降水中离子浓度检验pH值准确度研究

降水中离子浓度检验pH值的研究是基于降水监测数据的统计分析。从酸碱平衡理论出发,通过降水中阴阳离子浓度,计算理论pH值,再用理论值检验实验室分析结果,即降水的pH实测值。用公式对10组降水监测数据做统计分析,结果表明,理论值与实测值的相对误差在0.0%～1.3%范围之间,可作为降水监测数据是否准确、合理的判断依据。     

北京市一次沙尘过程中降水化学组分的监测分析

2010-4-5北京市出现了罕见的沙尘过程中降水,在市中心采集了雨水样品,用离子色谱方法分析了样品中9种离子组分浓度,结果表明:该次降水pH值较高(7.33)、电导率偏高(24.50mS/m)、可溶性离子浓度普遍高,9种离子浓度总和为3080meq/L;降水中离子当量浓度之比SO42-/NO3-为1.27, Ca2+/NH4+为1.25.为了进一步研究沙尘对降水化学组成的影响,统计了2005年至2010年全市3个监测点每年4月(沙尘高发期)监测的39次降水,得到其平均pH值为6.84、电导率为9.20 mS/m;降水中当量浓度之比SO42-/NO3-和Ca2+/NH4+分别为2.37和1.87.比较2组数据可见,发生在沙尘过程中的这次降水NO3-离子浓度的增加较为突出.而与历年年平均水平相比,4月降水均凸显了Ca2+和NO3-大幅增加的特征.进一步分析该次过程中同一监测点酸根离子前体物SO2、NO2的浓度变化特征发现:在沙尘和降水持续期间NO2浓度较低,在降水持续的时段SO2浓度显著降低,表明大气湿度对于SO2气粒转化起到了制约作用.     

降水化学成分及其与pH值关系的探讨

湖北省环境监测中心站大气组对本地区一年内历次降水进行了监测,获得了大量的监测数据。本文以实际监测数据为依据进行综合分析得到了降水样品中各化学成分——离子的平均当量浓度及其相互关系;降水pH值与电导率的关系;降水中阴、阳离子当量浓度之比值与pH值的关系及本地区降雨pH值的频数分布。同时,还对连续降水过程进行了分段采样和测定,得到了在连续降水过程中各种离子浓度及pH值的变化以及降水对各种离子的清除效果。     

徐州市大气降水现状分析

利用1990年－1993年大气降水监测数据，分析了徐州市大气降水污染现状及其化学成分。徐州市大气降水pH值范围为4．47－8．12，酸雨多出现在春、冬季。大气降水中主要离子为SO、NH、Ca2+。pH值和离子浓度随季节不同变化明显，冬季pH值较低，各离子浓度偏高；夏季pH值较高，各离子浓度偏低。大气降水体现了煤烟型污染的特点。     

抚顺市分段降水化学研究

本文采用分段监测的方式研究了抚顺市分段降水化学组成及其变化特征。结果表明：抚顺市降水中阴离子以SO42-、NO3-为主,阳离子以Ca2＋、NH4＋为主。分段降水中,pH值和各离子浓度随着降水时间的持续呈下降趋势。通过分析同一场降水中不同离子之间的相关性可以推断,抚顺市酸雨有可能受局地污染而成。     

逐步多元线性回归模型解释近年上海市降水pH降低原因

分析2002年-2007年上海市降水化学组成变化特征可得,近年来,上海市降水的pH下降迅速,硫酸根离子与硝酸根离子的比值以及钙铵离子的比值整体上都呈下降趋势。根据上海市降水中的各离子浓度建立了氢离子的逐步多元线性回归模型,并以建立的模型为基础,分析了降水中各主要离子浓度的变化对氢离子浓度的影响大小情况。由模型可以得出,硫酸根离子与硝酸根离子浓度增加时,氢离子浓度也随之增加,铵离子与钙离子浓度增加时。氢离子浓度则随之减小。氢离子变化对4种主要离子的敏感性顺序为：硝酸根〉硫酸根〉钙离子〉铵离子。结合上海市降水化学组成特征分析结果可得,主要离子浓度的变化是导致降水pH快速下降的原因。     

