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.     

典型西南工业城市春冬季PM2.5来源与潜在源区分析——以柳州市为例

为了揭示柳州城区春冬季PM_2.5的来源及其潜在源区分布和贡献,利用2018年24h自动监测数据和气象数据对柳州市大气污染物浓度变化特征进行了分析,并且使用后向轨迹模型(HYSPLIT)对春冬季柳州市PM_2.5逐日72h气流后向轨迹和前向轨迹进行聚类分析,同时结合潜在源贡献因子分析法(WPSCF)和轨迹浓度权重法(WCWT)对其潜在源区和浓度贡献进行了分析.结果显示,(1)在研究期内,不利的主导风向和工业区布局导致研究区PM_2.5在春冬季污染较严重,且工业源和交通源是其主要本地来源;(2)春冬季PM_2.5高值主要来源于西北和东南方向,其中,西北向PM_2.5主要来源于本地排放,且浓度在空间上呈现西高东低的趋势;(3)春季后向轨迹PM_2.5浓度整体大于冬季,春冬季中对柳州市PM_2.5影响最大轨迹均来自东部的短距离输送,而来自西北的气流轨迹输对PM_2.5贡献最低.春冬季柳州市大气PM_2.5通过气流传...     

桂林市酸雨变化特征及来源分析

对桂林市2008~2011年共396个降水样品p H值统计表明,桂林市酸雨具有明显的季节性差异,夏季酸雨污染程度较低,冬春两季最为严重;对其中44个降水样品做离子分析,通过计算中和因子(NF)分析2008年酸雨程度低主要是NH_4~+和Ca~(2+)等碱性离子中和所致,相对酸度FA达到0.006,表明有99.4%酸性离子被中和;通过富集因子(EF)分析降水中主要离子来源,CI~-和Na~+主要为海洋来源,Ca~(2+)主要为地壳来源,K~+、SO_4~(2-)、NO_3~-主要为人为来源;最后通过Hysplit后向轨迹模拟分季节对2010年强酸雨水汽来源进行追踪,聚类,分析桂林市酸雨受区域输送的影响,确定致酸物质的3个主要源地:1东北向的江西、安徽、湖南、湖北等省份的工业集中、人口密集地区,来源于这些地区的气团春季占到19%,夏季26%,秋季19%,冬季由于盛行东北风,占到36%;2东南方向的广东省尤其珠三角地区,来源于西太平洋的气流经过此地到达桂林,春季占到19%,秋季占到33%,冬季占到36%;3西南向的南宁、柳州等本省城市,春季所有的强酸雨水汽气团都汇合到桂林的西南侧,经南宁、柳州抵达桂林,夏季直接受西南季风的控制,来自印度洋的水汽径直抵达桂林占到75%,秋季途经该地的西南向气流占到14%,冬季63%.     

典型污染城市9d连续大气降水化学特征:以贵阳市为例

对贵阳地区2008年10月30日～11月7日的一场连续降水进行研究.通过对降水样品的pH值和主要阴阳离子组成的测定,分析了贵阳地区酸雨的主要离子来源以及离子浓度随降水过程的变化规律等.结果表明,此次降水的pH值范围为3.65～7.20,平均值为4.24;SO42-是主要的阴离子,浓度加权平均值为119.06μeq.L-1,占阴离子总量的80.63%;NH4+(38.38μeq.L-1)和Ca2+(48.87μeq.L-1)是主要的阳离子,分别占阳离子总量的37.82%和48.16%.Mg2+、Ca2+、NH4+与SO42-的相关系数分别为0.96、0.91、0.91,说明贵阳地区降水中可能存在以MgSO4、CaSO4、(NH4)2SO4为主的化学物质.大气中不同离子在降水过程被去除的方式和速率有较大的差别,在降水初始阶段,主要富存在粗颗粒中的Mg2+等离子,因粗颗粒迅速被冲刷而较快从大气中去除;而主要富存在细颗粒中的NH4+、SO42-等离子,因细颗粒冲刷速率较慢,而能够在大气中保存较长的时间.     

