湖泊作为重要的淡水资源储存器和调节器，对干旱半干旱地区水资源供给和生态安全具有不可替代的作用^［1］。然而，随着全球气候变化与人类活动加剧，干旱半干旱区众多湖泊水面退缩并逐渐干涸。强烈的蒸发作用使高矿化度地下水中的盐分在湖底大量积聚，同时地表形成的盐结皮在反复冻融过程中破碎，进而产生大量松散富盐细颗粒物质^［2-4］。这些物质含有较多的盐碱粉尘和有害化学物质，在风力作用下，极易释放进入气流中形成盐尘暴^［5］，进而对生态环境及人类生产生活带来严重威胁。

盐尘物质的源区特征、起沙机制、物质组成、输运过程、生态环境效应等一直是十分受关注的问题^［6-10］。而盐尘暴的真正形成，始于这些地表物质在风力作用下被扬起并进入大气中。目前，干涸湖盆是盐尘暴形成的主要策源地，盐尘物质的研究离不开干涸湖盆源区表土的研究，这已成为学界的普遍共识^［4］。因此，现有研究多关于干涸湖盆地表物质的理化性质与环境效应，积累了大量关于地表沉积物粒度分布^［11-12］、盐结皮发育特征^［13-14］、可溶性离子组成^［15］及潜在污染物含量^［16］等基础数据，对盐尘物质来源、输运过程等问题研究提供了重要数据支撑。然而风力作用下，源区表土在向大气粉尘输送过程中，常常伴随复杂的动力分选与物理化学分异作用^［17-18］，最终导致进入气流的物质与源区表土可能存在显著差异。目前，对于盐尘本身的理化性质及其与源区表土之间的定量关系认识尚不清楚，这严重制约了盐尘暴精准物源识别与迁移过程研究。

坝上地区干涸湖盆作为区域盐尘暴的高风险区，严重威胁着京津冀乃至华北地区生态环境和人体健康^［19］。目前，针对坝上地区干涸湖盆盐尘物质组成的认识相对缺乏。为此，在已对该地区干涸湖盆表土性质^［20］、风沙活动^［2］及盐尘风险^［21］进行系统研究的基础上，选择其中典型干涸湖盆为研究对象，对盐尘风蚀沉积物进行收集与分析，探究盐尘物质理化性质及其与源区表土的关系，旨在追溯盐尘物质来源、揭示盐尘搬运机制，以期为盐尘污染的预测预警与风险评估提供理论依据。

河北坝上地区地处中国北方农牧交错带中部、内蒙古高原南缘（图1）。属于温带大陆性季风气候，具有气温低（年均气温-0.3~3.5 ℃）、降水少（340~450 mm）、风力大（年大风日数50~70 d）等特点。区内中部地势低洼，发育有一系列湖淖、沼泽等。河流主要为内流河，以大气降水为主要补给方式。近年来，由于气候变化和水资源过度开采利用，坝上地区湖淖逐渐萎缩退化，干涸湖盆面积增加明显，盐尘暴风险逐渐增大。

根据遥感影像和前期实地调查，在综合考虑湖盆规模与干涸特征的基础上，本研究选择了安固里淖、察汗淖尔、白淖、大盐淖和小盐淖5个典型干涸湖盆作为盐尘样品采集地。其中，安固里淖与察汗淖尔历史最大湖面面积约为50 km²，属中型湖泊，现常年干涸；白淖、大盐淖及小盐淖历史最大湖面面积<10 km²，属小型湖泊，现为季节性干涸。前期研究表明^［2，21］，干涸湖盆的湖心区域风沙活动最为强烈，土壤盐渍化严重，是盐尘暴发生的高风险区。因此，本研究选取干涸湖盆的湖心区域作为观测对象，以深入探究盐尘性质特征。

在每个干涸湖盆湖心区域沿风蚀季盛行风向（西北—东南向）设置采样点。根据湖面大小，在安固里淖和察汗淖尔每隔500 m布设一个样点，在白淖、大盐淖和小盐淖，每隔300 m布设一个样点。安固里淖、察汗淖尔、白淖、大盐淖和小盐淖分别布设12、12、3、6、3个样点。

为收集到足够多的盐尘风积物，本研究采用地表埋设容器法，即在每个样点沿与盛行风向垂直的方向（东北—西南向）平行埋设3个集沙桶（内径为0.3 m、深度为0.4 m，图2），两个桶之间间隔10 m。桶内放入清洁后的石块，避免桶内收集的盐尘风积物再次被吹蚀。桶身埋入地下，并保证桶口与地面平行。埋设集沙桶时，要求所有操作在集沙桶的下风向进行，以避免人为活动对上风向地表造成干扰。在每个样点附近采用十字取样法采集表层0~5 cm土壤样品，均匀混合后取500 g作为该样点原位土壤。

