中国东北地区积雪中离子特征及其环境意义

本文对2018年12月至2019年3月东北地区86个积雪样品的阴阳离子进行测定,运用MODIS、相关性分析、后向轨迹等方法研究积雪中阴阳离子的空间分布特征及来源。结果表明：积雪中离子平均浓度大小为Ca²⁺＞SO₄^2-＞Cl^-＞NO₂^-＞NO₃^-＞Na⁺＞K⁺＞Mg²⁺＞NH₄⁺＞F^-,其中SO₄^2-和Ca²⁺是主要的阴、阳离子,分别占总离子浓度的29.54%和30.97%。积雪的pH平均值为6.57,呈微酸性,且电导率与Ca²⁺、SO₄^2-、Mg²⁺、Cl^-和NO₂^-之间均有较好的相关性。东北地区积雪中离子的空间分布存在明显的区域差异,在吉林、黑龙江东部和乌兰浩特地区受人为活动的影响较大,积雪的离子浓度显著高于其他地区。后向轨迹聚类分析表明积雪中的化学离子不仅源于局地人为活动的排放,还有沙尘和污染物的远距离传输以及海洋源的贡献。本文的研究结论将为中国大气传输以及大气环境治理提供一定的科学数据支撑。     

不同植被类型及土壤对径流水化学特征的影响

在不同植被类型覆盖条件下,对降雨形成地表径流和地下径流的化学成分变化及其与土壤剖面性质的关系进行分析,结果表明:地表径流和地下径流的化学特征与雨水基本相同,阳离子主要以Ca²⁺为主,离子排序为Ca²⁺>K⁺>Na⁺>Mg²⁺>NH₄⁺,阴离子以SO₄^2-为主,SO₄^2->NO₃^->Cl^-.降雨形成地表径流和地下径流后,各成分浓度发生了明显的变化,水体中主要的阴阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-等浓度增加,与雨水相比为内贮型化学成分,地下径流中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和Cl^-增加的幅度显著高于地表径流.相关分析结果显示,地下径流pH受到土壤pH的强烈影响,受土壤胶体吸附的影响,水体中Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺等阳离子与土壤交换性阳离子之间一般呈负相关的关系,由于阴离子容易随水流失,水体中SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-与土壤相关离子之间普遍呈正相关关系.     

不同类型建筑垃圾堆场大气降尘中水溶性离子污染特征

为了解建筑垃圾长期堆放产生的扬尘对大气的影响,选择北京市两个拆迁建筑垃圾堆放场,于2019年夏季、秋季进行降尘连续采样.共收集拆迁原地堆放有效降尘样品11个,异地集中堆放有效降尘样品11个,利用离子色谱法对大气降尘中水溶性离子组分及质量浓度进行分析.结果表明：阳离子中质量浓度最高的是Ca²⁺,其次是K⁺,NH₄⁺浓度最低;阴离子中质量浓度最高的是SO₄^2-,其次是Cl^-,NO₃^-最低,降尘样品呈碱性.建筑垃圾拆迁原地堆放场地Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、NH₄⁺平均浓度高于异地集中堆放场地对应各离子浓度.拆迁原地堆放场地中Ca²⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-受局地风向影响较大,空间分布情况与风向扩散趋势大致相同;异地集中堆放场地各离子浓度高值区域分布较原地堆放远,Ca²⁺、K⁺、SO₄^2-、Cl^-、Mg²⁺这5种离子空间分布与次主导风向较为相符.同时,两个场地水溶性离子平均浓度与距建筑垃圾堆放地的距离有一定的关系,采样点在距堆放中心200 m范围之内离子平均浓度最大,总体来说,距离堆放中心近的采样点位离子浓度高于距离较远的采样点位离子浓度.     

珠穆朗玛峰绒布河源区河水化学特征

为了研究绒布河源区夏季河水的基本化学特征 ,野外采集水样 117份 ,采用 PE-2380型原子吸收光谱仪测定样品的阳离子 ,Dionex-100型离子色谱仪测定阴离子 .结果表明 :①绒布河源区河水为 HCO₃,SO₄^- Ca型 .其离子浓度顺序为 :Ca²⁺>K⁺>Na⁺>Mg²⁺,SO^2-₄>Cl^->NO^-₃ .②河水中离子 Ca²⁺、Mg²⁺、SO^2-₄ 之间 ,以及 K⁺和 Na⁺之间有很好的正相关关系 ,河水化学组成大部分来源于当地岩石的风化分解 .③整个夏季河水各月离子平均浓度和流量有良好的正相关关系 ,流量大的月份 ,各离子平均浓度也大 ,反之亦然 .     

