辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系

为了解辽宁省背景地区降水化学特征及其与大气传输的关系,于2007年2月─2008年1月在辽中县水文监测站进行了降水化学特征观测,测量项目包括降水pH,电导率和离子浓度. 观测期间降水pH为3.4～7.3,降水量加权平均值为4.6,整体呈酸性. 降水中主要阴离子为SO₄2-和NO₃-,浓度分别为154.3和53.4 μeq/L,二者占阴离子总量的76.8%; 主要阳离子为NH₄+和Ca2+,浓度分别为124.6和89.2 μeq/L,占阳离子总量的70.6%. 利用后向气流轨迹分析了降水气团来源对降水化学的影响,结果表明:在辽宁省及周边地区的局地气团影响下,降水中离子浓度最高;而在起源于东亚地区,经朝鲜半岛到达的南-东南气团影响下,降水次数虽最多,但离子浓度最低.      

泰山降水化学及大气传输的研究

为了解泰山降水的化学组成特征及其来源,于2004年7月至12月间在泰山上采集了23场降水样品,进行了pH值、电导率的测定、主要水溶性阴阳离子的分析以及每场降水的后推气流轨迹分析.结果表明,降水pH的雨量加权均值为4.74,电导率的雨量加权均值为2.26mS·m-1,泰山降水已受到酸性污染;降水中浓度较高的阳离子是NH4 和Ca2 ,雨量加权均值浓度分别为50.62和29.04μeq·L-1,浓度较高的阴离子是SO42-和NO3-,雨量加权均值浓度分别为70.32和23.44μeq·L-1;SO42-/NO3-、NH4 /Ca2 当量浓度比的平均值依次为3.41、2.13.对降水的化学组成作了相关性分析,发现NH4 、Ca2 、SO42-、NO3-浓度之间具有很好的相关性;通过气流轨迹分析发现酸性最强的降水气团来自于我国的南部地区或沿途经过华东地区,离子浓度最高的降水气团来自于我国的北部地区或欧洲大陆,来自东亚地区的降水气团的离子浓度最低.     

大气颗粒物和降水化学特征的相互关系

分别于2007年在泰安市郊区和深圳市郊区采集了大气颗粒物并同时对降水进行了分级采样,通过降水过程中降水化学特征的变化和降水前后颗粒物浓度和化学组成的改变,讨论了云下冲刷过程中大气颗粒物对降水化学组分的贡献和降水对颗粒物的去除作用.泰安降水雨量加权pH为5.97,总可溶解离子浓度为1 187.96μeq.L-1,PM10的质量浓度为131.76μg/m3,PM2.5为103.84μg/m3.深圳降水雨量加权pH为4.72,总可溶解成分离子浓度为175.89μeq.L-1,PM10的质量浓度为56.66μg/m3,PM2.5为41.52μg/m3.泰安和深圳降水过程中pH和离子浓度都逐渐降低,冲刷过程主要是中和作用.泰安和深圳降水中Na+和Ca2+的去除效率较高,NH4+和NO3-去除效率较低.两地降水化学性质的差别取决于云水酸度、大气颗粒物性质和大气中酸碱性气体差别的共同作用.降水对大气颗粒物质量浓度、离子组分和元素组分都有显著清除作用.     

上海金山区酸雨分布特征及降水酸度主控因子探讨

依据上海金山区2006-2010年降水监测数据,分析了该地区降水pH年均值、酸度及酸雨频率的分布特征,并对降水化学组成及各离子间的相关性进行了分析。结果表明,2006-2010年金山区降水的酸化及酸化频率较高,pH均值为4.24,酸雨频率为86.4%。降水主要离子为SO42-、NO3-、NH4+、Ca2+和Na+,上述5种离子占降水离子总浓度的87.8%,主要酸性离子SO42-、NO3-与阳离子NH4+、Ca2+和Mg2+均具有较高相关性。通过对降水酸度主控因子的探讨发现,主要致酸物质为SO42-,但NO3-对降水酸度的影响越来越大,碱性物质中和作用中起主导地位的是NH4+,雨水酸化的最主要来源为人为污染源。     

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.     

