祁连山东段降水的水化学特征及离子来源研究

我国西北地区深处内陆,水汽经过长距离输送才可以到达,降水量少且变率大,与季风区降水有很大不同.运用因子分析法、富集因子法、后向轨迹分析法,对2013-05-01~2014-07-11连续收集的降水主要离子进行分析,研究了祁连山东段降水的水化学特征及离子来源.结果表明,祁连山东段降水电导率值的变化范围在29.20~892.00μS·cm-1之间,p H值在7.02~8.89之间,降水电导率受碱性元素控制,为弱碱性水;降水中阳离子浓度大小排序为Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+NH_4~+K~+,阴离子浓度大小排序为SO_4~(2-)Cl-NO_3~-,降水为SO_4~(2-)-Ca~(2+)型;降水中K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、NH+4、Cl-、NO_3~-、SO_4~(2-)浓度在秋季最高,Na+浓度在冬季最高;降水中的Na+和Cl-主要是海源贡献,但Na+在冬季也有陆源贡献,Cl~-在秋季有人为源的影响,K+、Mg~(2+)、Ca~(2+)主要是陆源贡献,Mg~(2+)在冬季有人为源的影响,NO_3~-和SO_4~(2-)主要是人为源的贡献;降水中离子来源的水汽输送有西北、北方、北方+东南、西北+东南、西北+西南、西北+北方+东南路径,其中西北路径是最主要来源.祁连山降水中海源离子通过西风环流和季风环流长距离输送,陆源离子主要由中亚、新疆、蒙古高原的沙漠和戈壁提供,人为源离子主要与各路径上的城市污染和绿洲工、农业生产有关,而降水中离子含量多少受各天气系统的强弱变化影响.     

祁连山中段降水化学的环境意义研究

运用相关分析、趋势分析、富集因子法、海盐示踪法和HYSPLIT模型,对2012-07-23~2013-11-12祁连山中段葫芦沟流域降水常量离子的化学特征分析表明,降水中离子浓度大小顺序为Ca2+>SO2-4>Mg2+>Cl->Na+>NO-3>K+,其中SO2-4和Ca2+是高浓度离子,阳离子总浓度显著高于阴离子总浓度;降水电导率的变化范围为2.26~482μS·cm-1,平均值为41.9μS·cm-1;区域降水为SO2-4-Mg2+-Ca2+型,上述3种离子的浓度占离子总浓度的70%以上;就季节变化而言,降水离子在夏季呈最低浓度,而在冬、春季降水量小但离子浓度高,表现出典型的"碱雨"特征;中亚和我国西北干旱区随西风环流带来的区域陆源物质是化学离子的主要来源,人为污染源产生的气溶胶是次要来源;更重要的是,不同大气环流背景下降水离子浓度也呈现不同特征,主要表现为季风源降水、混合源降水(季风和西风的影响)和西风源降水,主要是由于不同大气环流条件下的降水淋溶过程及其强度所致.此外,降水离子浓度与降水量、风速之间的相关性反映了局地气候环境的影响.     

渭南市降水中常量无机离子特征及其来源解析

根据2011—2014年渭南市连续采集的117次降水样品中10种常量无机离子浓度(NH_4~+、Ca~(2+)、Na~+、K~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-、F~-、NO_2~-)的测试结果,运用趋势分析法和相关分析法分析了降水中常量无机离子的化学特征,并结合富集因子法及端源贡献法探究其来源.结果表明:研究时段内,渭南市降水中各离子浓度大小顺序为NH_4~+SO_4~(2-)Ca~(2+)NO_3~-Na+Mg~(2+)K+Cl-F-NO_2~-,主要阴离子是SO_4~(2-)和NO_3~-,共占阴离子总量的92.35%,主要阳离子是Ca~(2+)和NH_4~+,共占阳离子总量的86.17%;降水总离子年平均当量浓度为814.58μeq·L-1,表现出显著的季节差异,且呈现冬季秋季春季夏季,分析原因主要受排放源、气象因素、植被、降水量等因素影响;SO_4~(2-)和NO_3~-90%以上由人为源贡献,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来源于地壳风化,Na~+海盐源和非海盐源贡献约各占一半,K~+98.47%来源于生物质燃烧或地表岩石矿物风化等非海盐源,F-和NH_4~+则几乎全部由人为源贡献.     

