來賓市大氣降水離子組分分析

韋必帽　黃堅(jiān)鋒　梁韜　陸錦

摘 要：研究來賓市2015年5月的有效大氣降水，得出降水分析結(jié)果pH值6.17～6.68，沒有形成酸雨（pH值≤5.6），電導(dǎo)率測(cè)定值14.1～65.8μS/cm，監(jiān)測(cè)離子濃度排列順序?yàn)椋篠O42->Ca2+>NO3->NH4+>Cl->K+>Na+>F->Mg2+，降水污染物主要為自然陸殼顆粒物質(zhì)、化石燃燒和汽車尾氣等人為活動(dòng)產(chǎn)生。陰離子污染物SO42-、NO3-、Cl-、F-分別與堿性陽離子Ca2+、K+、Na+、Mg2+進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果均達(dá)到極顯著正相關(guān)，表明離子組有一定的同源性和中和反應(yīng)過程。

關(guān)鍵詞：大氣降水；離子組分；相關(guān)性

來賓市地處廣西土中部，總面積13411平方公里，人均耕地1.53畝，高于全區(qū)平均水平。全年氣候溫和，雨量充沛，年平均氣溫21.2℃，年降雨量約1064毫米，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得天獨(dú)厚，盛產(chǎn)大米、甘蔗、花生、茶葉、水果、八角。來賓是一個(gè)新興的工業(yè)城市，初步形成了以電力生產(chǎn)、蔗糖加工、鐵合金冶煉和鋁業(yè)為主的工業(yè)生產(chǎn)體系。

自然界降水視為一個(gè)與大氣處于平衡狀態(tài)的水溶液體系。降水在清除大氣中顆粒物及其可溶性氣態(tài)污染物方面起著重要作用，降水的pH值、化學(xué)組分與大氣中污染物密切相關(guān)[ 1，2 ]。為了解大氣污染狀況及變化歷程，與大氣污染密切相關(guān)的降水化學(xué)組成特征引起廣泛的關(guān)注[ 3，4 ]，大氣降水主要監(jiān)測(cè)離子為K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-、NO3-、F-、Cl-等。前人對(duì)大氣降水中各離子組分的比值、電導(dǎo)率與總離子濃度進(jìn)行了相關(guān)性分析[ 5 ]，降水中離子的相關(guān)性反映了離子的物質(zhì)同源或經(jīng)歷的化學(xué)反應(yīng)過程特征。

相關(guān)性好的離子之間通常有共同的物質(zhì)來源或經(jīng)歷了相同化學(xué)反應(yīng)過程。通過對(duì)我市2015年5月大氣降水離子組分進(jìn)行離子濃度比較、相關(guān)性研究，探討大氣污染物來源、離子組分同源性及結(jié)合特征，為有效控制環(huán)境空氣污染提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位及方法

來賓市原興賓區(qū)政府（國(guó)控點(diǎn)位號(hào)：533）位于來賓市市區(qū)中心位置，周圍主要以商業(yè)及服務(wù)業(yè)為主，監(jiān)測(cè)平臺(tái)為兩層高小樓頂部，周圍無遮擋物，符合《酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的要求。

1.2 樣品的采集與分析

采用統(tǒng)一專用的無色聚乙烯樣品桶收集降水樣品，逢雨必測(cè)。以降水開始到停止為一個(gè)樣品，若1天中有幾次降水過程，單獨(dú)分開采樣測(cè)定。降水收集后立即取部分樣品測(cè)定pH值和電導(dǎo)率。其余樣品用0.45μm的微孔濾膜過濾，過濾后的樣品裝入無色聚乙烯塑料瓶，在3～5℃的冰箱中保存用于分析化學(xué)組分，分析儀器如表1。

1.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及方法

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)大氣降水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，分析項(xiàng)目包括電導(dǎo)率、pH值、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-、NO3-、F-、Cl-等，如表2。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算使用Microsoft Office Excel 2007。