丽江市夏季降水化学组成分析

运用相关分析、趋势分析、海盐示踪法和HYSPLIT模型,对2006-05-23～2006-07-02云南丽江市夏季降水常量离子的化学特征分析表明,降水中离子浓度的大小顺序为SO^2-₄>Ca²⁺>Cl^->NO^-₃>Na⁺>K⁺>Mg²⁺,其中SO^2-₄和Ca²⁺是夏季降水中的高浓度离子,分别占离子总浓度的65.5%和15.6%;13次降水中阴离子总浓度显著高于阳离子总浓度.夏季降水中SO^2-₄∶NO^-₃变化范围为7.2～37.1, 平均值为15.7, 表明SO^2-₄为该区降水酸度的主要贡献者.由于离子在大气中的相互反应和来源的相似性,离子间相关性水平较好,其中SO^2-₄和NO^-₃的相关系数为0.74;离子浓度与同期降水和平均风速表现负相关.研究区夏季降水中NO^-₃、 SO^2-₄、 K⁺、Ca²⁺主要是陆源物质输入,NO^-₃、 SO^2-₄、 K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和Cl^-陆源物质贡献比例依次为100%、 98.8%、 96%、 99.3%、 46.7%和50.3%.人类经济活动导致的一些污染是该区大气环境变化的主要原因;丽江周边工业区的污染物质主要通过局地环流输入,南亚、东南亚和我国东南沿海工业区的污染物质主要随季风环流输入.     

青藏高原冰川雪坑中离子浓度的区域特征及来源分析

研究了青藏高原古仁河口冰川、小冬克玛底冰川和玉珠峰冰川中的离子浓度特征. 使用离子色谱对这3条冰川雪坑中的样品进行了分析,并运用相关分析法探讨了离子的主要来源. 结果表明,Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-和SO^2-₄的浓度从古仁河口冰川、小冬克玛底冰川到玉珠峰冰川依次升高,即从高原南部到北部依次升高. 反映了从青藏高原的南部到北部,陆源物质成分所占比重越来越大的特征. 玉珠峰冰川中Cl^-、Na⁺和SO^2-₄浓度比古仁河口冰川和小冬克玛底冰川高几倍,可能是由于玉珠峰冰川北侧柴达木盆地盐湖的蒸发及盐类矿物风化的结果. NO^-₃、K⁺ 和NH⁺₄的来源比较复杂,对环境的指示意义不够显著.     

贡嘎山大气气溶胶中水溶性无机离子的观测与分析研究

2005年12月～2006年11月在贡嘎山东坡海拔1 640　m处,利用大流量滤膜采样器对大气中的气溶胶粒子进行了分级采样,并用离子色谱(IC)分析了气溶胶中水溶性无机成分的含量.结果表明,PM_2.5和PM₁₀中总水溶性无机离子年平均浓度分别为6.46和8.86 μg/m³,其中主要的3种离子SO^2-₄、NO^-₃和NH⁺₄,占PM_2.5和PM₁₀中总水溶性无机离子浓度的82%和85%.Na⁺、 NH⁺₄、 K⁺、Cl^-和SO^2-₄主要分布在细粒子中,NO^-₃、Mg²⁺和Ca²⁺在粗细粒子中各占一半.雨季Na⁺与Cl^-相关性明显增强,PM_2.5和PM₁₀中Na⁺与Cl^-的相关系数R²分别为0.87和0.84. PM₁₀中SO^2-₄与NH⁺₄的量浓度比值接近1∶2,表明SO^2-₄与NH⁺₄主要以(NH₄)₂SO₄形式存在.     