海洋降水中无机离子浓度及湿沉降通量——中国海及西北太平洋降水的研究

于2016年春夏季搭载航次采集了黄、东、南海及西北太平洋的海洋降水,用离子色谱法测定了其中的Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Cl~-、NH_4~+、K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)离子浓度,并计算了其湿沉降通量及对海洋初级生产力的影响.结果表明,海洋降水样品主要受海洋影响,海盐离子浓度较高且不同海域主要离子类似;西北太平洋主要离子为Cl~-、Cl~-、SO_4~(2-)、Mg~(2+),黄海主要离子NO_3~-、SO_4~(2-)、Ca~(2+)、Cl~-,东海和南海主要离子均为Cl~-、Na~+、NO_3~-、SO_4~(2-).海洋降水中总离子浓度(mmol/L)的空间分布为西北太平洋(1.27)南海(0.53)东海(0.40)黄海(0.31).海洋降水中无机氮主要以硝态氮的形式存在,在气团由陆地向海洋传输的过程中,硝态氮在无机氮中的贡献也不断增加.Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、Na~+、NH_4~+、K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)的湿沉降通量[mg/(m~2·h)]范围分别是:3.47~451.43、0.60~49.36、1.13~124.02、0.0015~0.094、1.21~383.37、0.06~7.57、0.25~28.86、0.17~47.39和0.37~27.24.在靠近源区、降水量多的区域主要无机离子的湿沉降通量较高.估算结果显示,每小时降水所含氮磷可为各海域提供占初级生产力0.13‰~32.08%的新生产力.     

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。     

石羊河流域多水体酸根离子特征及影响因素

2014年7月~2015年6月在石羊河流域采集降水、地表水及地下水样品,使用离子色谱仪分析获取样品主要酸根离子含量,研究石羊河流域不同水体酸根离子特征、季节分异及其影响因素.结果显示：石羊河流域不同水体均呈弱碱性,酸根离子组成以SO₄^2-和HCO₃^-为优势离子,分别占酸根离子总量的38.68%和33.49%;不同季节水体酸根离子浓度差别较大,春季水体中酸根离子浓度最高,夏季最低,地下水季节变异小于地表水;地表水和地下水的酸根离子浓度都呈现出从上游到下游递增的规律,地表水酸根离子浓度大大低于地下水.碳酸盐的风化及蒸发岩溶解是酸根离子的主要来源,人类活动对石羊河流域水体已造成轻度污染.     

西安市大气降水污染和沉降特征及其来源解析

基于东亚酸沉降监测网(Acid Deposition Monitoring Network in East Asia,EANET)的湿沉降观测数据,分析了2000～2017年西安市大气降水化学特征、沉降特征以及潜在来源.结果表明,2000～2017年西安市降水pH和电导率的变化分别呈上升和下降趋势;大气降水中离子平均浓度大小依次为SO_4~(2-) Ca~(2+) NH_4~+ NO_3~- Na+ Cl- Mg~(2+) K+,其中SO_4~(2-)浓度占总离子的比值由2000年的38. 6%降低到2017年的27. 9%.近年来的SO_4~(2-)和NO_3~-的比值表明,西安市大气污染物排放类型有由燃煤型向混合型转变的趋势.近十几年来SO_4~(2-)的沉降量整体呈下降趋势,与Mann-Kendall检验所得结果基本一致.西安市大气降水中氮和硫的沉降量分别为16. 89 kg·(hm~2·a)~(-1)和33. 52 kg·(hm~2·a)~(-1),并且NH_4~+-N为西安市大气活性氮的主要沉降成分.机动车排放既是SO_4~(2-)的主要贡献者,又是NO_3~-的主要贡献者,对SO_4~(2-)和NO_3~-的贡献占比分别为15. 43%和72. 99%.对NH_4~+贡献最大的是农业源,占比达到75. 47%.     

沈阳市大气PM_(10)中水溶性无机阴离子的分布特征研究

2014年7月和12月分别对沈阳市大气污染物PM_(10)(可吸入颗粒物)进行采样分析,采样期内PM_(10)浓度全部超过国家一级标准,最大值超出国家二级标准3.3倍。用离子色谱法分析了PM_(10)中的水溶性无机阴离子,结果表明:4种阴离子浓度之和的变化总趋势为7月12月;各离子浓度的关系为SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-F~-,4种离子浓度均为冬季高于夏季;对PM_(10)及4种阴离子进行相关性分析,得出NO_3~-、SO_4~(2-)浓度与PM_(10)浓度呈显著正相关,是PM_(10)的重要组分,并通过NO_3~-与SO_4~(2-)的质量比得出沈阳市大气污染物中水溶性组分主要来自于固定排放源。     