样品收集于2023、2024年的春季（3—5月）。收集时间根据观测期间风沙活动强弱而定，本研究共取得4次收集数据（表1）。收集过程中，降水导致部分时段集沙桶内有积水，而且个别集沙桶丢失，导致部分时段干涸湖盆没有收集到样品。

农田和草地是河北坝上地区沙尘释放的典型风蚀地表^［22］。为比较盐尘与普通沙尘的差异，我们按照干涸湖盆盐尘收集方法，在农田和草地地表分别埋设3个集沙桶（图3），用于收集农田和草地沙尘。所选农田为春季翻耕地，草地为天然草地。沙尘样品收集于2025年4月12日发生的一次风蚀事件。

盐尘及表土粒度组成利用Mastersizer 3000激光衍射粒度分析仪测定，粒径分级根据Udden-Wentworth方法^［23］进行划分（表2）。

平均粒径（M_z）、分选系数（σ）、偏度（SK）和峰度（K_g）等粒度参数特征采用Fork-Ward图解法公式^［24］计算。

式中：Φ_x 表示颗粒粒度累积到x%时对应的粒径。

干涸湖盆盐尘及表土全盐含量采用质量法测定；Na⁺、K⁺采用火焰光度法测定；Ca²⁺和Mg²⁺采用EDTA络合滴定法和原子吸收分光光度法测定；Cl^-采用硝酸银滴定法测定；SO42-采用EDTA间接滴定法、硫酸钡比浊法、硫酸钡质量法测定；HCO3-和CO32-采用双指示剂-中和滴定法测定。农田和草地收集的普通沙尘样品量较少，只测试了Na⁺、K⁺、Cl^-。所有理化性质分析工作在河北省科学院地理科学研究所理化分析实验室完成。

坝上地区5个干涸湖盆盐尘以粉沙为主要组分，平均含量为83.35%；其次是极细沙、细沙和中沙平均含量分别为9.17%、4.71%和2.27%；黏粒、粗沙和极粗沙含量低，平均含量均小于1%（表3）。

根据标准差分析，在湖盆内部，各样点间盐尘各粒级组分的百分含量差异较小，表明湖心内部区域粒度组成在空间上具有均一性。5个湖盆盐尘中粉沙含量为78.13%~88.99%，从高到低依次是白淖、安固里淖、大盐淖、察汗淖尔和小盐淖；极细沙、细沙和中沙含量大小顺序与粉沙含量基本相反；粗沙含量从高到低依次为察汗淖尔、白淖、安固里淖、小盐淖和大盐淖。中型湖盆（安固里淖、察汗淖尔）和小型湖盆（白淖、大盐淖、小盐淖）在粒度组成上没有明显性差异。

干涸湖盆区盐尘与表土的粒度分布曲线形态相似，均表现为单峰分布（图4），且原位表土主要组分与盐尘相同都是粉沙，这指示出盐尘与原位表土之间存在物源联系。然而，盐尘的粒度分布峰值整体向粗粒方向偏移，这说明了盐尘中粗颗粒组分的含量相对更高。

为深入探究源区表土与盐尘在粒度组成上的关联，本文进一步对比分析了二者在粉沙、极细沙、细沙及中沙4个主要粒级的百分含量（图5），结果显示盐尘与表土在各粒级上并未呈现出明显的趋势性关系，而盐尘中粉沙含量均低于表土，极细沙、细沙和中沙含量普遍高于表土。这也进一步体现了相较于干涸湖盆区表土，盐尘粗颗粒组分显著富集、平均粒径更大的特征，该特征与Mu等^［10］的研究结果一致。

5个干涸湖盆盐尘的平均粒径5.34~5.80 Ф，均值5.57 Ф（表4），显著大于表土的平均粒径，进一步证实盐尘物质整体上更偏粗粒化。根据Folk和Ward的粒度参数分级标准^［24］，盐尘与表土的粒度分布峰度值0.90~1.11，都属于中等宽度峰态；分选系数1~2 Ф，都属于较差分选等级。偏度分析表明，除小盐淖外，其余4个湖盆的盐尘粒度曲线均呈近对称分布。对于表土，安固里淖和察汗淖尔的粒度曲线同样为近对称分布，而小型湖盆则表现为负偏态。综上所述，盐尘与表土在峰度与分选性参数上的高度一致性，也指示了二者具有密切的物源联系。同时风力搬运过程对原始表土物质进行了一定的筛选和均一化，使得产生的盐尘在粒度特征上既保留了源区的部分粒度信息，又形成了自身更对称的分布特征。