滨州市浅层地下水化学时空变化及成因分析

随着海平面升高和全球气候变化,沿海城市地下水化学的长期演变规律研究变得尤为重要。通过采集2010～2020年滨州市浅层地下水样(250个),运用数理统计、ArcGIS空间插值、相关性分析、Piper三线图、Gibbs图及离子比等方法系统地分析了近10年来地下水化学时空演变规律及成因,结果表明:(1)研究区水体整体呈弱碱性,以微咸水为主,地下水阳离子以Na⁺为主,阴离子以Cl^-为主;由陆向海,水化学类型由Ca-SO₄·HCO₃型过渡到Na·Mg-HCO₃·SO₄、Na·Mg-Cl·HCO₃型,近海迅速转化为Na·Mg-Cl及Na-Cl型;(2)水化学组分年际变化表现为:TDS、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-和NO₃^-在2012～2013年显著升高,2013～2020年波动降低,2013年区域TDS突增主要受海水入侵影响;水化学组分空间分布为:TDS、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-和SO₄^2-浓度空间变异不大,由陆向海浓度增高,并在博兴县北部沿黄河区域出现极大值,主要受河道补给状况影响;NO₃^-浓度空间变异较大,10年间在小清河流域浓度显著增高,增幅为15.81mg/(L·a);(3)由陆向海,水化学控制因素由岩石风化控制型过渡至蒸发浓缩控制型;(4)Ⅰ区Na⁺、Cl^-主要来源于岩盐及钠长石,Ⅱ区Na⁺来源受到上游生活污水影响,Ⅲ、Ⅳ区部分水体受海水影响较重,Na⁺、Cl^-可能来源于海水,SO₄^2-、Ca²⁺则主要来源于石膏。     

会仙岩溶湿地地下水主要离子特征及成因分析

以我国最大的低海拔岩溶湿地会仙岩溶湿地为研究区,对该区丰水期、平水期和枯水期共采集的27组地下水样品中常规离子进行检测和分析,在分析会仙岩溶湿地地下水主要离子化学特征和不同时期变化基础上,运用单指标污染标准指数法对不同时期地下水进行污染评价,利用多元统计、Gibbs模型和离子比例关系识别地下水主要离子成因.结果表明,研究区内岩溶地下水主要为弱碱性淡水,Ca²⁺和HCO₃^-为优势离子.不同时期地下水主要离子总浓度顺序为：平水期 > 丰水期 > 枯水期,枯水期水质优于丰水期和平水期.地下水中K⁺和NO₃^-主要受含水层空间分布差异影响,Mg²⁺、SO₄^2-、NO₂^-、NH₄⁺和TDS受时空尺度综合作用,Na⁺、Ca²⁺、HCO₃^-和Cl^-为水体中较稳定离子.受碳酸盐岩控制,丰水期、平水期和枯水期地下水化学类型具有高度一致性,HCO₃-Ca水占比分别为77.78%、77.78%和88.89%.地下水主要受SO₄^2-、NO₃^-和NO₂^-污染,NO₃^-出现极严重程度污染样点,SO₄^2-在丰水期和平水期出现较重污染样点.地下水化学组分主要受水岩作用控制,Ca²⁺和HCO₃^-主要来源于方解石风化溶解,少量水点受白云岩、白云质灰岩及硫铁矿控制导致Mg²⁺和SO₄^2-浓度偏高,K⁺、Na⁺、SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-部分来源于大气降水,Na⁺和Cl^-部分来源于当地居民生活,K⁺与种植施用的钾肥相关,NO₃^-主要来源是化学肥料.     

北京大气气溶胶中水溶性离子的粒径分布和垂直分布

2004-09在北京325 m气象塔的8、80、240 m 3个不同高度,利用Andersen分级采样器同步进行了大气气溶胶采样.样品用离子色谱（IC）进行了分析.结果表明,SO₄^2-, NH⁺₄、NO^-₃、K⁺的浓度在0.43～1.1 μm出现峰值;Ca²⁺、Mg²⁺的浓度在4.7～5.8 μm出现峰值;Na⁺,Cl^-的浓度在0.65～1.1 μm和4.7～5.8 μm出现峰值.观测期间,二次离子（SO₄^2-, NH⁺₄、NO^-₃）的峰值从“凝结模态"向“液滴模态"移动,高湿度可能是形成液滴模态的重要原因.二次离子（SO₄^2-,NH⁺₄、NO^-₃）随着高度升高,浓度有增加的趋势;Ca²⁺、Mg²⁺在80 m出现高值;K⁺、Na⁺、Cl^-的垂直分布比较均匀.     

