衡山云霧及雨水的化學(xué)研究.pdf

1、酸雨一直是國際研究的熱點(diǎn)問題，云霧的酸化過程也是導(dǎo)致酸雨產(chǎn)生的主要過程之一，通過研究云霧污染的過程和機(jī)理，對研究我國酸雨的產(chǎn)生和大氣中酸性污染物的轉(zhuǎn)化具有重要意義；本項(xiàng)目選擇衡山氣象站進(jìn)行云霧和降水化學(xué)觀測。由于該地區(qū)獨(dú)特的地形及地理位置，通過本次觀測可以了解該地區(qū)的大氣污染和降水化學(xué)特征，以及污染物的來源及輸送態(tài)勢。
　　 2009年3月至5月間，對衡山云霧水、雨水進(jìn)行了化學(xué)觀測。觀測期間，共采集云霧水樣193個，雨水38個。

2、化學(xué)分析包括pH值、EC、主要水溶性陰陽離子（氟離子、氯離子、亞硝酸根、硝酸根、硫酸根、銨根、鉀離子、鈉離子、鈣離子和鎂離子）和小分子有機(jī)酸（甲酸根、乙酸根、草酸根、乳酸根、丙酸根和甲烷磺酸），研究云霧水和雨水的基本化學(xué)特征。
　　 結(jié)果表明，衡山的云霧pH均值為3.80，表明該地的云霧呈現(xiàn)嚴(yán)重酸性，其中重酸性(pH＜4.5)樣品比例為76％。與國外觀測的云霧水樣品相比，本次觀測結(jié)果酸度明顯較高，且變化范圍也更大，反映了東亞地區(qū)

3、高人為污染排放和高沙塵活動的影響。觀測云霧樣品中的離子濃度較高（1143.25μeq L-1）。一般云霧水中的主要離子分別是銨鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和鈣離子，而衡山除這四種離子外，鈉離子濃度也較高（高于鈣離子），反映了4-5月份海洋性氣團(tuán)對衡山的影響；此外衡山云霧水中的有機(jī)酸比例較高（占陰離子總量的7.79％），對自由酸度的貢獻(xiàn)為3.52％。與20年的觀測結(jié)果相比，本次觀測的云霧酸度大幅度的上升，總離子濃度也有所上升，其中，銨鈣等堿性離子變

4、化不大，硫酸根、硝酸根等酸性離子濃度出現(xiàn)上升趨勢。
　　 衡山降雨也呈現(xiàn)酸性，平均pH值為4.35，而且離子濃度較高（衡山243.31μeq L-1）。銨、鈣離子是衡山降水中濃度較高的陽離子，主要受人為活動（包括農(nóng)業(yè)）、東亞地區(qū)沙塵以及堿性顆粒物（如建筑揚(yáng)塵等）的排放影響。硫酸根是衡山降水中濃度最高的陰離子（占總離子的29.2％），并且97％以上為非海鹽源；另外硝酸根濃度也較高，比例約為11％，而硫氮比分別為2.68。衡山降水中

5、的有機(jī)酸離子較高，以甲酸和乙酸為主，與衡山所處的亞熱帶地理位置（植被茂盛、輻射強(qiáng)、自然排放VOC高）有關(guān)。與歷史觀測資料的對比發(fā)現(xiàn)，衡山站降水酸度無明顯增長，總離子濃度稍有降低，但各成分比例基本維持不變。
　　 通過比較離子在云霧和雨水中的比例情況，發(fā)現(xiàn)云霧滴對于吸收酸性離子的前體氣體具有優(yōu)勢；而雨水的云下沖刷作用更容易引入大氣中的顆粒物。主要離子在云霧和雨水間沒有明顯的相關(guān)性關(guān)系，這說明云霧氣團(tuán)與降雨云團(tuán)間存在較大差異。

6、>　　 酸度和中和分析表明，本次觀測的云霧和雨水中都有大量的酸未被中和，導(dǎo)致很多云霧和降水事件呈現(xiàn)較強(qiáng)酸性，其中云霧和雨水中未被中和的酸的比例分別為28％和35％。硫酸根、硝酸根是云霧和雨水中主要的酸度提供者。另外有機(jī)酸對雨水的酸化也起著不可忽視的作用。起中和作用的主要是銨鈣等堿性離子。
　　 后推氣流軌跡分析表明，南部和東部來向的氣流所導(dǎo)致的云霧和雨水酸度較高，其離子濃度也很高，。來自于東南方向的氣團(tuán)和局地氣團(tuán)是較清潔的兩類

7、氣團(tuán)，它們所帶來的云霧和雨水的酸度也是所有氣團(tuán)中最低的。
　　 富集因子分析發(fā)現(xiàn)。大部分的硫酸根、硝酸根、鉀離子和鈣離子以及一部分的鎂離子（超過一半比例）是來自于非海洋源的貢獻(xiàn)。衡山云霧中甲酸與乙酸的濃度之比平均值為1.23，比雨水中的比值要高一些，這個值在雨水中只有0.869。這表明雨水中的甲乙酸主要來自于一次源的貢獻(xiàn)，而云霧中的甲乙酸除了一次源的貢獻(xiàn)外，相比于雨水有更高比例的二次源貢獻(xiàn)。
　　 綜上所述，本次研究發(fā)現(xiàn)