寻找人类活动影响南明河的水化学指纹:Ⅰ.空间变化

城镇化和城市化通常是在河流流域内向前推进的,这导致人类活动对河流的污染越来越严重。防治这类河流污染的主要措施是截污沟修建以实现污水、雨水分离。那么截污沟修建后的效能如何?截污沟修建后中心城区水质如何变化?是否真的好转?为了回答这个问题,我们于2008年10月、2009年1月、4月、7月对贵阳市南明河主城区河段的8个断面进行了4次采样,获得了水温(T)、pH、电导(EC)、溶解氧(DO)、主要阳离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)和主要阴离子(Cl-、NO3-、SO24-、HCO3-)含量的空间变化情况。相对于城区边缘,主城区河段主要离子含量和电导显著性升高,这种升高不是支流汇入的结果,而是人类活动导致。这说明了3种可能性:截污沟收集废水的不完全性、截污沟渗漏的可能性和非点源污染源存在的可能性。水化学分析提供了简单易行的评估截污沟效能的方法。     

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.     

夏季广州城区细颗粒物PM_(2.5)和PM_(1.0)中水溶性无机离子特征

于2008年7月1～31日在广州城区每天采集PM2.5和PM1.0样品.利用离子色谱分析了样品中Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3-和SO24-等9种离子组分质量浓度,并同步收集气象因子、大气散射系数、大气能见度以及SO2、NO2、O3气体污染物质量浓度等数据.结果表明,PM2.5和PM1.0中水溶性无机离子总浓度分别为(25.5±10.9)μg·m-3和(22.7±10.5)μg·m-3,分别占PM2.5和PM1.0质量浓度的(47.9±4.3)%和(49.3±4.3)%.SO42-占PM2.5和PM1.0中质量浓度百分比最高,分别为(25.8±4.0)%和(27.5±4.5)%.较高的温度和O3浓度有利于SO24-的生成,较高相对湿度有利于NO3-的生成.PM2.5和PM1.0中亲水性较强的SO42-、NH4+和NO3-对散射系数和能见度影响较大.     

成都市城区大气细颗粒物水溶性离子污染特征

为了解成都市城区大气细颗粒物水溶性离子污染特征,在成都市城区四季采集PM2.5有效样品共计102个,测得颗粒物质量浓度以及水溶性离子质量浓度(NH4+、Ca2+、Na+、Mg2+、K+、F-、NO3-、SO42-、Cl-),并分析其浓度变化特征,重点关注二次无机离子的污染特征及形成影响.结果表明,成都市城区水溶性离子与...     

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.     

天山乌鲁木齐河源1号冰川区气溶胶水溶性离子变化特征及来源分析

基于2007年4、8和10月这3个时段不同季节的野外考察取样和实验室分析测试,探讨了天山乌鲁木齐河源1号冰川区气溶胶样品中水溶性离子成分的浓度组成、变化特征及其可能来源.结果表明,气溶胶水溶性离子平均浓度为2.76μg·m-3,化学组成以Ca2+、NO-3和SO2-4为主.Ca2+、SO2-4、NH+4、Na+、Mg2+、Cl-在春、夏、秋这3个季节的变化趋势与总离子浓度的变化趋势一致,均为夏季最高、秋季次之、春季最低,而K+与NO-3却呈现出秋季最高、夏季和春季浓度次之的季节变化特征.分析认为,气溶胶中Ca2+、Na+、Mg2+、K+和Cl-主要可能来自陆源矿物;而NO-3和NH+4则很大程度上以人为源为主.并且发现,SO2-4可能同时受陆地源与人类活动来源的影响.     

丽江-玉龙雪山不同区域大气降水化学特征

2008─2009年在丽江-玉龙雪山地区的丽江市区、玉龙雪山冰川公园索道下部站(索道地区)和白水1号冰川区(冰川区)3个采样点采集了113个降水样品,对其pH、电导率和主要离子(Cl-、SO42-、NO3-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+和NH4+)质量浓度进行了分析.结果表明,所有样品实测pH均高于5.6.3个采样点ρ(总离子)平均值为丽江市区>索道地区>冰川区,其中ρ(SO4 2-)和ρ(Ca2+)均最高.丽江市区季风前后各离子质量浓度变化显著,其中海盐离子质量浓度〔ρ(Na+)和ρ(Cl-)〕从季风前期到季风期变化不大,在季风后期增加;ρ(NO3-)、ρ(SO42-)、ρ(NH4+)、ρ(Ca2+)、ρ(K+)和ρ(Mg2+)在季风前期显著高于季风期和季风后期.采用相关分析和主因子分析法对降水中离子来源进行研究,表明SO42-、NO3-和NH4+主要来自局地人类活动的贡献,Na+、K+和Cl-是海洋源贡献,Ca2+和Mg2+主要来源于地表粉尘.      