青藏高原纳木错湖水主要化学离子的时空变化特征

为揭示青藏高原纳木错湖水化学离子的时空变化特征、来源以及主要控制因子,于2006～2010年连续定点(30°47.27’N,90°58.53’E,4 718 m a.s.l.)采集近岸表层湖水样品;于2009年8月采集湖心区剖面样品;于2010年10月采集湖心区剖面样品及表层湖水样品;对其主要化学离子进行分析.结果表明,纳木错湖水中主要阳离子为Na+,主要阴离子为HCO3-.绝大多数离子浓度在季风期较高(6～9月),而非季风期尤其是封冻期(1～4月)偏低;Ca2+浓度的变化则相反,即封冻期较高,而非封冻期较低且变化较小.对垂直剖面湖水分析表明,在湖水垂直结构稳定的非季风期(如10月),除Ca2+浓度随深度无显著变化外,其他离子浓度随深度增加而增大.纳木错湖水主要离子来源于入湖河水的贡献;影响离子时空变化的因素包括蒸发、降水、pH值等,其中蒸发是最主要的影响因素,它造成湖水Na+浓度不断升高而Ca2+浓度降低.     

中国降水酸度和离子浓度的时空分布

1991～1995年在全国进行了酸雨观测,建立了覆盖全国的具有区域代表性的酸沉降监测网,含271个测站?降水的pH值和电导率在现场采样后立即测量,降水样品的化学分析则在实验室里进行?主要离子SO2-₄,NO-₃,NH+₄,Ca2+浓度的加权均值分别为125.86,19.96,67.89和80.41μeq/L?由离子浓度地理分布图看出,这些离子浓度地理分布状况因离子而异?值得注意的是降水中SO2-₄和NO-₃浓度,北方非酸雨区甚高于南方酸雨区,这说明降水的酸度并不简单地决定于降水中SO2-₄和NO-₃的绝对浓度,而决定于这些离子对于Ca2+和NH+₄的相对浓度?发现了降水年均pH值低至4的一些地区,此值可能是目前世界年降水酸性最强的地区?文中还对代表性地区1986～1993年降水化学特征进行了分析,结果表明降水的酸度仍在升高?      

厦门市春季地面降水的物理与化学特征

1993年3月25日～4月8日,在厦门市后坑村完成了一次降水的物理与化学同步联合观测,分析了降水样品的pH值和离子化学组成?结果表明厦门市后坑村春季降水已被酸化,降水pH加权平均值是4。22?降水中主要离子是NH+4,Ca2+和SO2-₄?厦门市后坑村酸雨是硫酸型的,是由煤烟型大气污染造成的?降水的雨滴谱类型随雨强变化而不同,小雨时是单调递减型,雨强增大时,雨滴谱出现峰值?      

沧州市大气降水化学特征分析

为了解沧州大气降水化学特征,于2009年4-11月采集了沧州大气降水样品,测定了pH值、电导率和主要离子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3-和SO42-)浓度。结果表明,观测期间降水pH值为4.18~7.30,降水量加权平均pH值为5.23,降水酸化频率为34%;电导率值为18.5~245.0μS/cm,降水量加权平均电导率值为39.2μS/cm;降水主要离子加权平均浓度为641.36μeq/L;降水中主要阳离子成分是NH4+和Ca2+,降水量加权平均浓度分别为191.06和96.81μeq/L,分别占到阳离子总量的53%和27%;阴离子主要成分是SO42-和NO3-,降水量加权平均浓度分别为175.05和58.19μeq/L,分别占到阳离子总量的63%和21%。降水中[SO42-]/[NO3-]值为3.01,仍属于硫酸型降水,但酸雨类型逐渐由硫酸型向硫酸-硝酸混合型过渡;[NH4+]/[Ca2+]值为1.97,NH4+对降水酸度的中和作用要大于Ca2+;NH4+、SO42-和NO3-等二次组分占到降水中主要离子总量的66%,表明二次污染比较严重。降水离子相关分析表明,SO42-、NO3-、Ca2+、NH4+的相关性较好,SO42-和NO3-的相关系数为0.732,NH4+与SO42-(R=0.540)、NO3-(R=0.628)的相关系数分别大于Ca2+与SO42-(R=0.532)、NO3-(R=0.410)相关系数。气流轨迹分析表明,研究区降水主要受到5类气团影响,不同气团影响下,降水pH值、电导率和离子组成存在差异。     