青岛大气气溶胶水溶性无机离子研究:季节分布特征

为了全面了解当前青岛地区大气气溶胶中水溶性组分的特征及来源,于2008年1～12月在青岛市区连续采集了总悬浮颗粒物(TSP)样品,运用离子色谱法对其主要的水溶性阴阳离子进行了分析.结果表明,SO24-、NO3-、NH4+和Cl-是TSP中水溶性离子的主要成分,四者质量浓度之和占总水溶性离子质量浓度的86.9%.TSP及其水溶性组分存在明显的季节变化,其来源也存在多源性.Na+、NH4+、Ca2+、F-、Mg2+均为冬季最高,夏季最低,K+、PO34-为秋季最高,夏季最低,Cl-为冬季最高,秋季最低,NO3-则为春季最高,夏季最低,而SO24-为春季最高,秋季最低.不同天气对颗粒物和气溶胶中水溶性离子影响很大.颗粒物浓度在晴天时最低,其次是雾天,再次是烟雾和霾,沙尘天气下质量浓度最高.Na+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-和PO34-在烟雾天气下的平均浓度最高,而NH4+、K+、NO3-和SO24-则是在霾天气下质量浓度最高.     

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.     

天津市高校夏季道路扬尘PM2.5中水溶性离子污染特征及来源

为研究天津市高校道路扬尘PM_2.5中水溶性离子的污染特征、来源及校内外差异，于2018年7—8月采集天津市9所高校道路扬尘样品，用离子色谱法对其中8种水溶性离子（Ca²⁺、K⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-、NH₄⁺、NO₃^-、SO₄^2-）进行分析.结果显示：①水溶性离子占PM_2.5的11.65%，PM_2.5中占比大于1%的离子有Ca²⁺和SO₄^2-，其中Ca²⁺最多，占到总水溶性无机离子的65.75%；②入校道路离子含量（12.76%）稍高于校内道路（11.11%），其中8种离子含量的差异均无统计学意义；CE/AE（阴阳离子当量浓度比）值为9.59（远大于1），PM_2.5呈较强碱性；③NH₄⁺与SO₄^2-、NO₃^-主要以（NH₄）₂SO₄和NH₄NO₃的形态结合；④NO₃^-/SO₄^2-的比值为0.45，说明固定源的贡献更大；⑤天津市高校道路扬尘PM_2.5主要来源于海盐粒子、燃煤、机动车尾气、建筑水泥尘等.     

长江中下游典型硅酸盐岩流域自然风化与人类活动影响下的水化学特征-以抚河流域为例

抚河汇流于中国第一大淡水湖鄱阳湖,也是长江中下游的重要支流,其河流水化学组成代表了典型的硅酸盐岩地区河流风化特征.本研究于2019年1月对抚河流域进行了系统的采样分析,通过离子的主成分分析、离子比值分析等方法对流域河水水化学空间变化、控制因素和主要离子来源进行了研究.结果表明,K+、Na+和HCO3-为抚河流域水体的主...     

Origin of major ions in monthly rainfall events at the Bamenda Highlands, North West Cameroon

Rainwater characteristics can reveal emissions from various anthropogenic and natural sources into the atmosphere. The physico-chemical characteristics of 44 monthly rainfall events （collected between January and December 2012） from 4 weather stations （Bamenda, Ndop plain, Ndawara and Kumbo） in the Bamenda Highlands （BH） were investigated. The purpose was to determine the sources of chemical species, their seasonal inputs and suitability of the rainwater for drinking. The mean pH of 5 indicated the slightly acidic nature of the rainwater. Average total dissolved solids （TDS） were low （6.7 mg/L）, characteristic of unpolluted atmospheric moisture/air. Major ion concentrations （mg/L） were low and in the order K＋ 〉 Ca2＋ 〉 Mg2~ 〉 Na＋ for cations and NO3 〉〉 HCO3 〉 SO] 〉 CI- 〉 PO3- 〉 F- for anions. The average rainwater in the area was mixed Ca-Mg-SO4-CI water type. The CI-/Na＋ ratio （1.04） was comparable to that of seawater （1.16）, an indication that N a＋ and CI originated mainly from marine （Atlantic Ocean） aerosols. High enrichments of Ca2＋, Mg2＋ and SO2- to Na＋ ratios relative to seawater ratios （constituting 44% of the total ions） demonstrated their terrigenous origin, mainly from Saharan and Sahelian arid dusts. The K＋/Na＋ ratio （2.24）, which was similar to tropical vegetation ash （2.38）, and NO3 was essentially from biomass burning. Light （〈 100 mm） pre-monsoon and post-monsoon convective rains were enriched in major ions than the heavy （〉 100 mm） monsoon rains, indicating a high contribution of major ions during the low convective showers. Despite the acidic nature, the TDS and major ion concentrations classified the rainwater as potable based on the WHO guidelines.     

