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。
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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。
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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
,。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1961-20xx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1961-20xx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。
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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，以便牧草能有足够的时间恢复。
二、大力推广圈养。杨根生说，为了防止羊群将草连根拔起，破坏植被，澳大利亚政府还大力推行圈养，在生态不是很好的地方更是如此。通过割草圈养牲畜，就保留了草根和草茬，也就起到了固沙的作用。
三、科学搭配畜群数量和种类。杨根生告诉记者，澳大利亚养畜非常严格，养什么、养多少不是由农场主自行决定。澳大利亚政府每年都要对各牧场作一次普查，以确定次年的载畜量。而在同
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一个畜群里，牛、羊的数量搭配也是经过科学测算的，从而达到生态效益和经济效益的有机结合。
4.3中东
包括西亚和北非在内的中东地区，也是世界四大沙尘暴活跃区之一。由于人口增加，本来就是以不毛之地居多的中东地区，开始大量开垦牧场。乱砍滥伐森林、过度放牧，以及大面积垦荒，导致那里天然植被的破坏，荒漠化加速，沙尘暴经常发生。
为了保护脆弱的生态环境，中东各国根据各自不同的情况采取了一些沙尘暴的防治措施。
一、制定禁止开垦牧场的法律法规，建立牧场保护区。目前，仅在叙利亚和约旦，这种牧场保护区就超过60个，但是这些计划大多没有显著效果，牧场还在继续恶化，其主要原因是这些生态系统极易受到破坏，而且畜牧量也大大超出这一地区的土地承受能力。
二、斥巨资绿化城市，这主要聚集在盛产石油的海湾国家。据了解，海湾合作委员会国家最近几年花了数十亿美元在城市内外建造花园和绿地，海湾合作委员会国家用于绿化项目的费用居世界之最。海湾合作委员会国家人均绿地面积达12平方米。像多哈、迪拜等城市，绿化都非常好，而绿化和护理费用也是不菲，可以毫不夸张地说，海湾国家每一块绿色就是一块黄金。
三、进行植树造林。阿尔及利亚的"绿色坝计划"就是令世人瞩目的生态建设工程。上世纪70年代初，这项规模浩大的绿色坝工程开始动工兴建。这条绿化带的主要工程在阿尔及利亚境内东北部，同时也是摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯、利比亚、埃及五国的跨国工程。截至19xx年，绿色坝工程已种植了70多亿株松树，总面积达35万公顷，整个工程将延续到21世纪。
四、节水保护生态，这主要是在以色列。与海湾国家不同，以色列不盛产石油，但这个沙漠国家利用雄厚的经济实力和尖端的农业技术，大力推行滴灌等节水技术，进行生态建设和农业生产，成为农产品出口大国。④
5． 北京地区风沙的治理
5.1现行措施
50多年来，京津地区一直是用植树造林的方法治理“沙尘暴”，虽然有一定的成绩，但没能有效地减弱“沙尘暴”。因为京津地区的所谓“沙尘暴”不是“沙尘暴”，而是“尘暴”。尘暴扬得高、搬得远，从2000米至3000米以上的高空飘来，植树造林根本不可能抑制或减轻其影响。 因此，对于北京尘暴的治理，要从修复干涸的盐湖区生态环境做起，应当采取用密度（覆盖度）更大的草被捂盖尘源地的办法，不宜用树林去“阻挡”它。
治理北京尘暴从修复干盐湖做起
“选用生命力最强的、能在极端环境下生活的土著先锋植群，对尘源区进行‘地毯式’的覆盖，对已被破坏了的生态环境进行修复，是治理京津地区尘暴的最佳方案。”林景星指出，碱蓬是目前最适合在干盐湖地区种植的土著植被。
加大环保投资。
要根治沙尘暴关键在于根除沙源。而我们力所能及的方式就是采用套种耕作。大力发展园林经济，做好北方地区的水土保持工作。提高人工育林的成活率、加大园林的资金和科技投入。同时做好城市绿化以抑制内源性沙源。
控制燕山山脉、太行山山脉的玉米、小米、高粱种植