深圳市一次典型污染天气污染特征分析研究——以2016年3月空气质量为例

2016年3月31日,深圳市及其周边地区出现典型的区域性空气污染事件,多数地区的AQI超过了100.主要污染物浓度和气象要素的逐小时变化表明,该次污染天气主要是在不利气象条件下,由污染物区域传输和二次污染物生成共同导致的.进一步的后向轨迹分析表明,污染日抵达深圳市的气团可能从东莞、广州和佛山等地区携带了大量污染物,并且移动速度缓慢,造成了深圳较为严重的污染天气,而污染日前和污染日后抵达深圳市的气团有利于污染物的稀释扩散,因此空气质量较好.     

大气降水化学特征分析——以佛山市禅城区为例

为了解佛山市禅城区大气降水化学特征,该研究于2018年1～12月采集禅城区大气降水样品,测定降雨量、pH值、电导率和SO42-、NO3-、NO2、F-、Cl-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+和NH4+等阴阳离子.结果表明,2018年佛山市禅城区降雨量为2 058.6 mm,主要集中在5～9月份;pH值在3.95～6....     

发展旅游产业对大气降水化学特征的影响:以云南丽江为例

共收集丽江市1989～2006年间1090个大气降水样品,分析结果表明研究期间平均pH值为6.08,高于丽江地区1987～1989年间的平均pH值5.0,并且年平均pH值呈上升趋势,说明在发展旅游业的背景下,本区有更多碱性物质输送到大气环境中.主要阴阳离子Cl-、SO2-4、NO3-、Na+、Ca2+、Mg2+和NH4...     

土地利用对埋藏型岩溶区岩溶水质的影响——以涪陵丛林岩溶槽谷区为例

岩溶水文系统的开放性和脆弱性,使其很容易受到人类不合理活动的深刻影响,造成水质的持续恶化。对比研究埋藏型岩溶垄脊槽谷区岩溶水质变化与土地利用的关系可以看出,研究区水质20年来的变化以及水质的空间变异与土地利用有很大的相关性;其中集约化的农业耕作、炸石填土增加土地面积、利用落水洞排放污水和独特的微型稻田水位控制设施对岩溶地下水水质产生显著影响;这也表明人类活动已经对该区水文地球化学产生了区域性的重大影响。面对区域岩溶水质恶化的趋势,通过土地整理,保护岩溶水质是迫切需要关注的工作。     

北方典型岩溶泉域地下水水文地球化学特征分析——以鹤壁许家沟泉域为例

近年来,受采矿活动、气候变化等因素影响,包括鹤壁许家沟泉域在内的北方多数岩溶泉域水化学场发生了改变,但其演变规律及现状条件下的水文地球化学特征仍不明晰。为揭示现状条件下许家沟泉域地下水水文地球化学特征及其控制因素,本文在调查取样分析的基础上,采用数理统计、离子比例系数、Gibbs图及相关性分析等方法进行了研究。结果表明:泉域内岩溶地下水水化学类型主要为HCO_3-Ca·Mg和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型。地下水主要水化学组分演化过程的主控因素是岩石风化作用,地下水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)和HCO_3~-主要来源于含方解石(CaCO_3)、白云石(CaMg(CO_3)_2)的碳酸盐岩以及硫酸盐岩(CaSO_4·2H_2O)的溶解,一部分SO_4~(2-)来自黄铁矿氧化。脱白云石化作用致使泉域枯水期地下水中Mg~(2+)明显高于丰水期。阳离子吸附交替使地下水中Na~+、K~+含量降低。稳定同位素特征表明,泉域岩溶地下水主要接受西部裸露区大气降雨的入渗补给,泉域南部岩溶地下水还受淇河河水渗漏的影响,枯水期岩溶地下水中δ~(18)O存在漂移现象。研究成果为泉域内岩溶地下水的合理开发与保护提供了依据。     

