降水对颗粒物的冲刷作用及其对雨水化学的影响

为研究湿沉降冲刷过程中大气颗粒物对雨水化学组成和酸度的影响,2008年6月至2009年6月,在中国酸雨污染最严重地区之一的杭州市进行了降水前、中、后的大气颗粒物样品采集,同时采集了降水样品,分析了颗粒物样品和雨水样品中的主要水溶性离子组分,使用统计学方法探讨了大气颗粒物的浓度及化学特征在雨水冲刷过程中的变化规律,并使用主成分分析方法分析了雨水中主要离子成分的来源.结果表明:杭州市TSP和PM10的酸缓冲能力分别为1.95和1.02,具有一定的酸缓冲能力;从颗粒物浓度、酸缓冲能力A值以及颗粒物化学组成在降水前、中、后过程中的变化看,雨水对颗粒物中的碱性组分具有显著冲刷作用;结合雨水主成分分析,颗粒物对雨水中Ca2+、Na+的贡献较为显著,对Mg2+、K+的贡献有待进一步验证,对NH4+、SO42-和NO3-的贡献较小,而F-和部分Cl-则可能主要来自云内雨除过程或者对气态化合物的云下冲刷作用.     

SO_2监测的质量控制

SO_2是目前分布较广,危害较大的大气污染物之一,是评价生产和生活污染的重要指标。 SO_2监测包括采样、实验室分析、结果处理三方面的工作。保证SO_2监测质量即保证样品采集具有代表性和完整性,监测数据具有准确性、精密性和可比性。下面对采用盐酸付玫瑰苯胺法测定大气中的SO_2浓度进行质量分析。     

不同材质采样器采样对降水离子组分的影响研究

采用了四种材质即聚乙烯、聚氯乙烯、硬质玻璃和金属加特氟龙涂层采样器，在同一地点、同一时间采集同一场降雨，所获得的样品经过中速定量滤纸过滤，在相同实验条件下进行离子色谱分析。结果表明：聚氯乙烯材质采样器采集的降水样品pH值降低，电导率升高，且使其中的氯离子浓度产生显著性差异，其余材质采样器所采集的降水样品中的各阴离子浓度无显著性差异；四种材质采样器所采样的降水样品中的各阳离子浓度也无显著性差异。     

酸雨判别基准值探讨

根据大气中实际存在的一些痕量气体(如SO_2,,H_2S,NH_3,HCl,HNO_3和HNO_2)的背景浓度的新近资料,利用化学平衡模式进行了计算。结果表明,这些本底痕量气体和降雨强度均影响降水的酸度,使其pH值在3.93—4.46范围内。此外,气溶胶的酸碱性和浓度也强烈影响降水的酸度。同时考虑大气中痕量气体背景浓度和碳酸钙后,降水的pH值在4.0—5.4之间。对降水酸度随降雨强度变化的规律,用Lowry-Bronsted的酸碱质子理论作了解释。     

庐山春季降水化学的研究

对庐山春季降水的化学组成进行了研究。庐山大气中SO₂、NO_X、NH₃、HNO₃浓度较低;降水酸化严重,所采样品的pH值全部小于5.6,最小pH值为3.71,平均pH值为4.26,降水中主要酸性物质是硫酸,而硝酸则占次要地位;云雾水组成高于降水,且酸度强于降水;对不同相态降水的比较表明,固相降水组成比雨水高2～6倍,但Ph值比雨水高0.6倍。根据研究结果推测,降水酸化是局地大气污染物的清除与酸性物质长距离输送共同作用的结果。     

庐山酸性降水的化学特征及致酸因子研究

为了解庐山降水的化学特征和酸化趋势,于2011年夏季及2012年春季在庐山进行降水采集,对降水的p H、主要阴阳离子和有机酸进行分析。结果表明,酸性降水出现频率为100%,p H均值为4.44。降水中SO_4~(2-)、NH_4~+、NO_3~-和Ca~(2+)占总离子的70.1%,降水酸度主要贡献为H_2SO457%、HNO_325%及有机酸19%。降水的相对酸度较高,在2011年夏季和2012年春季分别为0.47和0.32。而SO_4~(2-)/NO_3~-则分别为2.28和2.63。相对于1993年春季,庐山降水酸度趋于降低,SO_4~(2-)、Ca~(2+)浓度水平下降明显,而NH_4~+、NO_3~-略有升高,HNO_3对酸度的贡献增加,降水已由硫酸型污染转成混合型污染。相对于国内其他背景站点,庐山降水酸度较高,但总离子浓度水平较低,因此庐山作为研究中国东南酸雨区的背景站点具有一定的科学意义。     