5个干涸湖盆盐尘的全盐含量14.38~797.10 g·kg^-1，平均239.71 g·kg^-1（表5）。盐尘可溶性阳离子以Na⁺和Mg²⁺为主，平均含量分别为65.46、6.58 g·kg^-1。可溶性阴离子以Cl^-和SO42-为主，平均含量分别为99.99、6.98 g·kg^-1，HCO₃^-和CO32-含量较低，其中CO32-在白淖和大盐淖盐尘中未检测出。除HCO3-和CO32-两个阴离子外，中型干涸湖盆（安固里淖和察汗淖尔）盐尘的全盐含量、可溶性盐离子含量普遍小于小型干涸湖盆（白淖、大盐淖和小盐淖）。

表土与盐尘的盐分组成特征相似（图6），其主要可溶性阳离子为Na⁺（49.34 g·kg^-1）和Mg²⁺（1.08 g·kg^-1），主要阴离子为Cl⁻（36.81 g·kg^-1）和SO42-（33.48 g·kg^-1）。除SO42-和HCO3-外，盐尘中其余6种盐离子含量均高于表土，而且盐尘的全盐含量达到表土（101.46 g·kg^-1）的2.4倍。这些分析可以表明盐分在盐尘中发生了明显富集，全盐、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Cl^-、CO32-的富集率分别为2.36、1.33、1.32、2.29、1.47、2.72、1.68。

为进一步量化盐分富集的具体特征，本文对比分析了5个干涸湖盆盐尘与表土中可溶性盐离子的关系（图7）。结果显示，盐尘中各离子含量均随表土中相应离子含量的增加而增加；其中Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺、Cl^-的增长速率均高于1∶1参考线，表明这5种盐离子在风蚀过程中具有更强的富集倾向。

对干涸湖盆盐分组成与粒度组成进行Spearman相关性分析（表6），结果显示全盐量、K⁺、CO32-与粉沙显著正相关，并与其他粒级组分负相关，表明粉沙是盐分富集的主要载体；Na⁺、Cl^-与黏粒、极细沙和粗沙显著负相关；Ca²⁺仅与黏粒显著负相关；HCO3-与粉沙显著负相关，与其他粒级颗粒显著正相关；Mg²⁺、SO42-与各粒径组分含量间没有显著性相关关系。

比较干涸湖盆盐尘与农田、草地普通沙尘（表7），结果显示干涸湖盆盐尘中的盐分含量远高于农田与草地，其全盐含量分别约为农田沙尘的244倍和草地沙尘的171倍。在可溶性盐离子组成方面，湖盆盐尘中Na⁺含量分别约为农田沙尘的297倍和草地沙尘的112倍；K⁺含量分别约为农田沙尘的13倍和草地沙尘的2倍；Cl⁻含量则约为农田沙尘的417倍。由此可见，盐尘中盐碱物质含量远远大于普通沙尘。这些物质随风输送后，往往对当地人类健康及生态环境的潜在危害更大^{［5，25-26］}。

风是地表颗粒物质被进行选择性搬运的原动力^［27］。为深入了解盐尘颗粒在风力作用下的搬运机制，我们利用Bagnold^［28］推导的粒径与流体临界起动风速关系式计算了表土各粒级颗粒的临界起动摩阻风速（u_*t）：

式中：A是常数（=0.1）；d为颗粒粒径；ρ_s为土壤密度（=2 650 kg m^-3）；ρ为空气密度（=1.225 kg m^-3）；g为重力加速度（=9.81 m s^-2）。结合中性大气层结下风速对数廓线公式，将u_*t转换为特定高度z（文中取z=10 m）处的临界起动风速（u_t），

式中：k为常数0.4；对于平坦沙床，z₀值约等于粒径d的1/30，即z₀≈d/30。依据式（5）和式（6），本文计算了各粒级颗粒起动对应的u_*t和10 m高度处u_t，结果如表8所示。此外，基于2023年和2024年春季（3—5月）张北县气象站（距离5个干涸湖盆最近站点）10 m高度逐小时风速观测数据，本文统计得到各级风速频率分布（图8）。结合表7中各粒径颗粒的临界起动风速分析可知，研究区春季风况足以起动中沙（<500 μm）及以下各粒级颗粒。其中，能够满足粉沙（<63 μm）起动的风速出现频率最高；随着粒径增大，相应临界起动风速的满足频率逐渐降低。这一风况-粒径的对应关系，是研究区盐尘物质中粉沙、极细沙、细沙及中沙百分含量依次递减的主要动力成因。此外，研究期间未出现能够起动粗沙（500~1 000 μm）和极粗沙（1 000~2 000 μm）的临界风速，这也从动力学角度解释了盐尘中这两类粗颗粒含量最低的现象。