典型冰川退缩区铅的来源、累积及历史沉降——以青藏高原海螺沟冰川退缩区为例

为探究青藏高原东部陆地生态系统中铅的来源、累积分配过程及百年来大气铅的沉降状况,以贡嘎山海螺沟冰川退缩区为对象,利用冰川退缩区样地年龄可确定的优势,对160年来完整的植被演替序列进行了系统研究.采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了土壤和植物样品中的铅以及其他微量元素的含量,明确了铅在该地区生态系统中的含量和储量变化格局,并采用主成分分析（PCA）解析了土壤铅的潜在来源,评估了历史沉降铅的累积速率.结果表明,森林有机土壤是大气铅的重要汇集区域.大气沉降的铅主要累积于O层中,而C层土壤铅含量相对较低;植物地上部以树枝和树皮铅含量最高,树干铅含量最低.植被序列中不同树种的铅储量变化趋势和植被演替趋势成正相关.在植被生长期,铅储量因生物量增加而不断升高,而随着演替过程中植被的死亡而降低.整个演替系统铅的储量随冰川退缩时间显著增加,至1936年样地的云冷杉顶极群落达到最大值.PCA源解析表明有机土壤中57%左右的铅来自于人为来源铅的大气沉降过程,即外源污染的大气沉降是贡嘎山中铅的主要来源.进一步分析表明,中国西南地区和南亚地区（印度、孟加拉国等）是主要的污染潜在源区.在百年尺度上,大气来源沉降铅在冰川退缩区的平均累积速率为（8.87±3.55） mg/（m²·a）.此研究为探究铅在陆地生态系统中的来源、分配及累积,理解未来全球变化对铅的环境地球化学过程影响提供了经典范例与数据依据.     

贵阳大气降水化学特征及来源分析

对贵阳地区2008年10月1日~2009年9月30日降水样品的pH值和主要阴阳离子组成的进行测定,并运用TrajStat软件模拟后向气团轨迹,分析了贵阳地区降水中离子来源以及影响离子浓度的因素.结果表明,2008~2009全年降水pH值加权平均值为4.23;SO42-是主要阴离子,加权平均值为265.63μeq/L,占总阴离子的69.29%.Ca2+和NH4+是主要的阳离子,加权平均值分别为182.90和112.79μeq/L,分别占总离子的47.10%和29.05%.并且NH4+、Ca2+与SO42-之间存在明显的相关性,说明贵阳大气中可能主要存着(NH4)2SO4、NH4HSO4、CaSO4等物质.总离子浓度季节差异性大,冬季高、夏季低,主要受到降水量、污染物来源等多方面的影响.海相和土壤富集系数表明,Ca2+、Mg2+、K+主要来自地壳源,而SO42-、NO3-主要来自人为源.贵阳后向轨迹表明春季气团轨迹较为杂乱,夏季气团主要来自沿海,秋冬季则主要受中国内陆的影响.     

近3年太原市夏季降水的化学特征研究

本研究采集了2011~2013年太原市夏季66场降水样品,分析了p H值、电导率和水溶性阴阳离子,探讨了太原市夏季降水的化学组成及来源.结果表明,近3年太原市夏季降水p H值范围为4.63~8.02,加权平均值为5.19;2011~2013年酸雨频率分别为37.0%、31.2%和17.4%.太原夏季降水的化学组成以SO2-4、NO-3、Ca2+和NH+4为主,阴离子SO2-4和NO-3加权平均浓度分别占阴离子总浓度的67.2%和22.0%,阳离子Ca2+和NH+4加权平均浓度分别占阳离子总浓度的55.1%和29.0%;降水中SO2-4、NO-3、Ca2+和NH+4浓度水平随年度有明显的下降趋势.近3年SO2-4/NO-3的当量浓度比分别为2.97、3.06和3.08,平均值为3.02,说明太原市夏季酸性降雨类型为硫酸和硝酸复合型,且硝酸盐的贡献逐年增强.通过中和因子分析,表明太原市夏季降水中Ca2+和NH+4对酸性中和起主导作用,但Mg2+的作用不可忽略.太原市夏季降水中水溶性化学组分主要与燃煤排放有关;结合气团的后向轨迹分析表明太原市夏季降水主要受山西省内南部低空运行的短距离输送气团的控制;西南和东南气团是太原市夏季降水中水溶性化学组分的主要来源.为了有效改善太原市的空气质量,太原南部及本地焦化企业和燃煤电厂污染物的排放应给予关注.     

