯州西部和新墨西哥州的地区，这些地区在过去十年中拥有大面积的干燥和干旱地区的重要粉尘源。
该研究发表在《地质学》杂志上，旨在表征两个末端成员风沙系统中地貌的尘埃排放潜力，其中风是沉积物运输的主要来源：新墨西哥州的白沙沙丘田和德克萨斯州西部的莫纳汉沙丘田。该研究的主要作者是南达科他大学Mark Sweeney博士。沙漠研究所的埃里克·麦克唐纳(Eric MacDonald)加入了Sweeney和Forman的研究团队。
白沙沙丘地由石膏和粉尘排放的热点组成，因为沙丘和邻近的海滩会产生高尘埃通量。然而，活跃的莫纳汉沙丘场由石英组成，产生低尘埃通量。在莫纳汉斯附近，含有淤泥和粘土的稳定沙层和沙丘如果被气候变化或人为干扰重新激活，可能会产生高尘埃通量。
“我们之所以选择这些地点，是因为石膏沙丘和普拉亚湖环境应该是粉尘排放的热点，而主要由纯石英颗粒组成的莫纳汉斯应该是一个低粉尘排放系统。我们对莫纳汉人的看法是错误的，“福尔曼说。
基于现场和模型的沙丘系统粉尘排放估计很难表征。通过考虑整个风沙系统——活跃和稳定的沙丘、沙丘、沙片和沙洲——可以更准确地估计粉尘排放，以估计当前和未来的大气粉尘负荷。大气中的尘埃对辐射强迫、生物地球化学循环、极端气候多变性和人类健康都有影响。
研究人员利用便携式原位风蚀实验室(PI-SWERL)来测量现场的粉尘排放潜力。PI-SWERL是一种圆形风蚀装置，可在不同摩擦速度下测量来自土壤表面的吸入颗粒物浓度。
“PI-SWERL是包裹成一个圆圈的风洞，使这种新技术变得便携，”Forman说。“因此，我们可以量化放飞小的可呼吸颗粒尺寸所需的风速和力，这些颗粒尺寸在某些升高的浓度下会引起哮喘反应并增加肺死亡和发病的风险。
PI-SWERL测量结果显示，两个系统的粉尘排放潜力存在很大差异。白沙活跃的沙丘，沙片和中间层产生了类似的高尘埃通量。相比之下，该海滩的助焊剂范围最广，在潮湿或坚硬的表面上通量最低，在表面有松散的沙子和骨料时，助焊剂最高。
相比之下，莫纳汉斯活性石英沙丘产生的粉尘通量较低。然而，表面有松散沙子的干燥结壳间具有更高的通量。随着两个系统的风摩擦速度的上升，粉尘排放呈指数级增长，通常与10至15英里/小时的普通风有关。
结果显示，来自风沙系统的沙尘通量在地表内和地表外的变异性，主要是由于地表结壳或土壤湿度的程度。更多的灰尘发生在具有松散沙子或聚集体的表面上，当风将颗粒抬起并导致它们以增加的速度沿着表面撞击时，盐化轰击可能会侵蚀游乐场或中间，并且聚集体可能会破裂以产生更多的灰尘。
令人惊讶的是，白沙由于沙丘沙的磨损和海滩沉积物的侵蚀而显示出高水平的尘埃排放，这表明这两种地貌都是沙尘暴期间的颗粒物来源。Monahans系统由于在活跃的沙丘和植被覆盖物中的磨损率低而产生了低粉尘排放，从而保护了表面免受风蚀。然而，最常见的地貌 - 环绕沙丘田数英里的沙皮 - 是细小透气颗粒的丰富来源，其大小与白沙相同。
“最令人惊讶的结果是白沙地貌的尘埃发射率的变化，以及覆盖德克萨斯州西部大多数表面的平坦沙皮区域的非常高的尘埃通量。这些沉积物和土壤中有一个隐藏的尘埃源，这些沉积物和土壤尚未被识别，“福尔曼说。
粉尘排放评估对当前和未来的气候建模非常重要。以风为主和干旱敏感的系统可能会看到稳定的沙丘和沙皮被重新激活，或者相邻的海滩可能会增加排放。潜在的大气粉尘负荷可能来自活跃和目前稳定的风沙系统中的不同地貌。
“大气中的粉尘浓度对全球热平衡很重要，局部会导致热消隐效应，从而提高局部温度。最近的研究将臭氧降解与大气中高浓度的粉尘浓度升高联系起来，“福尔曼说。“随着我们的星球因温室气体的增加而变暖，许多沙漠将扩大，南部高原等草原地区将减少，显示出无限的灰尘供应，这将加剧干旱并对人类健康有害。了解陆地表面对气候变暖的反应对于未来的可持续性至关重要。
关于贝勒大学
贝勒大学是一所私立基督教大学，也是全国排名第一的研究机构。该大学通过将跨学科研究与卓越的教育以及教师对教学和奖学金的承诺相结合，为20，000多名学生提供了一个充满活力的校园社区。贝勒于1845年由德克萨斯共和国通过浸信会先驱的努力特许，是德克萨斯州历史最悠久的连续运营大学。贝勒位于韦科，欢迎来自所有50个州和90多个国家的学生在其12个全国认可的学术部门中学习广泛的学位。
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