2015—2019年昆明市大气降水变化趋势及离子特征研究

根据2015—2019年昆明市5个大气降水监测点的数据,从降水p H、降雨量、电导率、离子浓度年际变化及离子间的相关性等方面研究了昆明市大气降水变化趋势及离子特征,分析结果表明:2015—2019年昆明市尚未出现酸雨;除2019年外,其余4年的电导率呈下降趋势;降水无机离子中,SO_4~(2-)和Ca~(2+)浓度占比最大,SO_4~(2-)/NO_3~-呈下降趋势,表明昆明市的降雨类型由硫酸型逐渐演变为硫酸+硝酸的混合型; 2019年昆明市降雨中的SO_4~(2-)和NO_3~-的相关性较好,说明二者的前体物(SO_2和NO_x)有着共同的来源及在降水过程中有着相似的化学行为。     

苏州市PM2.5中水溶性离子的季节变化及来源分析

2015年在苏州市城区采集大气细颗粒物PM_(2.5)样品共87套,用重量法分析了PM_(2.5)的质量浓度,离子色谱法分析了颗粒物中F-、Cl-、NO_3~-、SO_4~(2-)、Na~+、NH_4~+、K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+),共9种水溶性无机离子.观测期间,苏州市PM_(2.5)的年均质量浓度为(74.26±38.01)μg·m-3,其季节特征为冬季春季秋季夏季;9种水溶性离子的总质量浓度为(43.95±23.60)μg·m~(-3),各离子的浓度高低顺序为NO_3~-SO_4~(2-)NH_4~+Na~+Cl~-K~+Ca~(2+)F-Mg~(2+);SNA(SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+三者的简称)是最主要的水溶性离子;SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+三者之间具有显著的相关性,它们在PM_(2.5)中主要是以NH_4NO_3和(NH_4)_2SO_4的结合方式存在.苏州市PM_(2.5)中水溶性离子的主要来源包括工业源、燃烧源、二次过程和建筑土壤尘等.     

贵州乌都河流域雨季河水水化学特征及其控制因素

乌都河是贵州西部典型的矿业型岩溶山地流域.对乌都河流域干流、支流、泉水和矿井水进行采样分析,通过Gibbs图、Piper图和数理统计分析等方法,研究了乌都河流域水化学特征及控制因素,并计算了不同因子对河水的贡献率.结果表明,乌都河流域水体pH值范围为7.87~8.52,均值为8.14;ρ（TDS）范围为135~243 mg ·L^-1,均值为191.7 mg ·L^-1.天然河水和泉水中阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主,水化学类型为HCO₃-Ca型;但受矿业活动影响后,部分支流河水中阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,水化学类型过渡为HCO₃ ·SO₄-Ca和HCO₃ ·SO₄-Ca ·Na型.乌都河流域河水离子组分受矿井水排放和阳离子交换作用、碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和农业施肥这4个因子的影响.矿井水中具有较高浓度的SO₄^2-和Na⁺,是乌都河支流河水中SO₄^2-和Na⁺的主要来源.化学物质平衡法计算表明,碳酸盐岩风化的贡献率为44.12%~86.92%,均值为74.32%;矿业活动的贡献率为3.28%~37.07%,均值为11.61%;碳酸盐岩风化是乌都河流域河水水化学的主控因素,矿业活动对河水水化学组分也有不可忽视的贡献.大气降水、硅酸盐岩风化、农业活动和生活污水的贡献率均值分别为3.75%、4.67%、2.85%和2.81%,对流域水化学的影响有限.     