喀斯特高原退化湿地草海土壤微生物群落碳源代谢活性研究

为了揭示土壤微生物群落功能多样性对湿地退化过程的响应及其与环境因子的关系,采用BIOLOG-ECO微平板法对喀斯特高原湿地草海不同植被演替阶段根际土壤微生物的碳源代谢活性进行了研究.结果表明,沿湿地植被演替梯度,根际土壤微生物群落碳源代谢强度逐渐增加,原生湿地竹叶眼子菜(Comm.Potamogeton malaianu)根际土壤微生物碳源利用能力最低,碳源代谢类型单一;草甸灯芯草(Juncus effusus L.)群落利用能力最强,碳源代谢类型丰富;Shannon指数(H')和Mc Intosh指数(U)均沿植被演替梯度逐渐升高,这可能与地上植物和土壤理化环境变化有关;主成分分析(PCA)提取的3个主成分累计贡献率为92.85%,能够很好解释不同阶段碳源利用的分异,醇类和氨基酸类是引起碳源利用分异的主要基质;冗余分析(RDA)表明,环境因子对微生物碳源代谢活性具有重要影响,p H、DOC是引起碳源利用分异的主要环境因子.土壤微生物群落碳源代谢活性影响湿地碳循环功能.     

基于近40年降水数据的全国七大地理区屋面雨水利用可行性研究

雨水利用是解决城市水资源危机和缓解城市内涝的有效途径,降水特征和雨水利用可行性是衡量雨水利用工程可行与否的关键指标。基于全国各监测站点1980—2020年降水量数据,分析了全国七大地理区的降水特征;运用水量平衡原理,建立了日降水量-用水量平衡模型,探究了屋面雨水利用的影响因素,分析了全国七大地理区7座典型城市的雨水利用可行性。结果表明：1）我国年均降水量受地形和气候差异的影响,呈现出由东南向西北逐渐递减的趋势;季节降水量和年均降水量空间分布趋势一致,各季节降水量以夏季最高、春秋季次之;降水集中度分布特征与降水量不同,年均降水量较小的地区降水相对更加集中。2）降水特征、雨水罐设计容积、集雨面积、日用水需求量、节水效率和溢流率对不同地区雨水利用可行性具有显著影响。降水量越大的地区雨水利用可靠性越高,不同地理区7座典型城市雨水利用可靠性顺序为广州>武汉>南京>昆明>哈尔滨>北京>西宁,但各城市的雨水利用可靠性均难以达到100%。3）雨水利用可靠性随雨水罐容积的增大而增大,但当雨水罐容积达到10 m³时,其增加显著减缓;雨水利用可靠性与集雨面积成正比,与日用水需求量成反比;节水效率的曲线趋势变化与可靠性趋势变化基本一致,但是数值上高于可靠性;合理控制溢流率可以提高雨水利用效益,在实际应用中应结合可靠性和溢流率来确定雨水罐最佳尺寸。总体上,华南、华东、西南地区进行雨水利用的可行性较高,东北、华北地区次之,而西北地区的可行性最低。

     

中国季风区降水构成对降水中稳定同位素的影响：以长沙为例

降水构成是指对流或平流降水量在总降水量中所占比例,不同的降水构成对降水稳定同位素的丰度会产生重要的影响。基于长沙地区实测的日降水稳定同位素数据和GNIP月降水同位素数据,对不同时间尺度、不同季节时段以及不同降水强度下降水构成对降水中稳定同位素影响的变化特征进行分析和比较,旨在揭示不同的降水构成对降水中稳定同位素影响的差异,深化对季风区降水形成过程中稳定同位素变化规律的认识。结果表明：云中对流强度的差异造成了不同季节对流降水量占总降水量的比例（convective precipitation fraction,CPF）与总降水量之间相关关系的差异。在日和月时间尺度下,在暖半年,CPF随总降水量的增大而减小,而在冷半年,CPF随总降水量的增大而增大。无论是在暖半年还是在冷半年,日时间尺度下长沙站降水中的δ¹⁸O随CPF增大不断偏正。在月时间尺度下,包括长沙站在内的中国季风区大部,降水中δ¹⁸O与CPF均呈正相关。由于不同季节对流活动的强度不同会造成降水构成的不同,也使得相对于暖半年,冷半年时段降水构成对降水中稳定同位素的影响要强于降水量效应的影响,因此在冷半年长沙地区δ¹¹⁸O—CPF线性回归方程的斜率随降水强度的增大而增大,而在暖半年,δ¹⁸O—CPF斜率随降水强度的增大而减小。     