贵州清水江流域丰水期水化学特征及离子来源分析

对清水江流域丰水期河水离子浓度及组成特征分析表明,流域水化学组成以Ca2+、HCO-3离子为主,其次为Mg2+、SO2-4;TDS均值213.96 mg·L-1,高于世界流域均值.根据海盐校正分析得出,研究区大气降水中海盐输入对流域水化学的贡献率为2.23%,低于世界河流均值3%.Gibbs图结合离子比值分析表明,流域水化学主要受碳酸盐岩风化影响,越往下游硅酸盐岩化学风化贡献越明显,碳酸和硫酸同时参与了流域岩石风化过程.离子来源分析表明,Ca2+、Mg2+、HCO-3离子主要来自于白云石、方解石等碳酸盐岩风化溶解,Na+、K+、Cl-主要来源于硅酸盐岩风化;SO2-4和NO-3主要来源于大气酸沉降和城镇废水输入.人为活动影响分析表明上游工矿企业活动对清水江流域水化学影响明显.     

中国海峡西岸城市群冬季PM2.5和PM10中水溶性离子的污染特征

为了研究中国海峡西岸城市群冬季大气颗粒物水溶性离子的污染特征,采集该区域8个城市共14个采样点位(包含1个背景点)的PM2.5和PM2.5~10样品,采用离子色谱分析F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+、NH4+、Ca2+和Mg2+ 9种水溶性离子的质量浓度.结果表明,海峡西岸城市群冬季大气颗粒物污染严重,PM2.5和PM10的日均值分别为89.65,135.65μg/m3,PM2.5占PM10的66.1%.城区水溶性无机离子主要集中在PM2.5上,其浓度分布存在空间差异,温州地区水溶性无机离子浓度处于较高水平;SO42-、NO3-和NH4+是水溶性无机离子的主要贡献者,其占PM2.5 中水溶性离子总量的79.6%~89.0%,占PM10的74.2%~83.4%.由于受冬季季风的影响,该区域非海盐离子对水溶性无机离子的贡献较大.NO3-/SO42-的质量浓度比显示,冬季海峡西岸城市群已处于机动车污染与燃煤污染并存的复合型污染状态.     

上海市交通干道颗粒物中水溶性无机离子的污染特征

2011年2月至2011年6月在上海市中心城区交通干道区采集29个TSP样品,对颗粒物中水溶性无机离子的化学特征进行了分析比较。结果表明:在9种水溶性无机离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、Ca2+、K+、Mg2+和Na+)中,SO42-和NO3-浓度最高,分别占水溶性无机离子总浓度的36.1%和30.6%。颗粒物的阴离子/阳离子比值平均为1.12,相关性方程的斜率K为1.02,说明颗粒物偏酸性。计算的NO3-/SO42-比值的均值为0.85,表明移动排放源(机动车)对颗粒物中水溶性组分的贡献已接近于固定排放源(燃煤)。计算得出硫的转化率(SOR)均值为0.28(0.12～0.51),氮的转化率(NOR)均值为0.19(0.06～0.40),表明二次颗粒物生成是主要来源之一。     

合肥市郊夏季PM10浓度及其与能见度的关系

年8—9月在合肥市郊对ρ(PM₁₀)进行了观测,并分析了其中9种水溶性离子(NO₂-、Cl-、NO₃-、SO₄2-、NH₄+、Ca2+、Na+、Mg2+、K+)质量浓度. 结果表明:采样期间该地区ρ(PM₁₀)日均值为78.9 μg/m3,9种水溶性离子的平均质量浓度为18.93 μg/m3,占ρ(PM₁₀)的26.6%,表明水溶性组分是PM₁₀的重要组成之一. SO₄2-、NO₃-、NH₄+和Ca2+是主要的阴、阳离子,日均质量浓度分别为8.14、4.81、3.46和1.33 μg/m3. 不同RH(相对湿度)下PM₁₀对能见度的影响不同,RH小于80%时,二者呈显著的线性负相关〔R(相关系数)为-0.80〕;RH大于80%时,二者呈指数负相关(R为-0.48). 离子间相关性分析显示,PM₁₀中水溶性离子的主要结合方式为(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₄、NH₄NO₃、KCl及K₂SO₄. 采样期间ρ(NO₃-)/ρ(SO₄2-)平均值为0.59,说明在该地区固定源对水溶性组分的贡献大于移动源. 另外,扬尘也是PM₁₀重要来源之一.      

艾比湖流域地表水水化学特征及空间变异特征分析

为了更好地了解艾比湖流域的水化学特征变化,采用2014年5月和10月2次的野外实地考察数据,利用多元统计和空间变异特征的方法分析艾比湖流域地表水化学特征。结果表明:1)流域水化学组成以Na+、Cl-离子为主,其次为Mg~(2+)、SO_4~(2-)。2)通过因子分析可得,第一主成分包括TDS、矿化度和Mg2+,第二主成分为p H。3)聚类分析结果显示在以5为阈值的前提下将丰水期的水化学参数聚为两类,一类为HCO-3、K+、Ca~(2+)、Cl~-、Na~+、SO_4~(2-)、p H和Mg2+,另一类为TDS、电导率和矿化度;而枯水期可聚为3类,第一类为HCO-3、K+、Ca2+、Cl-、Na+、SO_4~(2-)和Mg2+,第二类为TDS、电导率和矿化度,第三类为p H。4)根据水化学参数的空间分布特征分析得出,从丰水期到枯水期各水化学参数空间变异较为明显,并且均呈下降趋势,其中K+的空间变异最为显著,p H的最不显著。     

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...     

