淮南市降水化学组成特征与来源分析

2013—2014年,逐次采集淮南城市大气降水样品,对其离子化学组分进行分析测试,并利用酸度分析、中和因子和富集系数等方法对其酸碱物质平衡和离子来源进行了分析。化学组分分析结果表明,淮南城市降水pH为6.23~7.03,雨量加权平均值为6.68,整体上降水没有呈现酸化,大部分酸性物质能被碱性物质中和。主要阴离子为SO_4~(2-)、NO_3~-,雨量加权平均值分别为147.02、62.16μeq/L,两者分别占阴离子总浓度的60.3%、25.3%;主要阳离子为Ca~(2+)、NH_4~+,雨量加权平均值分别为126.42、96.43μeq/L,分别占阳离子总浓度的44.9%、34.3%。利用富集系数法计算结果表明,SO_4~(2-)、NO_3~-主要来源于人为活动排放,Cl~-主要为海洋输入,而Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+则主要来自陆源输入和人为活动。     

1961~2015年西南地区降水及洪涝指数空间分布特征

利用西南地区98个气象站连续完整的日降水序列数据，整合降水强度、持续性指数及等级指数形成降水指数体系并研究该区域降水及洪涝指数的空间分布特征，得到以下主要结论：（1） 1961~2015年，西南地区年降水量（PRCPTOT）与极端降水量（R95PTOT）都呈现出“东多西少、南多北少”的分布形态；持续降水日数（CWD）则表现为“南高北低、西高东低”的分布格局。区域多年平 均PRCPTOT、R95PTOT、CWD分别以-13.12 mm/10 a、1.34 mm/10 a、-0.29 d/10 a的速率变化。（2）西南地区不同等级降水日数具有相似的空间分布特征，均呈现出“南高北低、东高西低”的分布形态。（3）西南地区洪涝强度指数呈由东北向西南递减的分布特征；降水总量越多的地区，洪涝强度反而越低，主要由于单站洪涝强度表征的是降水的波动情况，降水量越多波动越不明显。21世纪以来，该 地区洪涝等级以重级为主，2010年以来连续多年出现特重级洪涝。此外，洪涝强度越大，区域性年度灾害等级越高。该研究对于掌握西南地区极端气候变化规律，从而服务于防灾减灾具有一定的理论意义。     

Does the Temporal Resolution of Precipitation Input Influence the Simulated Hydrological Components Employing the SWAT Model?

This study aimed to evaluate the influence of sub‐daily precipitation time steps on model performance and hydrological components by applying the Green and Ampt infiltration method using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT). Precipitation was measured at a resolution of 0.1 mm and aggregated to 5‐, 15‐, 30‐, and 60‐min time steps. Daily discharge data over a 10‐year period were used to calibrate and validate the model. Following a global sensitivity analysis, relevant parameters were optimized through an automatic calibration procedure using SWAT‐CUP for each time step. Daily performance statistics were almost equal among all four time steps (NSE ≈ 0.47). Discharge mainly consisted of groundwater flow (55%) and tile flow (42%), in reasonable proportions for the investigated catchment. In conclusion, model outputs were almost identical, showing simulations responded nearly independently of the chosen precipitation time step. This held true for (1) the selection of sensitive parameters, (2) performance statistics, (3) the shape of the hydrographs, and (4) flow components. However, a scenario analysis revealed that the precipitation time step becomes important when saturated hydraulic conductivities are low and curve numbers are high. The study suggests that there is no need in using precipitation time steps <1 h for lowland catchments dominated by soils with a low surface runoff potential if daily flow values are being considered. Editor's note : This paper is part of the featured series on SWAT Applications for Emerging Hydrologic and Water Quality Challenges. See the February 2017 issue for the introduction and background to the series.     

烟气脱硫溶液中硫酸根的去除

分别采用石灰乳化学沉淀法和低温结晶法去除烟气脱硫溶液中的SO42-。实验结果表明：在室温、CaO溶液质量分数25%的条件下，石灰乳化学沉淀法对SO42-的去除率仅为59.51%，且向溶液中引入了Ca2+，产生的硫酸钙固体废物难以再生利用；采用低温结晶法处理烟气脱硫溶液，在结晶温度7 ℃、结晶时间3 h、NaOH加入量34.8 g/L的条件下，SO42-的去除率为82.04%、滤液中的ρ（Na+）为3.88 g/L。在现场工业应用试验中，采用低温结晶法去除烟气脱硫溶液中的SO42-，平均SO42-的去除率可达70.00%以上，滤液中的ρ（Na+）小于15.00 g/L。该法可有效抑制烟气脱硫溶液中SO42-含量的增加。     

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.     

Sensitivity of Precipitation Statistics to Urban Growth in a Subtropical Coastal Megacity Cluster

This short paper presents an investigation on how human activities may or may not affect precipitation based on numerical simulations of precipitation in a benchmark case with modified lower boundary conditions, representing different stages of urban development in the model. The results indicate that certain degrees of urbanization affect the likelihood of heavy precipitation significantly, while less urbanized or smaller cities are much less prone to these effects. Such a result can be explained based on our previous work where the sensitivity of precipitation statistics to surface anthropogenic heat sources lies in the generation of buoyancy and turbulence in the planetary boundary layer and dissipation through triggering of convection. Thus only mega cities of sufficient size, and hence human-activity-related anthropogenic heat emission, can expect to experience such effects. In other words, as cities grow, their effects upon precipitation appear to grow as well.     

