泰山降水的化學(xué)特征研究——山上山下對(duì)比分析.pdf

1、酸雨一直是國(guó)際研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，在我國(guó)七五、八五期間被列為國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目。十一五期間，酸雨又被列為國(guó)家973項(xiàng)目，研究我國(guó)酸雨的輸送態(tài)勢(shì)和沉降機(jī)制；作為973項(xiàng)目的子課題，本項(xiàng)目在泰山山上和山下兩個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行了降水化學(xué)觀測(cè)。泰山地處歐亞大陸的東部邊緣，東亞地區(qū)的中西部，極項(xiàng)海拔1545m，山上觀測(cè)點(diǎn)處于泰山極頂，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；另一觀測(cè)點(diǎn)——山下觀測(cè)點(diǎn)位于泰山腳下城市郊

2、區(qū)，海拔128.6m。對(duì)泰山山上和山下觀測(cè)點(diǎn)的降水做對(duì)比分析，可了解該地區(qū)的大氣污染和降水化學(xué)特征的空間和時(shí)間分布，分析降水污染的程度和變化趨勢(shì)。 山上和山下兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)行兩年和一年的降水化學(xué)觀測(cè)。觀測(cè)期間，共采集有效降雨和降雪111場(chǎng)次，測(cè)定和分析項(xiàng)目包括pH值、電導(dǎo)率、主要水溶性陰陽(yáng)離子(F<'->，Cl<'->，NO<,2><'->，NO<,3><'->，SO<,4><'2->，HCO<,3><'->，NH<,4><'

3、+>，K<'+>，Na<'+>，Ca<'2+>，Mg<'2+>)、有機(jī)酸(甲酸、乙酸和草酸)以及重金屬(Al，Mn，F(xiàn)e，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Pb，Cr)。通過(guò)山上和山下兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的對(duì)比，初步分析了該地區(qū)的降水的化學(xué)特征。 研究結(jié)果表明，山上降水在05、06年兩年的pH值變化范圍為3.57～7.58，加權(quán)均值為4.55，僅在2006年的pH均值為4.53。2006年山下降水pH值變化范圍為3.53～7.61，加權(quán)均值為

4、4.42，山下降水酸度略高于山上；SO<,4><'2->、NO<,3><'->、NH<,4><'+>和Ca<'2+>是所占比例較大的陰陽(yáng)離子，在山上和山下的加權(quán)均值濃度分別為：SO<,4><'2->148.3/209.9μeq/l，NO<,3><'->38.1/49.9 μeq/l，NH<,4><'+>101.3/139.8μeq/l，Ca<'2+>69.5/100.4 μeq/l，分別占總離子濃度的32.76﹪/33.48﹪，8.42

5、﹪/7.96﹪，22.38﹪/22.30﹪和15.36﹪/16.01﹪；甲酸和乙酸是降水中主要的有機(jī)酸，部分降水檢出草酸，上、下站點(diǎn)甲、乙、草酸的濃度分別為：甲酸8.2/10.7μeq/l，乙酸5.6/7.6μeq/l，草酸0.05/0.1μeq/l，上下站點(diǎn)有機(jī)酸總量分別占總離子濃度的3.07﹪、2.93﹪：Zn在兩站點(diǎn)降水中都是含量最大的重金屬，上、下站點(diǎn)Zn濃度分別為73.0/70.4μg/l，占重金屬總量的58.5﹪/53.9﹪

6、，元素Fe、Al和Mn濃度次于Zn，上、下濃度分別為18.9/10.8μg/l、11.7/17.9μg/l、9.0/11.8μg/l，這四種元素所占比例達(dá)重金屬總量的90﹪多，Cr濃度最小，在所有的降水中均未檢出，上、下重金屬總量分別是總離子濃度的0.82﹪和0.62﹪。 山上降水兩年(2005年與2006年)相比較，除個(gè)別常規(guī)離子和重金屬外，2006年濃度普遍高于2005年，其中所占百分比較大的S04<,4><'2->、NO<

7、,3>、NH<,4><'+>、Ca<'2+>濃度以及重金屬Zn、Al以及Fe在2006年降水中明顯高于2005年，降水化學(xué)特征與2006年雨量偏少有關(guān)，另一方面也暗示該地區(qū)降水污染略有加重。 常規(guī)離子和重金屬季節(jié)變化表明，山上降水的主要離子和重金屬以及有機(jī)酸普遍在春季出現(xiàn)高值，表明沙塵暴對(duì)山上降水的化學(xué)特征影響很大，其他三個(gè)季節(jié)元素和離子間變化規(guī)律則各不相同，表明各種因素會(huì)共同影響降水的化學(xué)特征；山下降水的主要離子和重金屬的季節(jié)

8、變化出現(xiàn)兩峰值，在春秋兩季含量較高，最高值出現(xiàn)在秋季，有機(jī)酸變化規(guī)律受其來(lái)源于植物釋放的影響，在夏季和秋季含量偏高。 山上和山下同期降水對(duì)比表明，地面大氣對(duì)降水有一定影響，表現(xiàn)在山下NH<,4><'+>、Ca<'2+>、NO<,3>、SO<,4><'2->明顯高于山上同期降水濃度，而由于某些特殊的污染源的污染物對(duì)泰山高空大氣的影響造成了主要的重金屬組分Fe和Zn的濃度在山上明顯高于山下。 統(tǒng)計(jì)分析表明，同一觀測(cè)點(diǎn)降水中，

9、NH<,4><'+>和Ca<'2+>。與酸性物質(zhì)NO<,3>。和SO<,4><'2->不僅相關(guān)性非常顯著，且聚類分析中為同一類，表明NO<,3><'->和SO<,4><'2->在形成降水之前在大氣中主要以(NH<,4>)<,2>SO<,4>、NH<,4>NO<,3>以及Ca(NO<,3>)<,2>的形式存在，氨和鈣鹽中和了降水中N03"和SO<,4><'2>；另外，As與Cd、Ni與Zn、Al與Fe以及甲酸和乙酸之間都表現(xiàn)出極強(qiáng)的相關(guān)性

10、，說(shuō)明了相近的來(lái)源；站點(diǎn)之間各種離子的相關(guān)性分析表明，2006年上下兩站點(diǎn)所有場(chǎng)次降水的相關(guān)性較差，而發(fā)生時(shí)間接近且降水氣團(tuán)來(lái)向接近降水的常規(guī)離子和重金屬相關(guān)性很好，表明引起降水的氣團(tuán)對(duì)兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的降水化學(xué)特征也會(huì)有很大影響。 總之，泰山降水的酸性問(wèn)題已經(jīng)比較嚴(yán)重，山上降水在兩年內(nèi)污染略有加重。由于受污染物遠(yuǎn)距離傳輸和局地源的影響不同，山上山下降水特征差別明顯，主要的離子和重金屬的時(shí)間變化規(guī)律明顯不同；降水發(fā)生的時(shí)間以及降水氣團(tuán)