云下洗脱-Eulerian模式

在Eulerian模式中,在大气氨浓度大于硝酸的条件下,简要讨论了各种污染物对雨水组成的影响.结果表明,在本文考虑的情况下,氨对SO_2气体洗脱和SO~(2-)形成的影响最大,且能抑制雨水的酸化;过氧化氢的作用略小于氨.气溶胶对雨水SO_4~(2-)浓度的贡献小于气体.云下H_2O_2和O_3氧化能力的大小取决于雨水的pH、降落距离和各自的浓度.在雨水pH高,降落距离短和各自浓度小时,O_3的氧化能力大于H_2O_2,反之则H_2O_2大于O_3.对韶关降水酸化的模拟表明,考虑气体污染物补充机制的Eulerian模式可以较好地模拟现场降水酸化过程.     

杭州市2006-2015年大气降水酸度特征及化学组成分析

对杭州市2006-2015年大气降水监测数据进行统计分析,结果表明:杭州市降水p H年均值及酸雨率整体呈好转趋势,p H年均值2015年最高,为4.91;酸雨率2014年最低,为56.5%。表明杭州市依然属重酸雨区。降水主要离子平均当量浓度所占比例SO_4~(2-)>NH_4~+>Ca~(2+)>NO_3~->CI~->Na~+>K~+>Mg~(2+)>F~-。其中SO_4~(2-)、NH_4~+、Ca~(2+)、NO_3~-4种主导离子平均当量浓度所占比例总和为81.3%。四季中冬、春季节降水中各种离子的浓度较高,降水酸度也大,酸雨率也高;秋季次之;夏季各种离子的浓度最低,降水酸度也最小,酸雨率最低。SO_4~(2-)/NO_3~-呈稳定下降趋势,SO_4~(2-)浓度下降,NO_3~-浓度略有上升但变化不大,表明杭州市酸雨类型经历了从硫酸型或燃煤型到混合型的过渡过程,氮氧化物对大气污染的贡献率正越来越高。     

西南喀斯特农业区大气降水化学及硫同位素组成特征

西南酸雨区属于中国重要的酸雨区,为了理解其中喀斯特农业区酸雨成因及其变化趋势,本研究于2016年5月至2017年9月在中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站进行了大气降水采集(n=147),分析了其水化学成分和硫酸盐硫同位素组成(δ~(34)S-SO_4~(2-))。结果表明,研究区内710%的降水为非酸性雨水(pH56),降水中SO_4~(2-)和Ca~(2+)为主要离子,分别占总阴、阳离子浓度的781%和566%。与研究区2008年降水中硫酸盐浓度(加权平均浓度为1406μmol/L)相比,本次采样期间降水中SO_4~(2-)浓度(加权平均浓度为989μmol/L)显著降低。在研究期间,降水δ~(34)S-SO_4~(2-)为-65‰～212‰,加权平均值为13‰±62‰,与贵阳2008～2009年降水δ~(34)S-SO_4~(2-)(平均值-28‰±14‰)相比有所升高,说明研究区降水硫酸盐中来自工业燃煤排放的贡献降低。研究区降水化学组分和δ34S-SO_4~(2-)均受到降雨量的影响,随着降水量减小,SO_4~(2-)浓度升高,δ~(34)S-SO_4~(2-)则下降,工业燃煤对雨水中硫酸盐的贡献也增加。西南喀斯特农业区大气硫酸盐沉降介于城市和森林之间,季节变化明显,受控于工业燃煤排放和生物成因硫释放。该研究表明优化产业结构,降低工业燃煤,可进一步优化大气环境。     

对雨水中钙和镁测定的讨论

钙是雨水中主要的阳离子之一,它对降水中的酸性物质起着重要的中和作用,是大气降水中主要监测的阳离子。镁在雨水中的浓度比钙低。雨水中钙和镁浓度的测定不仅与实验室内的测试有关,且与实验室外的样品采集等工作密切相关。本文拟在对雨水样品采集与处理方面进行讨论。     

徐州市大气降水化学特征分析

本文根据徐州市1985—1989年的大气降水监测数据初步分析了大气降水的化学特征,徐州市大气降水中主要离子为SO_4~(2-)、NH_4~+、Ca~(2+)。SO_4~(2-)高值出现在冬季,NH_4~+高值出现在夏季,K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)值均出现在春季。年酸雨频率与年降水量有较好的相关性,酸雨频率和酸雨量都是冬、秋两季高,夏季低,雨水的酸性主要是受大气中SO_2、NO_x污染的结果。     

