泰山降水的化學特征研究——山上山下對比分析.pdf

1、酸雨一直是國際研究的熱點問題，在我國七五、八五期間被列為國家科技攻關項目。十一五期間，酸雨又被列為國家973項目，研究我國酸雨的輸送態(tài)勢和沉降機制；作為973項目的子課題，本項目在泰山山上和山下兩個站點進行了降水化學觀測。泰山地處歐亞大陸的東部邊緣，東亞地區(qū)的中西部，極項海拔1545m，山上觀測點處于泰山極頂，大氣邊界層和自由對流層的交界處，大氣湍流顯著，利于污染物的擴散和傳輸，具有區(qū)域代表性；另一觀測點——山下觀測點位于泰山腳下城市郊

2、區(qū)，海拔128.6m。對泰山山上和山下觀測點的降水做對比分析，可了解該地區(qū)的大氣污染和降水化學特征的空間和時間分布，分析降水污染的程度和變化趨勢。 山上和山下兩個觀測點分別進行兩年和一年的降水化學觀測。觀測期間，共采集有效降雨和降雪111場次，測定和分析項目包括pH值、電導率、主要水溶性陰陽離子(F<'->，Cl<'->，NO<,2><'->，NO<,3><'->，SO<,4><'2->，HCO<,3><'->，NH<,4><'

3、+>，K<'+>，Na<'+>，Ca<'2+>，Mg<'2+>)、有機酸(甲酸、乙酸和草酸)以及重金屬(Al，Mn，F(xiàn)e，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Pb，Cr)。通過山上和山下兩個觀測點的對比，初步分析了該地區(qū)的降水的化學特征。 研究結果表明，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離子，在山上和山下的加權均值濃度分別為：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酸，部分降水檢出草酸，上、下站點甲、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，上下站點有機酸總量分別占總離子濃度的3.07﹪、2.93﹪：Zn在兩站點降水中都是含量最大的重金屬，上、下站點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，降水化學特征與2006年雨量偏少有關，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酸普遍在春季出現(xiàn)高值，表明沙塵暴對山上降水的化學特征影響很大，其他三個季節(jié)元素和離子間變化規(guī)律則各不相同，表明各種因素會共同影響降水的化學特征；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，有機酸變化規(guī)律受其來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比表明，地面大氣對降水有一定影響，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)計分析表明，同一觀測點降水中，

9、NH<,4><'+>和Ca<'2+>。與酸性物質NO<,3>。和SO<,4><'2->不僅相關性非常顯著，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)出極強的相關性

10、，說明了相近的來源；站點之間各種離子的相關性分析表明，2006年上下兩站點所有場次降水的相關性較差，而發(fā)生時間接近且降水氣團來向接近降水的常規(guī)離子和重金屬相關性很好，表明引起降水的氣團對兩個觀測點的降水化學特征也會有很大影響。 總之，泰山降水的酸性問題已經(jīng)比較嚴重，山上降水在兩年內污染略有加重。由于受污染物遠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間變化規(guī)律明顯不同；降水發(fā)生的時間以及降水氣團