莆田地区一次臭氧污染过程分析

利用2018年7月28日—8月5日莆田地区4个环境监测站臭氧逐小时浓度观测资料、莆田国家气象站逐小时资料、莆田地区风廓线雷达站逐小时资料对7月29日—8月4日的臭氧污染过程进行分析.结果表明,除7月30日臭氧最大浓度为193μg·m^-3外,其余日期莆田市监测站的臭氧浓度小时最大值均超过200μg·m^-3.本次污染过程在气象条件上臭氧浓度与温度呈正相关,与湿度呈负相关,臭氧浓度与两者的相关系数绝对值均大于0.77.边界层上的偏西风和西南风在此次过程中表现出有利于本地区臭氧污染的形成和维持.结合污染物排放资料和后向轨迹分析表明,污染主要成因以外来源输送为主,后向轨迹经过漳州、泉州排放区,本地区排放对污染的贡献较少.莆田市监测站的NO_x与O₃浓度呈正相关的特殊现象是海陆风和山谷风配合地形造成的O₃和NO_x共同堆积和扩散所导致的.     

西南喀斯特农村降水化学研究:以贵州普定为例

对我国西南喀斯特地区农村(普定)2008年的降水样品化学组成研究表明,该区降水pH值在4.6～7.1之间,加权平均值为5.7.Ca2+是主要的阳离子,雨量加权平均浓度为303.2 μeq·L-1占阳离子总数的34%～88%;SO42-和NO3-是主要的阴离子,雨量加权平均浓度分别为281.2 μeq·L-1、69.9 ...     

基于地理标记照片的入境游客空间特征与移动轨迹——以南京市为例

随着互联网与社交媒体的兴起,用户分享内容中的地理标记数据成为旅游流研究的重要对象。以南京入境旅游流空间特征为研究对象,以2010—2018年Flickr平台内南京地理标记照片为基础,利用DBSCAN算法、ArcGIS 10.2等方法与技术探究南京入境旅游热点区域、游客移动轨迹特征及模式。研究结果显示：（1）南京入境游客访问峰值出现在3-6月及10月,以一日游为主。（2）南京AOI空间分布差异明显,历史城区是南京入境旅游最热门区域,其AOI分布与旅游景区、商业购物等相关产业空间高度重合;中心城区的AOI分布数量次之,钟山风景区是其热度核心,深受热衷历史文化的游客追捧;郊区的AOI分布数量最少,基本与当地旅游景区相吻合。（3）单日游和多日游的游客移动轨迹网具有显著差异性,分别体现在网络范围、网络体系、旅游对流及转移差值4个方面。（4）南京入境游客移动轨迹模式可划分为区域内部移动轨迹模式和区域间移动轨迹模式。根据上述研究结果,分别针对历史城区、中心城区及郊区提出相应的发展建议。     

基于R语言的非点源颗粒态磷指数构建及应用——以丘陵红壤区小流域为例

以南方丘陵红壤区典型小流域为例,构建了基于R语言的流域非点源颗粒态磷污染指数并进行应用.结果表明,（1）流域土壤侵蚀模数在0.7~15244.2t/（km²·a）之间,超出南方丘陵红壤区容许土壤侵蚀量的区域占流域面积59%;平均非点源颗粒态磷产生强度为0.86kg/hm²,超出非点源磷流失阈值的区域占流域面积14%.流域侵蚀等级以微、轻度为主,但中度及以上强度区域以较小的面积（7.2%）贡献了较大比例的流域侵蚀产生量（35%）和输出量（43%）、以及非点源颗粒态磷输出量（31%）.（2）识别的关键源区占流域面积14%,贡献了65%和58%的侵蚀土壤和颗粒态磷输出负荷;主要分布在近河道的坡地（<25°,水文距离≤800m）,林地、耕地、园地是主要土地利用类型组成.（3）过量施肥导致的土壤磷素富集、强降雨条件下低丘缓坡地带的高易蚀性是关键源区形成的主因.研究进一步对关键源区进行分类分区,提出了以水土保持、配方施肥、工程治理为核心的非点源颗粒态磷污染治理组合措施.研究为丘陵红壤区流域非点源颗粒态磷污染的防治提供了较为系统完善的思路.