应用遗传神经网络方法分析我国降水化学数据

收集了１１１组包含Ｃａ＾２＋、Ｍｇ＾２＋等８种离子浓度和ＰＨ值的我国降水化学数据，并用遗传神经网络（Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔ－ｗｏｒｋｓ，ＧＮＮ）方法建立了这些离子浓度和ＰＨ值绵ＢＰ网络模式，运用这些模式计算了各离子浓度对ＰＨ值的贡献，结果表明，我国各地降水ＰＨ值与各地区酸性离子与碱性离子相互用途相关，其中生离子的中和作用起着主导作用。     

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.     

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.      

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.     

北京市典型区域降水特性及其对细颗粒物影响

通过采集北京市典型区域2016年12月~2017年11月期间大气降水样品,实时监测降水前、期间和后大气非难熔亚微米颗粒物NR-PM₁及其组分浓度,研究了降水的理化特性、典型降水过程离子组分变化特征、以及对大气非难熔亚微米颗粒物NR-PM₁及其组分的影响,同时采用后向轨迹聚类分析法研究了气团长距离传输对降水组分的影响.结果表明,2017年北京市典型区域降水主要集中在夏季,约占总降水量的82.2%,降水主要呈中性或碱性,酸雨发生率很低.降水pH值表现为冬季 > 春季 > 夏季~秋季的季节变化特征.降水中总离子浓度、总阴、阳离子浓度均表现为春季 > 夏季 > 冬季 > 秋季,且呈污染日显著高于清洁日的变化特征.降水中主要水溶性离子年均浓度表现为NH₄⁺ > Ca²⁺ > NO₃^- > SO₄^2- > Na⁺ > Cl^- > Mg²⁺ > F^- > K⁺,其中NH₄⁺、Ca²⁺、NO₃^-和SO₄^2-是降水中最主要的离子组分,占总离子浓度的80%以上,各离子浓度均呈污染日高于清洁日的变化特征.降水期间不同时段,降水中各离子浓度大多表现为：降水初期最高,降水中期显著低于降水初期,降水后期均略有增加.降雨量和降雨速率较小的降水对污染日大气NR-PM₁及其组分的清除作用较强,而降雨量和降雨速率较大的降水对清洁日NR-PM₁及其组分的清除作用较小.值得关注的是在降水不同时段,始终存在2个重要的过程,即污染物的累积和二次污染物的形成过程,以及降水的云下冲刷和云内雨除过程.研究期间,降水主要受到东南和西南方向气团影响,分别约占总降水的60%和23%,且主要发生在夏季,这些气团对降水中离子组分都有不同程度的影响.     

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.     

Chemical characteristics of precipitation at Nanping Mangdang Mountain in eastern China during spring

To study the characteristics of precipitation in eastern China, an automatic sampler was used to collect rainwater samples from 19 precipitation events at Mangdang Mountain, Nanping City, Fujiang Province, in the spring of 2009. We used ion chromatography to analyze the ionic components and concentrations, and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) to analyze element compositions and contents. The results demonstrated remarkable acidic characteristics: in more than 80% of precipitation events the pH was less than 5.6, with an average of 4.81. Mass concentration results showed SO4 2?? was the main anionic component (36.2% of the total anion mass), while NH4 + was the main cationic component (47.7% of the total cation mass) and main ion for acidity neutralization in the rainwater. Organic acid content accounted for 30.9% of total anion mass. The main trace metals were Ca, K, and Na. The SO4 2??/NO3?? ratio was 1.4, indicating that precipitation in this region was influenced by complex air pollution – the product of individual coal-burning combined with vehicle exhaust pollution. Correlation analysis of the chemical composition of the precipitation indicated that acidity in this region was determined by a combination of all acidic and neutralization ions rather than any single ion component. The results also showed that Na+ and Cl?? contributions were mainly by seawater; Mg2+ by seawater and crustal materials; the NH4 +, K+, Ca2+, NO3?? and SO4 2?? by anthropogenic sources; the trace metals were from the Earth’s crust; and organic acids were potentially from combustion of biomass.     