乌江中上游段河水主要离子化学特征及控制因素

开展人类活动影响下乌江中上游段河流水化学特征研究,有助于流域地表水资源有效开发利用和保护.本文采用主成分分析法对乌江中上游段的六冲河、三岔河、猫跳河、清水河的主要离子化学特征及控制因素进行了定量评价.结果表明,乌江上游段4条河流优势阳离子均为Ca~(2+)、Mg~(2+),两者占全部阳离子的70%以上,阴离子以HCO~-_3、SO~(2-)_4为主,两者占总阴离子的85%以上.与乌江1999年水化学数据相比,本次样品的阴阳离子浓度出现了明显增加,主要表现在NO~-_3、SO~(2-)_4等受人为活动影响显著的离子方面.受流域碳酸盐岩地层的控制,4条河流水化学类型以HCO_3~-Ca为主,少部分样点为HCO_3·SO_4-Ca型,反映出部分样点可能受到人类源的SO~(2-)_4影响.河水中Na~+、K~+、Cl~-主要来源于大气输入,Ca~(2+)、HCO~-_3、Mg~(2+)主要来源于碳酸盐岩的溶解;NO~-_3和SO~(2-)_4主要来源于人为活动.主成分分析法和相关分析得出:六冲河、三岔河、清水河上游水化学成分主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解因子的控制,向下游受人为活动因子影响均增强;猫跳河上游、下游水化学组成主要受大气降水及碳酸盐岩的溶解控制,而中游湖泊受人为活动影响明显.清水河支流南明河中下游水化学组成主要受人为活动因子控制.     

珠江源块泽河流域地表水水化学特征及控制因素

块泽河流域属于珠江源区典型的岩溶小流域,同时也是滇东重要的煤炭产区,生态环境脆弱.加强区内水环境研究,对支撑珠江源区生态环境综合治理和水资源科学管理具有重要作用.通过系统采集地表水、岩溶地下水和矿井水样品,运用数理统计分析、相关性分析、离子比值分析以及绝对因子分析-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)等方法,对块泽河流域水化学演化特征及控制因素进行了研究.结果表明：块泽河流域地表水pH平均值为7.8,呈弱碱性.阳离子主要以Ca²⁺和Na⁺为主,呈现Ca²⁺>Na⁺>Mg²⁺>K⁺的特征,阴离子主要以HCO^-₃和SO₄^2-为主,呈现HCO^-₃>SO₄^2->NO^-₃>Cl^-的特征.地...     

基于水化学和氢氧同位素的东宫河流域不同水体转化关系研究

为明晰秦皇岛东宫河流域水环境特征,以该流域大气降水、地下水及地表水为研究对象,通过对水化学和氢氧稳定同位素样品测试及特征分析,揭示其时空变化特征及大气降水、地下水和地表水的相互转化关系.结果表明:①东宫河流域地下水（第四系孔隙水、岩溶水、裂隙水）和地表水（河水、泉水）的水化学类型,枯水期较丰水期丰富.丰水期水化学类型主要以HCO₃-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主;枯水期水化学类型以HCO₃-Ca型、HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主.②研究区第四系孔隙水和泉水的离子含量变化受季节影响较大,枯水期离子含量变化较丰水期显著;岩溶水和裂隙水各离子含量变幅较小,基本趋于稳定.岩溶含水层和裂隙含水层中富含石膏,为SO₄2-的主要来源;Na+和Cl-主要来源于易溶解盐NaCl,Ca2+和Mg2+主要来源于方解石的风化溶解.③东宫河流域地下水、地表水及大气降水之间存在密切的水力联系,针对氢氧同位素的组成分析表明,大气降水为地下水和河水的主要来源;不同泉水补给来源存在差异性,泉水主要接受岩溶水补给,同时也受蒸发作用影响;第四系孔隙水接受大气降水和河水的双重补给;裂隙水主要接受山区降水径流补给.研究显示,东宫河流域不同水体中离子含量受降雨量、温度和地质背景等影响,不同水体间联系密切,相互补给排泄.      

黔西拖长江流域水化学演化特征及驱动因素

拖长江为黔西典型的矿业型岩溶山地小流域,研究其水化学演化特征及驱动因素,对当地经济社会发展和水资源科学管理均具有重要的意义.通过采集拖长江流域河水、泉水和矿井水样品,利用水化学图解、数理统计和绝对因子分析-多元线性回归受体模型(APCS-MLR),研究了拖长江流域河水溶质来源及其对河水水化学组分的贡献.拖长江流域河水pH值为7.30～8.31,TDS值为40～520 mg·L^-1,TDS主要由Ca²⁺、 Na⁺、 HCO^-₃和SO₄^2-贡献.河水优势阳离子为Ca²⁺和Na⁺,优势阴离子为HCO^-₃和SO₄^2-,水化学类型从HCO₃-Ca过渡为HCO₃-Ca·Na和HCO₃·SO₄-Ca·Na型;矿井水主要为HCO     