硫化物碘量法除SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)干扰的方法

本方法存硫化物碘量法的基础上,将含有SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)的硫化物待测样品通过酸化—吹气法处理后,加入甲醛溶液与吸收液中的SO_3~(2-)干扰组分反应生成稳定的羟甲基磺酸,隐蔽SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)(酸化—吹气时转化乃SO_3~(2-)进入吸收液)干扰。再按碘量法测定,达到消除SO_3~(2-)、S_2O_3~(2-)干扰的目的。对加干扰标样进行测定,效果良好,与原方法比较相对误差一般<1%,回收率可提高2～5%。     

长江源区大气降水化学特征及离子来源

基于长江源区冬克玛底流域2013年6～9月采集的64个降水样品,分析了降水的pH值、电导率及离子浓度特征,并应用因子分析、相关分析、富集因子及后向轨迹法,讨论了降水离子主要来源及其与大气环流的联系.结果表明,长江源区冬克玛底流域降水pH值变化范围为5. 26～9. 25,加权平均值为6. 70;电导率变化范围为0. 23～28. 70μS·cm-1,加权平均值为3. 45μS·cm-1,低于瓦里关全球大气本底站降水电导率;总离子浓度变化范围为7. 0～376. 9μeq·L-1,平均总浓度仅为40. 8μeq·L-1;各离子加权平均浓度大小顺序为:HCO_3~- NH_4~+ Ca~(2+) NO_3~- SO_4~(2-) Na~+ Cl~- K~+ Mg~(2+); HCO_3~-、NH_4~+、Ca~(2+)和NO_3~-是降水中的主要离子,占总离子浓度的74. 75%;相对酸度(FA)分析表明,有97. 8%的降水酸度被碱性物质中和,同时中和因子(NF)分析表明NH_4~+和Ca~(2+)对降水酸性的中和起主导作用;研究区降水离子主要来自陆源的贡献,而来自海源的输入则相对较少;结合气团的后向轨迹分析发现,不同来源的总离子浓度差异明显,其加权平均浓度大小顺序为:局地源西风源季风源,表明不同的大气环流背景和气团来源对降水化学组成具有重要影响.长江源区大气降水受人类活动影响较小,其降水化学特征一定程度上可以代表偏远地区的大气质量状况和本底值.研究结果能够为长江源区水质的保护以及为评估人类活动对该区域大气环境的影响提供科学依据.     

黄海及东海海域大气湿沉降(降水)中的营养元素

于2000、2001两年在黄海的千里岩岛和东海的嵊泗群岛两个采样点共采集了160多个降水样品,测定了pH值和营养盐组份(NH4^ ,NO3^ ,NO2^ ,PO4^3,SiO3^2 )的含量。结果表明,降水样品中营养元素的浓度有明显的季节变化,冬季的浓度高于夏季。千里岩降水中的营养元素的浓度普遍比嵊泗群岛高,尽管降雨量千里岩岛小于嵊泗群岛,千里岩大气降水中营养元素的月沉降通量仍大于嵊泗群岛。两个采样点的大气降水中的N／P值远高于海水中的值,表明大气湿沉降对这些海域的海洋生产力和营养元素的生物地球化学环境起着十分重要的作用。     

重庆地区云水化学特性年际变化

重庆地区云水、雨水取样和化学分析结果表明,1989年与1985年相比较,市区雨水酸度变化不大,郊区(白市驿)雨水酸度略有增加;全地区云水酸度变化很大,1985年pH为6.15,1989年pH为4.56.化学组分分析表明,云雨水酸度增加,主要是水中酸性离子(SO_4~(2-),NO_3~-)浓度增加,碱性离子浓度减少造成的,并与大气质量变化,即SO_2浓度增加和飘尘量减少相对应.     

云冈石窟大气细颗粒物水溶性离子污染特征

为了解大同云冈石窟景区大气PM_(2.5)浓度及PM_(2.5)中水溶性离子污染特征,分别于2012年12月16-22日、2013年7月3-6日、10月28-31日、2014年4月13-18日使用中流量大气PM_(2.5)采样器在景区内两采样点共采集PM_(2.5)样品42个,运用称重法计算大气PM_(2.5)质量浓度,使用离子色谱仪测定了PM_(2.5)中Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、NH_4~+、F~-、Cl~-、NO_3~-和SO_4~(2-) 9种水溶性无机离子含 量。结果表明:采样点大气PM_(2.5)质量浓度介于28.1～q257.8μg/m~3。20#石窟采样点大气PM_(2.5)浓度均值普遍高于研究院采样点,与石窟前人类活动较多有关。所测离子中二次离子SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+所占比重较大,三者结合方式主要为(NH_4)_2SO_4、NH_4HSO_4、NH_4NO_3。除10月外,其它采样期内[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]比值均小于1,景区周围固定源对大气二次颗粒物的影响大于移动源。     