丹江口水库淅川库区大气降水中无机离子特征及来源解析

大气降水中水化学组成深刻影响着地表水体水质和水生态系统的物质循环. 为探究丹江口水库降水中无机离子的化学组分和来源贡献,以丹江口水库淅川库区为研究区,通过野外调查、原位观测和室内分析,研究了降水中无机离子(F?、Cl?、NO₃?、SO₄2?、Na+、NH₄+、K+、Ca2+和Mg2+)的浓度特征. 结果表明:丹江口水库淅川库区降水中无机离子浓度大小表现为NH₄+(170.0 μeq/L)>Ca2+(115.4 μeq/L)>SO₄2?(112.9 μeq/L)>NO₃?(94.2 μeq/L)>Na+(61.1 μeq/L)>Mg2+(25.9 μeq/L)>F?(12.2 μeq/L)>K+(11.8 μeq/L)>Cl?(10.3 μeq/L),其中NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?和Na+浓度占总离子浓度的90.2%;相关性分析表明不同无机离子浓度之间存在显著相关性(P<0.05),富集因子分析表明陆源人类活动对无机离子浓度的影响较大;正定矩阵因子分析表明,农业源、工业燃煤、土壤扬尘、化石燃料燃烧和生物质燃烧是无机离子的重要来源,其中NH₄+和SO₄2?的主要来源分别为农业源(56.3%)和化石燃料燃烧(78.7%). 研究显示,丹江口水库淅川库区降水中无机离子组分以NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?为主,其主要受陆源人类活动(农业活动和化石燃料燃烧)的影响.      

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?      

东北吉林地区云水化学航测研究

利用飞机航测于2007年夏季在东北吉林地区采集了24个云水样品,对云水的pH值与主要无机水溶性离子成分进行分析.结果表明,该地区云水呈酸性,平均pH值为4.93;主要离子成分依次为SO42- 109.7 meq/L, NH4+ 74.8 meq/L, Ca2+ 71.9 meq/L,和NO3- 51.4 meq/L; SO42-/NO3-的当量比为2.1,与龙凤山降水样品比值相当.云水离子浓度主要受天气形势及气团输送特征影响.集合后推气流轨迹分析表明离子浓度最高的云水样品主要受到华北地区污染输送的影响.对比同步采集的高空云水与地面降水样品,发现云下冲刷过程可对降水酸度起到一定的中和作用.     

旅游和区域大气污染对四川九寨沟气溶胶的贡献

2010年4月~2011年4月,在九寨沟连续监测了总悬浮颗粒物(TSP)和水溶性无机离子的浓度.结果表明:旅游活动显著增加了空气中TSP、SO42-、Ca2+、K+、NH4+和NO3-的含量,而Na+、Mg2+和Cl-则主要来自自然源;旅游强度最高时期(6~10月),降水对空气的清洗作用最强,气溶胶污染程度为全年最低;旅游强度较低时期(1~3、4~5和11~12月),降水量较低且西北沙尘易在春季抵达九寨沟,所以气溶胶污染程度较高;区域燃煤可能是气溶胶[SO42-]:[NO3-]比值较高的原因;生物质燃烧可能是K+在秋末至次年初春较高的原因之一.九寨沟大气环境已明显受当地旅游活动和污染物长距离传输的影响.     

我国典型季风海洋型冰川积累区冰雪剖面的环境记录

运用多种方法,对白水1号冰川积累区冰雪剖面的主要阴、阳离子和δ18O的环境意义分析表明,受强烈淋溶作用影响,离子和δ18O的季节变化不明显,剖面离子浓度显著低于雪坑,离子流失量较大。NH4+年际变化最为显著,与丽江降水表现出相同的变化趋势,Mg2+和Ca2+浓度与冰雪剖面净积累量呈反向变化。分析表明,阴离子主要是湿沉降产物,阳离子主要是干沉降产物。该剖面所反映的13年δ18O比率变化介于-11.8‰～-14.6‰。冰雪剖面中δ18O与西南季风指数、冰雪剖面积累量、丽江降水和丽江气温呈反向变化,表现出显著的"降水量效应"。