上述研究表明干涸湖盆盐尘中粗颗粒物质含量相对表土较高。究其原因，这一粒度分异特征可能与盐尘物质搬运的动力学过程有关。本研究采用地表埋设容器法收集盐尘，实质上收集的是地表起尘后就近沉降的盐尘风积物，是表土沙粒进入气流后经过风力再分选搬运的结果，即源区表土起动后细颗粒组分能够被有效夹带进行长距离传输，而较粗颗粒物则就近沉降，这就导致近源盐尘风积物相对粗化。然而需要指出的是，干涸湖盆盐尘物质的一次性扩散范围是有限的^［29］，这些较粗颗粒在初次沉降后并非完全稳定下来，而是在后续风蚀事件中经历多次搬运后最终实现远源输送。

为识别沙粒释放过程中细颗粒的损失特征，本文进一步比较了各干涸湖盆盐尘与表土的粒度分布差异。通过计算各粒级含量差值，确定了从干涸湖盆中可被风力有效搬运的细颗粒物质的最大粒径。分析结果表明（图9），安固里淖、察汗淖尔、白淖、大盐淖和小盐淖的盐尘中，能够被长距离搬运的细颗粒最大粒径值分别为14、17、30、14、23 μm。由此可见，0~30 μm粒径的细颗粒均具备被风长距离传输的潜力，其中<20 μm的细颗粒损失最为严重。不同粒级颗粒在风蚀过程中呈现出不同运动方式：>500 μm的颗粒以蠕移为主，70~500 μm的颗粒以跃移为主，而<70 μm的颗粒则以悬移方式运动。其中，20~70 μm的颗粒多表现为短距离悬移，<20 μm的颗粒则可长期悬移并实现远距离传输^［4，30］。本研究所得细颗粒可搬运粒径范围与上述颗粒运动方式高度吻合，尤其验证了<20 μm颗粒是沙粒远距离传输的主要组分。

本研究指出粉沙是盐分的主要载体，而在风蚀过程中粒径<30 μm的细粒粉沙存在显著损失，这种情况下仍出现盐尘风积物盐分明显高于源区表土的现象。这主要归因于两方面：一方面是本研究干涸湖盆表土样品采集深度是0~5 cm，而实际上盐分主要表聚于表层土壤（0~2 cm）^［4］；另一方面，风蚀过程中被风力释放、搬运的恰恰是这层高盐分的表层颗粒，它们在就近沉降后，其携带的丰富盐分仍然汇聚于盐尘风积物中，这就导致出现盐尘中盐分富集的现象。本研究没有收集到被风力远距离搬运的细颗粒物质，这些颗粒物质粒径更细，可能富集了更多可溶性盐离子。

中型湖盆和小型湖盆盐尘在粒度组成方面没有明显的差异，这应该与风对盐尘颗粒的分选作用有关，即细颗粒物质随风力进行长距离输送，而较粗颗粒物质就近沉降，从而导致不同规模干涸湖盆的盐尘在粒度组成上趋于一致。

然而，盐尘中盐分含量存在明显差异，这根本上源于主要物源区（即湖盆表土）盐分含量。湖盆的干涸状况是影响表土盐分含量的关键因素^［20］。对5个干涸湖盆的盐尘样品分析表明，中型湖盆（安固里淖和察汗淖尔）的盐分含量显著低于小型湖盆（白淖、大盐淖和小盐淖），这是因为白淖、大盐淖和小盐淖属于季节性干涸湖盆，在干湿交替条件下，强烈的蒸发作用驱动地下水盐分通过毛细管作用持续向表层运移并积聚^［31］，导致表土盐化程度高，进而使得由此产生的盐尘含盐量也相应升高。相比之下，安固里淖和察汗淖尔为常年干涸湖盆，地表盐分表聚作用较弱。同时，长期的风力侵蚀和季节性降水淋洗在一定程度上移除了表层盐分，从而降低了湖盆表土的含盐量，致使所产生的盐尘盐化程度相对较轻。

坝上地区干涸湖盆盐尘粒度分布、盐分组成与源区表土具有高度一致性，表明盐尘与源区表土具有密切的物源联系。受风力分选搬运作用影响，盐尘中较粗颗粒物质就近沉降，盐尘中0~30 μm粒径的细颗粒物质能够被风进行远距离传输，尤其是<20 μm的细颗粒损失最为严重。

风对盐尘颗粒的分选搬运作用，导致干涸湖盆的盐尘粒度组成及粒度参数之间没有显著性差异。地表干涸状况是影响干涸湖盆间盐尘盐分含量的重要因素，季节性干涸湖盆盐尘中盐分及可溶性盐粒子含量明显高于常年干涸湖盆。

与农田、草地普通沙尘相比，盐分及可溶性盐离子含量是普通沙尘的上百倍，这些高盐分含量物质对区域生态环境具有严重威胁。