秋季南通近海大气气溶胶水溶性离子粒径分布特征

2012年10~11月在南通近海设立观测点,利用Anderson分级采样器采集大气气溶胶样品,用离子色谱仪(Metrohm IC)分析其中10种水溶性离子组成.结果表明,南通秋季近海PM10和PM2.1中水溶性离子浓度分别为59.70,45.96mg/m3.PM2.1中主要离子质量浓度排列依次为SO42->NO3->NH4+>Ca2+. SO42-,NO3-和NH4+占PM10中离子浓度的80%以上,二次离子为近海区域气溶胶的主要成分.SO42,NH4+和NO3-均表现出单峰型分布,峰值区间均为0.43~1.1mm,Ca2+,Na+和Cl-表现为双峰型.Ca2+高浓度峰值出现4.7~5.8mm粒径段内;Na+和Cl-峰值出现在0.43~1.1mm和3.3~5.8mm内,但最大峰值浓度区间不一致.PM10中nss-SO42-/SO42-比值均高于90%,陆地源对近海硫酸盐的影响显著.nss-SO42-/NO3-的比值在<2.1μm的粒径段内均大于1,表明该区域固定源是大气细粒子中离子的重要贡献源,但移动源对粗粒子的影响值得重视.个例分析显示,稳定的天气系统,高污染排放内陆地区的污染物传输,是造成10月27日的严重污染过程的主要原因.     

近2年上海市夏季降水地球化学特征研究

在连续监测采样分析基础上运用相关性分析、主成分分析、海盐示踪法和HYSPLIT模型,分析了上海市2008年和2009年夏季降水主要成分的化学特征、来源及酸性降水的成因.近2年夏季降水中,pH平均值分别为4.72和4.68,酸雨频率分别为53.30%和63.30%;离子浓度的大小顺序为SO24-NH 4+NO 3-Cl-Ca2+Na+Mg2+K+,其中SO42-、NH 4+、NO 3-等二次组分在降水中占有较高比例,三者之和分别占降水中离子总量的55.01%和65.97%,表明上海市大气环境中二次污染比较突出;SO42-/NO 3-的当量比分别为3.19和2.13,表明该市夏季酸性降水类型为硫酸和硝酸复合型;可溶性有机碳(DOC)含量变化范围为1.36～10.69 mg/L,平均含量为2.44 mg/L;NH 4+同SO24-(r=0.81)、NO 3-(r=0.58)的相关性分别大于Ca2+同SO24-(r=0.72)、NO 3-(r=0.57)的相关性,且NH 4+/Ca2+的当量比分别为1.31和2.49,说明NH 4+对夏季降水酸性的中和作用大于Ca2+;夏季降水中,SO42-、NH 4+、NO 3-、K+、Ca2+主要是陆源物质输入,Mg2+、Cl-两者海、陆源物质都有贡献且陆源贡献大于海源.后向轨迹分析表明上海市夏季酸性降水不仅与局地污染源有关,还与来自其西南方向的远距离污染物质输入有关.     

酸雨作用下中亚带森林冠层淋溶规律研究

2001年1月～2002年6月对韶山亚热带常绿阔叶林4个采样区进行了酸雨的监测,以监测数据为依据,分析研究了林内穿透水中主要离子的淋溶规律。结果表明:大气降水经过森林冠层后pH值明显升高,韶山亚热带常绿阔叶林对SO42-、NO3-、Mg2+、NH4+离子具有吸收作用,特别是NH4+和NO3-离子。SO42-、Ca2+和Mg2+离子的冠层淋溶百分率随降雨量的增加有明显减少的趋势。Ca2+、K+和Cl-随着pH的增加,其冠层淋溶百分率呈增加趋势。韶山地区在常年酸沉降作用下,森林冠层对酸性离子SO42-、NO3-的吸收作用最强。根据18个月离子浓度平均值来计算,韶山地区森林冠层离子的淋溶序列为:K+>Ca2+>Cl->Mg2+>SO42->NO3->NH4+>Na+。     

喀斯特地区浅层地下水对植被退化的水文地球化学响应——以贵州荔波拉桥小流域为例

喀斯特地区植被退化的水文地球化学响应是喀斯特研究的重要内容之一,具有重要的科学和现实意义。选择贵州荔波拉桥小流域中四个不同植被类型的样地作为对象,按月采集浅层地下水(土壤水和表层泉水),对其进行水文地球化学各参数的分析。结果表明,土壤水中Ca2+、Mg2+、HCO3-、EC和pH值,表层泉水中Cl-、NO3-和SO24-等对植被退化响应敏感;而土壤水中NO3-和SO24-,表层泉水中Mg2+、NH4+、HCO3-和EC,以及土壤水和表层泉水中δ13 CDIC值则可能还受到其他过程的影响,需谨慎使用。由此可见,对于土壤层,阳离子和与土壤CO2气体浓度有关的HCO3-可能有较好的响应,而对于表层泉水,HCO3-以外的阴离子可能更敏感。