广州干湿季典型灰霾过程水溶性离子成分对比分析

利用广州气象台2011年地面逐时能见度和相对湿度数据,以及广州番禺南村大气成分站2011年逐时Marga数据、PM数据,对比分析了一次湿季(4—9月)灰霾过程和干季(10月—次年3月)灰霾过程的污染特征.研究表明,相对干季灰霾过程,湿季灰霾过程颗粒物浓度较低,且细粒子所占比例较高;由于湿季较干季光化学反应较为活跃及可能受气象因素的不同影响,导致干湿季灰霾过程颗粒物浓度的总体变化趋势相反;湿季灰霾过程二次无机离子(SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-)占PM_(2.5)质量百分比的76%,是PM_(2.5)的主要成分;干季灰霾过程二次无机离子(SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-)仅占PM_(2.5)质量百分比的34%;湿季硫氧化率(Sulfur Oxidation Ratio,SOR)、氮氧化率(Nitrogen Oxidation Ratio,NOR)值大于干季,说明二次离子对湿季灰霾的贡献比干季要大;湿季灰霾过程中气溶胶酸性比干季弱.根据相关性分析结果可知,湿季灰霾过程中,NH_4~+主要与SO_4~(2-)结合,Na+主要与Cl-及NO_3~-结合,K+主要与Cl-和NO_3~-结合,极少部分与SO_4~(2-)结合;而在干季灰霾过程中,NH_4~+除了与SO_4~(2-)结合之外,还以NH_4NO_3和NH_4Cl的形式存在,K~+主要与Cl~-和SO_4~(2-)结合,Na+主要与Cl~-及SO_4~(2-)结合.     

使用RCFP-IC对南京市不同污染状况下PM_(2.5)中水溶性离子的观测分析

本文使用大气细颗粒物快速捕集系统及化学成分在线分析系统(RCFP-IC)和美国热电污染气体分析系统(EMS系统)对2013年11月16日—12月10日南京地区PM2.5中主要水溶性离子和污染气体进行了观测分析,并结合气象要素数据分析了灰霾天PM2.5中主要水溶性离子的污染特征.结果表明:不同污染条件下PM2.5中水溶性离子分布差异较大,清洁天浓度最大的6种离子排序为SO2-4NO-3NH+4Cl-NO-2K+,霾天(11月20—24日)和雾-霾天(12月1—8日)前6种离子排序分别是SO2-4NH+4NO-3NO-2Cl-K+和NO-3SO2-4NH+4Cl-NO-2K+.受污染源和化学反应的日变化影响,不同离子的日变化特征不同.污染天NO-3、SO2-4和NH+4的浓度是干净天的2.8~5.0倍.不同水溶性离子对能见度的影响不同.     

托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征初步研究

利用2008年8月采集的样品,分析了托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征.结果表明,72号冰川水化学类型为HCO3--Ca2+型,其离子浓度顺序为:HCO3->SO24->Ca2+>Cl->Na+>NO3->Mg2+>K+>NH4+.主要离子浓度的变化趋势基本相同,影响河水离子浓度变化的原因主要是冰川表碛覆盖区和冰川侧脊区受到降水等引起的水岩相互作用使可溶性离子融入径流,而温度条件也是影响河流离子浓度的重要因素.此外,流量和离子浓度呈负相关关系.河水中离子的来源为3种类型,第一类为局地源的离子,包括Cl-、Na+、K+、Mg2+、HCO3-和SO24-;第二类为来源比较特殊,基本不受其它离子影响的NO3-;第三类为来源多样的Ca2+.岩石及土壤风化作用是控制河水离子变化的主要因素.