宝鸡市春季PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2污染现状分析

收集PM_(2.5)实时监控网提供的2015年春季宝鸡市大气污染物浓度的实时数据,分析宝鸡市各监测点大气污染物PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2的日均值和月均值浓度变化特征以及各污染物的负荷系数。结果表明:各监测点大气污染物月平均浓度3—5月呈下降趋势,但整体的空气质量状况有待进一步提高;宝鸡市大气颗粒物呈区域性污染,各监测点之间的差距较小,而污染气体SO_2和NO_2具有点状污染特征;4种主要的大气污染物中,PM_(2.5)和PM_(10)的贡献率超过一半以上,但SO_2和NO_2同样不可忽视。     

北京市典型区域夏季降水及其对大气污染物的影响

通过采集北京市典型区域2015年夏季大气降水样品,分析研究了大气降水的理化特性,典型降水过程化学组分的变化特征、成因以及对大气污染物的影响.结果表明,北京市典型区域夏季降水pH值范围为5.15~7.34,雨量加权平均值为6.21,酸雨率极低.降水中污染元素Cd、Ca和Mn呈现中度富集,Cu、Zn、Pb和S呈现严重富集;Ca和S是降水中主要污染元素,分别占总污染元素浓度的45.43%和43.93%,Zn、Mn、Cu、Pb和Cd是降水中主要重金属污染元素,占总污染元素浓度的1.32%.降水速率不同的降水对大气污染物的影响作用也有所不同.降水速率较大的降水对PM_(2.5)的清除作用较小,对SO_2、NO_2和O_3的清除作用较大,且影响机制表现为4个重要过程:大气污染物的清除、累积、累积和清除、清除.降水速率较小的降水主要以云内雨除为主,对PM_(2.5)、SO_2、NO_2和O_3的云下清除作用较小,且影响机制表现为:污染物的清除、清除和累积、累积、以及清除为特征的4个重要过程.降水速率较大的降水对大气污染物的清除作用大于降水速率较小的降水.     

西安地区大气降水化学组成特征与物源分析

于2007年1月至2008年1月间,系统采集西安市区及咸阳郊区大气降水样品70个,对其主成分进行了分析,以期获得大气降水组成特征及其物质来源信息。研究结果显示,Ca2+是最主要的阳离子,分别占西安和咸阳降水中阳离子总量的77.4%和79.6%,其次是Na+。SO42-是最主要的阴离子,分别占西安和咸阳降水中阴离子总量的83.2%和81.4%,NO3-次之。两地降水中各组分含量年内变化趋势具同步性,均显示冬季远高于夏季的特征,且西安降水中各组分含量均高于咸阳。说明两地降水化学组成具同源性,咸阳大气污染物主要来自西安大气污染物的扩散。海相贡献比例计算结果显示,两地降水中SO42-和Ca2+海相输入比例很小,SO42-主要来自工业生产释放的SO2,而雨水中高浓度的Ca2+和Mg2+则是由于酸性物质对大气颗粒物的强化溶解造成。西安和咸阳雨水SO42-/NO3-值分别为12.89和11.11,属于燃煤型大气污染。     

山西省SO_2时空变化特征及影响要素分析

以山西省各环境监测站点的SO_2浓度日均值为数据基础,结合风速、降水量、气压、气温、人均GDP、原煤产量、工业产值、火力发电量、NO、O_3、CO等自然、人文相关指标,利用空间插值和主成分分析法对SO_2时空变化进行解析。结果表明:1) 2015年1月—2018年12月山西省SO_2浓度整体较高,年均分别为61,66,56,32μg/m3,平均每年下降13μg/m3。季节变化呈"冬春高,夏秋低"的变化趋势。月变化呈"U"形,7—8月空气质量均>20μg/m3。2)空间分布结果显示为"中南高,北部低",其中晋中市、临汾市、太原市污染较为严重,平均每年下降13,19,23μg/m3,超标日数主要集中在晋中市。3)主成分分析表明,SO_2浓度为7. 27～14. 9μg/m3,其中降水和风速对其贡献度最大,且随着浓度的增加其影响力逐渐减小。风速、降水、温度为影响山西省SO_2浓度时空变化的自然因素,人均GDP、工业产值、火力发电量为主要的人为因素。时空变化及影响要素分析表明:污染物主要集中于经济水平相对较高、工业发展速度较快和人口相对密集地区,人类活动对SO_2浓度贡献度较大,但气象要素对污染物时空变化和位移影响不可或缺,其中风速和降水对大气中的SO_2等污染物抑制性较强。