典型西南岩溶区工业城市降水酸化缓解原因探究——以柳州市为例

利用柳州市环境保护监测站2013—2017年大气降水监测数据,分析近年来柳州岩溶区工业城市降水酸化缓解原因,并对离子来源进行探究.结果表明:①统计柳州近5年的降水pH值发现研究区降水酸化问题有了明显的改善,同时具有季节性差异,春冬季降水酸化相对夏秋季较重.②通过分析降水中主要离子组成及变化特征、计算中和因子(NF)和相对酸度(FA)发现,降水中主要离子浓度出现减少趋势,酸化类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,且99.97%的酸性离子被NH~+_4、Ca~(2+)等离子所中和,所以得出酸性物质的减少和碱性离子的中和作用可能是降水酸化改善的重要因素.③采用Hysplit模型对研究区降水酸化较严重的2016年(共60场)的降水水汽来源进行后向轨迹追踪及聚类分析,显示降水离子组成与浓度不仅与当地污染源有关,还与来自大陆内部西北和西南远距离物质输送有关.上述结果指示由于喀斯特化学风化作用、柳州市严格执行环保规定、大环境改善导致远程传输污染减弱等原因使得柳州市降水酸化情况得到极大改善.此外值得注意的是柳州市酸雨类型逐渐向硫-硝酸混合型过渡,指示随着工业污染的控制得到减弱,日益增长的机动车尾气排放或许成为研究区下一步治理重点方向.     

浦口地区气溶胶和气象条件的关系

分析了浦口地区同步观测的大气气溶胶和气象资料,得到了浦口地区气溶胶与风向,风速、降水等气象要素关系密切。在偏东风期间,浦口地区的气溶胶主要来自于高架源排放的污染物的输送和扩散。      

2012年-2016年乐亭酸雨变化特征及影响因素分析研究

利用2012年-2016年乐亭国家基本气象站气象观测资料,分析了乐亭酸雨变化特征和降水量、风向、风速等气象因素对酸雨的影响.结果表明:年平均降水pH值和年酸雨频率呈下降趋势、平均K值呈上升趋势;秋季酸雨程度在四季中最严重,平均pH值为4.50,酸雨频率为38.4%;月平均pH值和酸雨频率呈现波动;酸雨平均pH值随降水量的增加而下降,酸雨频率随降水量的增加不断上升;月平均风速越大,月平均pH值越大,酸雨频率越小;酸雨发生时地面主导风向为NE、ENE、E,与上游地区燃煤型钢铁企业有一定关系.     

风域视角京津冀生态廊道空间格局识别

在风域视角下,分析大尺度生态廊道形成的关键因子,构建最小累计阻力模型和通风效益评测模型,以京津冀为研究区,利用气象、遥感及其他基础地理数据等,阐述研究区近地面风场特征,识别区域内生态廊道空间格局,结果表明：研究区全域近地面多年平均风速为2.07m/s.冬季,研究区多年平均风速呈张家口坝上—北京—天津沿海高两侧低格局,主导风向为偏北风;夏季,多年平均风速呈现西北部和东南部高,中东部和西南部低的格局,主导风向为偏南风.冬季,在研究区筛选出34个社会经济源地,识别出5条一级生态廊道,走向从西北向东南或从北向南,7条二级生态廊道,走向主要从西向东;夏季,在研究区筛选出68个生态源地,识别出5条一级生态廊道,走向从东南向西北或从南向北,6条二级生态廊道,走向主要从东向西.合并精简冬夏连通性能较好的生态廊道,优选出5条一级生态廊道,总长度3073.04km,以南北向为主,5条二级生态廊道,总长度1582.06km,以东西向为主,初步形成京津冀“五纵五横”生态廊道格局.     

