泰山濕沉降的離子組成及大氣傳輸?shù)难芯?pdf

1、降水化學(xué)研究一直是我國(guó)大氣濕沉降研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一，濕沉降的化學(xué)組成是評(píng)價(jià)濕沉降污染水平、研究污染物轉(zhuǎn)化、輸送以及酸沉降對(duì)環(huán)境造成危害的基礎(chǔ)。泰山地處歐亞大陸的東部邊緣，東亞地區(qū)的中西部，極頂海拔1545m，處于大氣邊界層和自由對(duì)流層的交界處，大氣湍流顯著，利于污染物的擴(kuò)散和傳輸，具有區(qū)域代表性；鑒于它自身的特點(diǎn)和地理位置，有關(guān)泰山濕沉降污染和污染物輸送的分析對(duì)整個(gè)東亞地區(qū)污染物傳輸?shù)难芯烤哂惺种匾囊饬x。 為了解泰山濕沉

2、降的離子組成特征及污染物來(lái)源，于2004年7月至2005年12月對(duì)泰山濕沉降進(jìn)行了化學(xué)觀測(cè)。觀測(cè)期間，共采集有效降雨和降雪68場(chǎng)次，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括pH值、電導(dǎo)率、主要水溶性陰陽(yáng)離子(F<'->、C1<'->、NO<,>3<'->、SO<,4><'2->、HCO<,3->、NH<,4><'+>、K<'+>、Na<'+>、Ca<'2+>、Mg<'2+>)共12項(xiàng)指標(biāo)，分析了它們之間的相互關(guān)系與來(lái)源，采用混合型單粒子拉格朗日軌跡模式對(duì)引起每次濕

3、沉降的氣團(tuán)的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行模擬，分析了來(lái)自各個(gè)不同方向、不同運(yùn)動(dòng)路徑的降水氣團(tuán)對(duì)濕沉降離子組成的影響。 結(jié)果表明，濕沉降pH值的變化范圍為3.57～7.57，雨量加權(quán)均值為4.63，整體呈酸性，酸性降水(pH<5.6)的發(fā)生頻率高達(dá)71％，其中，pH值低于4.5的強(qiáng)酸性降水占25％；離子總濃度的變化范圍為33.43～1795.08μeq／1，最大和最小濃度相差近53倍，雨量加權(quán)均值為367.31μeq／1，其中，SO<,4><'

4、2->、NO<,3><'->、NH<,4><'+>與Ca<'2+>的濃度之和占離子總濃度的78％，雨量加權(quán)均值濃度分別為124.01、26.13、68.83和53.37μeq／1，是濕沉降的主要離子成分。SO<,4><'2->與NO<,3><'->濃度之比的變化范圍為O.99～7.41，平均值為3.83，遠(yuǎn)低于我國(guó)平均水平6.4，說(shuō)明近幾年由于氮氧化物排放量的逐漸增大使得NO<,χ>對(duì)濕沉降酸化的相對(duì)貢獻(xiàn)增大，濕沉降污染類型從硫酸型到硫

5、酸-硝酸混合型。[H<'+>]／t([SO<,4><'2->]+[NO<,3>])的變化范圍為O.0002～O.56，平均比值為O.16，表明濕沉降中SO<,4><'2->與NO<,3><'->主要以中和態(tài)的形式存在。濕沉降的主要中和因子是NH<,4><'+>與Ca<'2+>，Mg<'2+>的含量較低，中和能力較小，pH值與([SO<,4><'2->]+[NO<,3><'->])／([NH<,4><'+>]+[Ca<'2+>])呈正向相

6、關(guān)關(guān)系，且當(dāng)([SO<,4><'2->]+[NO<,3><'->])／([NH<,4><'+>]+[Ca<'2+>])的取值為1時(shí)，pH值為5.55，近似等于傳統(tǒng)上規(guī)定的酸雨臨界值5.60，大于1時(shí)呈酸性，小于時(shí)呈中性或堿性。 泰山夏半年由于受副熱帶高壓的影響，降雨充沛，2005年夏半年的降雨量占全年濕沉降量的86％，冬半年由于受極地和大陸高壓的控制，濕沉降量很小。電導(dǎo)率、離子總濃度與濕沉降量均呈冪函數(shù)關(guān)系，隨著濕沉降量的增大

7、，電導(dǎo)率、離子總濃度均有降低趨勢(shì)，電導(dǎo)率同離子總濃度呈正向相關(guān)關(guān)系。 統(tǒng)計(jì)分析顯示，濕沉降中S0<,4><2->、N0<,3><'->、NH<,4><'+>與Ca<'2+>之間的相關(guān)性顯著，表明在形成濕沉降以前主要以(NH<,4>)<,2>SO<,4>、NH<,4>HSO<,4>、NH<,4>NO<,3>、Ca(NO<,3>)<,2>的形式存在，SO<,4><'2-><2->、NO<,3><'->與NH<,4><'+>主要受人

8、為活動(dòng)的影響，Ca<'2+>與Mg<'2+>主要來(lái)源于土壤揚(yáng)塵，建筑業(yè)和混凝土行業(yè)也是Ca<'2+>的重要來(lái)源，K<'+>、Na<'+>與CI<'->可能來(lái)源于海洋和土壤，而F的來(lái)源相對(duì)較為復(fù)雜，土壤中的生物作用、海洋以及工業(yè)產(chǎn)生的氫氟酸都有一定的影響。 根據(jù)后推氣流軌跡可以將降水氣團(tuán)劃分為四類，起源于歐洲大陸、蒙古、我國(guó)北部和西北部的降水氣團(tuán)所帶來(lái)的濕沉降中離子濃度較高，酸度較高，有時(shí)呈堿性；起源于東南亞和我國(guó)南部的降水氣團(tuán)

9、受南方污染源的影響，所帶來(lái)的濕沉降中離子濃度偏高，酸性較高；來(lái)自海洋的降水氣團(tuán)離子濃度一般較低，接近于中性，當(dāng)經(jīng)過(guò)日本、韓國(guó)或華東地區(qū)時(shí)，離子濃度有所升高，酸性增強(qiáng)，當(dāng)受到臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，離子濃度增大；發(fā)生氣旋或反氣旋現(xiàn)象時(shí)，濕沉降的酸性增強(qiáng)，離子濃度增大。 總之，泰山濕沉降已受到人為活動(dòng)的嚴(yán)重影響，酸性降水發(fā)生頻繁，濕沉降離子總濃度較高，變化范圍較大。SO<,4><'2->、NO<,3><'->、NH<,4><'+>與Ca<'2