2 結(jié)果與討論

2.1 來賓市5月份降水離子組分濃度分析

降水中pH值越低表示酸雨越強(qiáng)、電導(dǎo)率值越高則離子組分含量越高且月復(fù)雜。表3顯示，5月份的7次有效降水中pH值6.17～6.68，電導(dǎo)率測(cè)定值14.1～65.8μS/cm，相對(duì)較低，離子濃度大小順序?yàn)椋篠O42->Ca2+>

NO3->NH4+>Cl->K+>Na+>F->Mg2+。表明來賓市在該月份處于良好環(huán)境空氣質(zhì)量。結(jié)果可能與近期降水頻率較高，雨量較大有關(guān)，也可能與環(huán)保部門加大節(jié)能減排監(jiān)督執(zhí)法力度大有關(guān)。在新環(huán)保法出臺(tái)后，企業(yè)自身的環(huán)保設(shè)施也在不斷更新、生產(chǎn)生活因素減少對(duì)大氣的污染。

2.2 來賓市降水主要陰陽離子組分相關(guān)分析

降水中離子的相關(guān)性反映離子經(jīng)歷共同的化學(xué)反應(yīng)特征和相似路徑的物質(zhì)來源。研究表明，F(xiàn)-、Na+、Ca2+、K+主要地殼微粒由風(fēng)沙、揚(yáng)塵等陸源的礦物顆粒物進(jìn)入大氣[ 6，7 ]，通過降水的形式返回陸地表面。Cl-在降水中濃度相對(duì)較小，81.1%的Cl-來自海洋源的輸入[ 8 ]，只有少部分的Cl-來自人為排放和地殼，與工業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)過程中產(chǎn)生的污染物有關(guān)。Mg2+和Cl-海陸源物質(zhì)的奉獻(xiàn)相當(dāng)[ 9 ]。而大氣降水中SO42-、NO3-主要來源自然的陸源輸送、化石燃燒和汽車尾氣等人為污染，據(jù)統(tǒng)計(jì)，人為活動(dòng)對(duì)大氣降水SO42-、NO3-的貢獻(xiàn)分別達(dá)到97%、99.4%。表4顯示，來賓市2015年5月份的7次有效降水中，主要陰離子SO42-、NO3-、Cl-、F-濃度與堿金屬陽離子Ca2+、Mg2+、Na+、K+濃度均呈極顯著正相關(guān)，降水中污染物陰離子SO42-、NO3-、Cl-、F-和堿金屬陽離子Ca2+、Mg2+、Na+、K+的來源具有一定的相似性和中和化學(xué)反應(yīng)過程。

據(jù)分析，來賓地處廣西中部區(qū)域，離海域有較遠(yuǎn)的距離，所以由海源帶來的各離子奉獻(xiàn)作用不大，而由于來賓市是一個(gè)新興的制造業(yè)城市，由于礦物質(zhì)燃料的使用、建設(shè)施工帶來的顆粒物等有可能成為其大氣污染的主要途徑，從而導(dǎo)致了幾種陰離子濃度與堿性陽離子濃度間具有很好的相關(guān)性。

3 結(jié)論

1）降水pH值6.17～6.68，電導(dǎo)率測(cè)定值14.1～65.8μS/cm。

2）降水離子濃度排列順序?yàn)椋篠O42->Ca2+>NO3->NH4+>Cl->K+>Na+>F-

>Mg2+，降水污染物主要是自然陸殼顆粒物質(zhì)、化石燃燒和汽車尾氣等人為來源，海源對(duì)來賓市降水離子濃度貢獻(xiàn)較小。

3）陰離子SO42-NO3-Cl-F-濃度與堿性陽離子Ca2+K+Na+Mg2+濃度均達(dá)到極顯著正相關(guān)，大氣降水離子組分具有同源性和較強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)過程。

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作者簡(jiǎn)介：韋必帽（1981-），男，壯族，廣西柳江縣人，來賓市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站工程師，碩士研究生，從事生態(tài)環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測(cè)分析工作。