河北省边界层气象要素与PM2.5关系的统计特征

为了研究河北省边界层气象要素与PM_2.5的关系,综合利用常规气象探测资料、逐小时地面自动站气象观测资料、环境监测站逐小时AQI及ρ(PM_2.5)资料等进行了统计分析.结果表明:①冬季海平面气压低于1 030 hPa、24 h变压为-3.0~-2.0 hPa、地面相对湿度高于60%、露点温度高于-10 ℃时发生全省性重污染天气的可能性较大;而海平面气压高于1 040 hPa、24 h变压在4.0 hPa以上、地面相对湿度低于40%、露点温度低于-10 ℃时,有利于清洁天气的出现.清洁天气下边界层的盛行风向多与冷空气活动有关;污染天气下盛行风向有区域性差别,边界层小风(<3.0 m/s)的风速频率高于90%. ②过程雨量达到中雨及以上量级的降水对PM_2.5具有较明显的清除作用,中雨量级降水对PM_2.5清除速率约为2 h,但优良空气质量持续时间短,平均为15 h;大雨及以上量级的降水对PM_2.5清除率达67.8%,并且优良空气质量可以持续27 h. ③与降水相比,风对PM_2.5的清除作用更为显著.较强偏南风对空气质量有一定改善,但优良空气质量仅持续16 h;大于3.0 m/s的系统性偏北风对PM_2.5清除率高达85.1%,优良空气质量持续长达32 h,空气质量的改善最为彻底.研究显示,PM_2.5与边界层气象要素关系紧密,不同级别的风和降水对PM_2.5的清除程度存在显著差异.      

雅鲁藏布江河水氢氧同位素时空变化特征

为揭示流域内水汽循环过程变化规律、揭示河水稳定同位素与气象要素及海拔之间的关系,2018年先后采集雅鲁藏布江干流丰、平、枯,水期水样90个,对河水的氢氧同位素组成进行了分析.结果表明：利用δ¹⁸O与纬度和海拔定量关系模型研究了雅江流域降水氢氧同位素空间变化特征,发现降水中δ¹⁸O值变化呈现东西部（雅江上、下游）高中部（雅江中游）低的趋势;建立了雅江丰、平、枯水期河水氢氧同位素方程,研究发现δD与δ¹⁸O的线性方程斜率低于中国大气降水线,河水δD与δ¹⁸O有一定的季节性特征,其受大气降水的影响较大,且丰水期较平水期以及枯水期相比更为明显;雅江河水中δ¹⁸O空间特征表现为,从上游至下游整体表现出先降低再升高的变化趋势.南北空间上表现为河水δD-δ¹⁸O从南至北逐步增高的趋势.δD-δ¹⁸O值与海拔高度具有较弱的负相关关系;受地表蒸发分馏、降水云团迁移以及流域岩石风化的影响,雅江河水d值季节性、空间性变化明显.     

基于高分辨率MARGA数据分析石家庄PM2.5成分谱特征

利用MARGA离子在线分析仪ADI 2080于2014年8月21日~9月23日在石家庄市气象局楼顶开展了PM2.5组分连续观测试验,结合气象、环境监测资料对其进行了相关分析,结果表明:8种气溶胶水溶性离子质量浓度总和与石家庄市PM2.5浓度保持高度一致,二次离子SO42-、NH4+、NO3-占水溶性离子总和的88.4%,是石家庄PM2.5的主要组分,SO42-质量浓度在水溶性离子中所占比例最大,随气温的升高而增加,随湿度的增大有所下降,NO3-则相反,随湿度的增大所占比例增加明显;能见度随水溶性离子质量浓度增加呈幂函数快速下降,二次离子SO42-、NH4+、NO3-质量浓度与盛行风向和工业区布局、太行山地形有关,浓度最大的风向为东北风,最小的为偏西风;SO42-、NO3-的气态前体物SO2、NO2气相、液相转化率SOR、NOR均随着湿度增大而增大,SOR与湿度关系更密切,NOR受辐射影响日变化呈单峰型;Ca2+做为建筑材料的标识元素,干燥的晴天及偏西风影响下质量浓度较大,在该种天气型下需注意控尘.     

不同天气系统影响下广东省酸雨特征对比分析 ——气象场数值模拟

运用WRF模式对3种不同天气系统(冷锋,低压槽以及台风)造成的广东省酸雨个例进行数值模拟,结合实际测站资料对酸雨分布特征及影响酸雨过程的风场、湿度场以及温度场进行分析.结果表明个例中酸雨主要分布在珠江三角洲区域以及重工业区韶关.不同天气系统影响下的降水酸度略有不同,台风个例降水pH值最高(5.81),其后依次为低压槽降水(5.60)及冷锋降水(5.40). 冷锋降水个例中酸雨的分布及变化主要受风速,风向,相对湿度及逆温的影响,低压槽和台风降水个例中的酸雨分布及变化主要受降水量和风速的影响.风速和降水量的增加有利于缓解降水的酸度,而逆温层的存在及不同风向的辐合作用有利于降水酸度的增加.     