中国西南酸雨区降水化学特征研究进展

西南酸雨区为我国主要酸雨沉降区,且是全球三大喀斯特集中分布区之一.本文将该区9个地点的降雨资料进行了总结、整理和分析,数据包括pH值和主离子成分(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)、K~+、Na~+).该地区降雨中的主要阴离子为SO_4~(2-)和NO_3~-,主要阳离子为Ca~(2+)和NH_4~+.与我国其它地区相比,其酸性离子、碱性离子和总离子浓度均普遍高于东南地区、而低于我国北方地区.西南酸雨区主要以pH值为4.5~5.6的弱酸性降雨为主,占总降雨频次的58%左右.根据酸、碱性离子的相关性、中和因子等分析结果,该区雨水中的酸性物质可能受到了碱性离子的中和作用,其中起主要中和作用的离子为Ca~(2+)和NH_4~+.将该区雨水pH值和酸、碱性离子浓度与我国其它地区进行对比研究发现,西南酸雨区降雨受到的中和作用要强于东南地区,但弱于北方地区的降雨.通过对西南酸雨区降雨中主要离子来源的分析和估算,降雨中的酸性离子SO_4~(2-)和NO_3~-主要来自于人为污染;99.7%的Ca~(2+)和84.0%的Mg~(2+)为陆源贡献,这可能与西南地区碳酸盐岩广泛分布有关.     

喜马拉雅山中段北坡地表水体主要离子特征及其控制因素——以叶如藏布流域为例

为调查喜马拉雅山中段北坡地表水环境特征,2015年9月在叶如藏布流域采集24个地表水体水样并对其水化学特征分析测定,研究结果表明:(1)叶如藏布流域水化学特征存在显著空间差异.随着海拔升高,地表水体p H值、TDS值呈微弱的减小趋势.24个水样中23个水样属于淡水,1个为微咸水.(2)叶如藏布流域内地表水阳离子主要为Ca~(2+),阴离子以SO_4~(2-)为主,其次为HCO_3~-,即地表水为Ca~(2+)-SO_4~(2-)型.(3)叶如藏布流域地表水中各离子之间具有不同程度的相关性.其中Cl~-、HCO_3~-、Na~+和K~+4种离子共源性好;阳离子的来源不同,Na~+和K~+主要来源于碳酸氢盐,Ca~(2+)主要来源于硫酸盐,而Mg~(2+)的来源比较广泛.(4)叶如藏布流域大部分离子主要来源于陆地,受陆源影响从小到大排列顺序为:Na~+Mg~(2+)SO_4~(2-)Ca~(2+)K~+HCO_3~-.流域水文化学过程主要受岩石风化作用控制,特别是受到碳酸盐风化影响.以强木村为界,流域下游地区地表水化学特征受人类活动影响逐渐变大,特别是畜牧活动及人类施肥的影响.     

赤水河中下游冬季河水化学空间分布特征分析

通过在枯水期对赤水河中下游干流及其支流共25个河水样品进行水化学采样,水化学分析结果表明:在阴阳离子组成中,Ca2+为主要阳离子,占总阳离子的64%以上;阴离子以HCO3-和SO42-为主,占总阴离子75%~91%,其中HCO3-占51%以上。Gibbs图研究区河水化学组成受岩石风化作用控制,阴阳离子三角图、水化学比值分析表明研究区河水化学组成主要受碳酸盐岩风化作用影响,在下游部分支流存在一定硅酸盐岩风化作用。水化学时空分布的对比分析表明,人为活动的对赤水河流域岩石风化速率和水化学组成产生了一定的影响。     

四川安宁河流域水化学特征及物源探讨

安宁河河谷地区是四川省第二大粮仓,区内人口较多、矿业发达。查明流域水化学特征及物质来源,对于探讨地质背景与人为活动对河流水化学特征的影响具有重要意义。研究显示,安宁河河水整体偏弱碱性,pH均值为8.18,TDS值高于世界河流平均值。河水中阳离子浓度平均值顺序为Ca²⁺ > Na⁺ > Mg²⁺ > K⁺,阴离子浓度平均值顺序为HCO₃^- > Cl^- > SO₄^2- > NO₃^-。空间上,自上游至下游,安宁河河水的TDS值和阴阳离子含量呈整体上升的趋势,SO₄^2-、NO₃^-浓度波动较大。控制流域水化学特征的主要因素是硅酸盐岩的风化,其次是碳酸盐岩的风化。流域内的NO₃^-主要来源于农业活动和土壤有机氮,矿业活动对安宁河河水中SO₄^2-浓度的影响较大,人为活动对安宁河流域水化学的影响不可忽视。