坡度在25度以上退耕还林还草（发展经济林、经济草木）。合理规划经济作物与粮食作物的分布，提高种植业多裸地的有效覆盖。尽可能的减短裸露地域的赤地时间，特别是3到5月份的沙尘暴高发时间，即实行轮作。加大人工投入，提高人工育林的水品。森林植被有多种功能。高大的乔木、低矮的灌木，都有良好的防风作用。所谓防风作用不是杜绝大风的发生，而是降低风速。在20世纪70—80年代，北京提出了查风道、堵风口的口号，很不科学，因为风道、风口是堵不住的，我们只能设法降低风速。当大风通过森林的时候，由于受阻而降低风速，大风所挟带的沙子会在林
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前、林中降落，从而减缓风沙活动。在森林的上空，风速也会降低，当风速降到起沙风速以下，风沙活动自然会削弱或停止。
植树种草，提高植被的覆盖率。
华北地区，华北平原草场面积较小，每年3月至5月各种草种已相继长成，对该地区有着很强的庇护作用，绿化保护很久以前就已经初见成。强大的华北沙尘暴来讲尘源不足。干枯河流、弃耕地（有野草庇护）、乡间土路有一些尘源，但其总量比例甚微，不足以成为沙尘暴的沙源。上述这些沙土、尘土、灰尘，在大风作用下汇为一体，随风飘扬、移动，造成北京空气污染，为沙尘暴推波助澜。风沙活动和沙尘暴，是大风作用于沙质地表的结果。因此，防治风沙活动和沙尘暴的基本原则，就是固定流沙、降低风速。流沙被吹离地表的风速，称作起沙风速。起沙风速与沙粒的大小、干湿程度有关。就北京来说，当风速达到4—5米／秒的时候，即会出现风沙活动。如果地表有森林植被，植物的根系可以将流沙固定，减少风沙活动。主要有三种：一是植树种草，称作生物治沙。二是设置沙障，称作工程治沙。三是喷洒凝固剂，称作化学治沙。其中生物治沙是效果最好的治沙方法，全世界广泛应用。工程治沙是一种辅助性办法，上文美国的治沙方法中曾提到，但由于技术和经济等原因，化学治沙在我国很少采用。⑤
5.2对于防风治沙的几点建议
5.2.1南水北调和治沙结合
北方地区的沙漠化、荒漠化和水资源特别是地表水资源匮乏有着密不可分的关系。我国南水北调工程则正是将南方的水资源调至北方以缓解北方地区的用水压力，借此机会则可以考虑将水资源适量分配至北京以及北方的缺水地区以保持水土，保证人造林和人工草场的成活以及生长。
5.2.2林草结合
在北方地区尤其是土壤碱性较强的地区由于土壤和水条件的限制有防风作用的高大乔木难以成活，故适应性和生命力极强的灌木以及草类植被是首选的治沙植物，他们能够有效地覆盖地表，固定沙土并且保持水土，改善当地的生态环境。在土壤和水条件较好的地区或经人工植草治理过生态条件有所改善的地区则可以优先种植黄杨等耐旱乔木。
5.2.3沙进人退变为人驻沙停、人进沙退
在西北干旱地区，如甘肃民勤等地由于风沙的侵袭，人们不得不随风沙的进攻而后退。但对于北京地区，由于风沙离城区已经不远，可谓退无可退。而为了改善生态环境和治理风沙，我们则不能采取保守的态度，而是应该主动出击。与民勤不同的是，北京地区的风沙是以尘暴为主，且风力较之西北较小，我们完全可以以首都强大的经济和科技实力为依托和后盾向沙漠地区进军。
5.2.3.1开发新型抗旱植物
随着生物技术的不断发展，我相信我国有能力培育出更加适合沙漠地区生长的经济型作物。在治沙的同时我们可以发展沙漠地区的经济，在治沙的同时得到经济利益，再以此收获继续治沙，由此形成良性循环。
5.2.3.2治沙与经济发展相结合
沙漠地区除去农业，其实还有较丰富的旅游资源可以开发。南方地区的人们对沙漠是比较陌生的，因此沙漠旅游项目对沿海经济发达地区的人们应该有一定吸引力，并且可以起到广泛宣传沙漠话问题的作用，使人们树立起治沙防沙意识，都能为这项事业做一份贡献。在国家政策的支持下，并且由于旅游业的带动，沙漠地区的交通和经济发展都将得到大幅带动。而交通和经济的发展都将对治沙十分有利。
事实上，在党的领带和政府的高度关注下，京津风沙治理已经取得明显的成效，国家大力建设的三北防护林也在逐渐发挥保护北京免受风沙侵袭的作用。今年来北京的扬尘天气数量已经有了一定程度的减少。但我们更应该认识到，防沙治沙是一项长久的工程，来不得丝毫的松懈，因为大自然不会安人类的意志行事，一旦森林和草原再度遭受破坏无法起到应有的生态作用，沙尘暴依然会毫不留情的卷土重来。希望所有的读者能够树立起治沙的意识，从我做起，节约用纸，保护森林和草地，还自然一抹绿色，还北京一片蓝天。
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参考文献 ①百度百科“北京沙尘暴天气”词条 ②晋张华《博物志》
③高国荣 《20世纪30年代美国南部大平原沙尘暴起因初探》 ④环境生态网
⑤百度百科“北京沙尘暴天气”词条
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