内蒙古夏季大气降水同位素特征及影响因素

为探明内蒙古地区夏季大气降水中δD和δ¹⁸O组成特征及其对气象因子变化的响应关系,于2017~2019年夏季采集了内蒙古阿拉善左旗、呼和浩特市市区、正蓝旗、克什克腾旗（达里湖）、通辽科尔沁左翼中旗和呼伦贝尔新巴尔虎右旗（呼伦湖）等6个区域共计82次大气降水样品,结合来自全球降水同位素观测网（GNIP）的包头、张掖等6个区域大气降水样品中δD和δ¹⁸O数据,分析了内蒙古地区大气降水中δD和δ¹⁸O变化的区域差异及其主要影响因素,结果表明：内蒙古局地大气降水中δD和δ¹⁸O值存在自西向东不断偏负的趋势,其中呼伦贝尔新巴尔虎右旗大气降水中δD和δ¹⁸O值最偏负;相对地,西部阿拉善左旗大气降水中δD和δ¹⁸O值最偏正;内蒙古地区局地大气降水线斜率和截距同样表现出自西向东逐渐偏正的变化趋势,显示二次蒸发作用的影响逐渐下降,且局地蒸发水汽团对西部地区大气降水影响明显,如位于西风环流影响区的阿拉善左旗等区域局地蒸发气团占到8月部分单次大气降水来源水汽团的100%,而7月份,东亚夏季风环流对内蒙古局地大气降水的影响最为明显;整体上,虽然区域大气湿度变化引起的二次蒸发是影响内蒙古局地大气降水过程的一个关键因素,不过大气降水量对夏季大气降水稳定同位素组成的影响最明显.即西风环流影响区大气湿度变化对氘盈余指数d值的影响程度明显强于东亚夏季风区大气湿度变化的影响,而东亚夏季风环流影响区大气降水量对d值的影响程度则相对明显.     

Characterization of precipitation in the background of atmospheric pollutants reduction in Guilin: Temporal variation and source apportionment

Rainfall samples were collected from three observation sites in Guilin from 2013 to 2017, and the chemical composition characteristics of precipitation and the contribution made by different ion sources were analyzed when atmospheric pollutants levels were reduced. The results showed that acid gas emissions and atmospheric pollutant concentrations continued to decline during the study period. However, the change in the volume-weighted mean pH at the three sites suggested that acid rain pollution was not alleviated and began to deteriorate after 2015. The continuing downward trend for alkaline neutralizing ions (Ca²⁺, NH₄⁺) in precipitation indicated that the reduction in alkaline neutralizing substances in the atmosphere was an important factor that led to the deterioration in acid rain across Guilin. The principal component analysis and spearman correlation analysis indicated five sources of ions in precipitation. Quantitative assessment of these five sources indicated that fossil fuel combustion contributed the most ions concentration in precipitation at the three sites, followed by agriculture, terrestrial (crustal) sources, marine sources, and biomass burning. Long-distance airflow might affect the acidity, the electrical conductivity (EC), and ion concentrations in precipitation across Guilin. The airflow trajectory from the west and southeast directions corresponded to higher acidity and ion concentrations. According to the current air pollution control strategy planned by Guilin, reducing atmospheric coarse particles and NH₃ at the same time may potentially lead to further deteriorations in acid rain contents. Therefore, Guilin needs to develop more reasonable pollution prevention measures that synergistically control atmospheric pollutants and acid rain pollution.     

北京市冬季气象要素对气溶胶浓度日变化的影响

对2004年1月1—15日北京气溶胶浓度与相对湿度、气压、风速、风向等气象要素的平均日变化进行分析,结果表明:北京冬季ρ(PM₁₀₎日变化明显,受气象要素的日变化影响. ρ(PM₁₀₎与相对湿度和气压呈正相关性;风速对ρ(PM₁₀)的日变化影响明显,09:00—18:00风速和ρ(PM₁₀₎变化趋势一致,呈正相关性,其他时间则呈负相关性; 风向对粗、细粒子的数浓度影响不同,细粒子数浓度在偏东风时大,西、西南风时小,而粗粒子则相反;粗、细粒子的数浓度日变化受气象要素的影响程度不同,相对于粗粒子,细粒子数浓度更易受气象要素日变化的影响.