2015年北京采暖季城市森林内外SO2浓度的时空变化特征

为探讨采暖季城市森林内外ρ(SO₂)动态变化及差异性,基于西山国家森林公园林内空气质量监测站数据,结合北京市环境保护监测中心植物园监测站的实时数据,分析2015年采暖季城市森林内外ρ(SO₂)变化和影响因素.结果表明:林内外ρ(SO₂)日变化基本呈双峰双谷型,在09:00-11:00和20:00-22:00左右达到高峰;采样期间ρ(SO₂)月变化呈不显著"V"型,最高值出现在1月,林内外分别为(25.8±9.2)和(31.7±23.4)μg/m3,最低值出现在11月,林内外分别为(19.0±5.2)和(13.0±11.2)μg/m3.林内ρ(SO₂)在1-3月低于林外,11-12月高于林外,林内ρ(SO₂)变化较林外平缓;气象条件对采暖季城市森林ρ(SO₂)变化有重要影响:降水对ρ(SO₂)消减效应明显,大风有驱散SO₂的作用,同时受风向影响;ρ(SO₂)和温度关系不显著(P=0.05,R < 0.40),但和空气相对湿度线性关系显著(α=0.05,Sig=0.00),林内受气象因素影响低于林外.研究显示,城市森林对气态污染物具有一定的缓冲、抵抗和吸收能力,因此应重视发展城市森林生态系统,充分发挥其生态效益,以提高城市大气环境质量.      

南昌市大气降水化学特征及来源分析

为分析南昌市大气降水离子来源和源区,对南昌市2016年4—9月大气降水样品主要阴阳离子的组成进行了测定分析,并运用PMF（正定矩阵因子分解）模型分析来源和TrajStat软件模拟后向轨迹.结果表明:NH₄+和Ca2+是南昌市大气降水中的主要阳离子,加权平均浓度为65.3和23.9 μmol/L,分别占阳离子总量的57%和21%;SO₄2-和NO₃-是主要阴离子,加权平均浓度为60.4和25.3 μmol/L,分别占阴离子总量的56%和23%.c（NH₄+）、c（Ca2+）、c（K+）、c（Mg2+）、c（Na+）、c（Cl-）、c（NO₃-）之间均存在着较为显著的相关性,说明它们之间可能有相似的来源或形成化合物共同存在.结合PMF模型分析结果表明,Na+、Cl-很明显受到了海盐的影响,也部分受土壤和二次污染影响;K+、Mg2+、Ca2+大部分来自于土壤,海盐、二次污染也贡献了一部分的K+;SO₄2-、NH₄+和NO₃-是组成大气二次颗粒物的主要成分,主要由二次污染源贡献;煤燃烧贡献了主要的F-和部分SO₄2-.后向轨迹模型分析表明,南昌市大气降水主要受局地降雨气团影响,5月、8月、9月受陆源及人为影响较大,海源性离子经过内陆上空时被稀释或沉降,导致6月、7月来自于海洋上空的降雨气团对南昌影响不大.研究显示,SO₄2-对南昌市大气降水的影响逐渐增大导致降雨类型逐渐由混合型向硫酸型转化,人为影响是造成大气污染的主要原因.      

松花江流域冰封期水体中多环芳烃的污染特征研究

在松花江流域的3个主要江段：嫩江、第二松花江和松花江干流,于2010年冰封期采集了21个水体样品,分析了多环芳烃的污染特征.结果表明,15种PAHs的浓度范围为23.4～85.1 ng·L-1,平均浓度为（50.3±17）ng·L-1,与我国其它地区地表水中PAHs的污染程度相当.松花江流域水体中PAHs具有明显的空间分布特征,城市下游浓度高于上游,说明沿岸城市的污水排放可能是松花江水体中PAHs的主要污染源,主成分分析表明,PAHs的主要来源是化石燃料的燃烧源.商值法生态风险评价结果显示,相对分子质量高的PAHs造成的生态风险可以忽略,相对分子质量低的PAHs对松花江水体会造成一定的危害.     

磷酸根和镉离子在羟基铁改性膨润土表面的协同吸附机制研究

聚合羟基金属-粘土矿物复合物广泛存在于自然环境中,对重金属阳离子和含氧酸根阴离子均有很好的吸附能力,因此对这些化合物的环境迁移过程及污染控制具有重要影响.研究采用FeCl₃和Na₂CO₃共同改性膨润土,制备了羟基铁－膨润土复合物（HyFe-Bent）.XRD和孔结构分析结果发现,HyFe-Bent的d₀₀₁由原土的1.52 nm增加到1.81 nm,比表面积由原土的52.2 m²·g^-1增大到108.4 m²·g^-1.将HyFe-Bent用于同时吸附水中磷酸根（P）和镉离子（Cd）,结果表明,在实验条件下P和Cd在HyFe-Bent上表现出明显的协同吸附效应,溶液pH升高可促进Cd的吸附但降低P的吸附.此外研究了P和Cd吸附次序对它们吸附性能的影响：在先吸附P的体系中两种物质的吸附性能与同时吸附体系相当,而在先吸附Cd的体系中吸附性能则明显低于同时吸附体系.由此提出P和Cd协同吸附的原理是多种吸附机制共存：除了配体交换和离子交换作用,它们在HyFe-Bent表面还发生了表面沉淀作用,可能形成了Fe-P-Cd三元络合产物.论文研究结果可为了解重金属和含氧酸根复合体系的环境行为及污染控制提供新信息.