泰山云霧水化學(xué)研究.pdf

1、云霧過(guò)程是一個(gè)由氣體、液體和固體所組成的復(fù)雜系統(tǒng)，云霧的酸化過(guò)程實(shí)際上是酸雨產(chǎn)生的主要過(guò)程之一。通過(guò)研究云霧污染的過(guò)程和機(jī)理，可以揭示酸雨前體物在不同氣象、大氣氧化性及氣溶膠背景條件下的轉(zhuǎn)化規(guī)律，對(duì)研究我國(guó)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。 云霧水化學(xué)觀測(cè)于2007年3月至2008年11月間，分春季，夏季和秋冬季三期對(duì)泰山云霧水、雨水、顆粒物以及部分氣體進(jìn)行了化學(xué)觀測(cè)。觀測(cè)期間，共采集云霧水樣118個(gè)，雨水11個(gè)。

2、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括pH值、EC、主要水溶性陰陽(yáng)離子（F-、Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+）、和有機(jī)酸。分析了云霧水的基本化學(xué)特征，影響云霧化學(xué)特征的因素以及云霧、雨水和顆粒物之間的相互關(guān)系。 結(jié)果表明，泰山云霧水pH值范圍在2．69-7．64之間，云霧水pH值平均為3．87。酸性云霧水發(fā)生頻繁，約有45％的云霧樣品屬于對(duì)環(huán)境酸化有嚴(yán)重影響的重酸性降水的情況。春季云霧pH值有兩極分化

3、的特點(diǎn)，夏季云霧水的酸度分布較為平均，100％的秋冬季樣品屬于重酸性云霧。泰山云霧水和雨水酸性較強(qiáng)，離子濃度普遍高于國(guó)外高山站點(diǎn)。云霧水離子濃度約為雨水的4．4倍。由此說(shuō)明泰山云霧水中含有大量的酸性物質(zhì)，人為活動(dòng)已經(jīng)對(duì)泰山濕沉降造成了嚴(yán)重影響。 泰山云霧水最主要的四種離子為銨根（1235μeq/l），硫酸根（1062μeq/l），硝酸根（405μeq/l）和鈣離子（260μeq/l），占總離子濃度的90％以上。相較于云霧水，雨水

4、含有更高比例的海鹽成分。而云霧水受局地污染和人為源的影響較大。泰山春季和秋冬季云霧水的化學(xué)成分特征接近。夏季泰山云霧水化學(xué)特征更接近泰山雨水的規(guī)律。春季鈣離子對(duì)云霧水酸性的中和產(chǎn)生影響較大，夏季銨根對(duì)云霧水酸度的中和作用較大。云霧水中總硫酸根中99．5％為非海鹽硫酸根類(lèi)，說(shuō)明泰山上的硫酸根大部分來(lái)源于人為污染源。春、夏、秋冬三季云霧水的硫氮比分別是1．73、4．40和1．79，遠(yuǎn)低于我國(guó)降雨的平均水平6．4，說(shuō)明近幾年由于氮氧化物排放量

5、的逐漸增大使得NOx對(duì)濕沉降酸化的相對(duì)貢獻(xiàn)增大，濕沉降污染類(lèi)型從硫酸型到硫酸-硝酸混合型。云霧水中有機(jī)酸濃度較雨水明顯偏高，云霧水中甲酸濃度最高，雨水中乙酸濃度最高。三期云霧水和雨水中有機(jī)酸分別提供總自由酸度的1．21％、1．18％、1．77％和1．14％，說(shuō)明泰山濕沉降中有機(jī)酸對(duì)云霧酸化的貢獻(xiàn)較少。 云霧對(duì)大氣中的顆粒物有明顯的清除作用。泰山云霧水對(duì)于大顆粒的氣溶膠清除效率（55．7％）高于小顆粒（52．0％），持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)的

6、云霧對(duì)顆粒物的清除效率越高。對(duì)于顆粒物上的水溶性離子，云霧水對(duì)銨根，硝酸根和鉀離子清除效率較高，對(duì)鈣離子和鎂離子清除效率較低，可能清除效率和對(duì)應(yīng)離子的水溶性有關(guān)。鈉，銨和鉀這三種離子可能更多的存在于小顆粒中，鈣和鎂傾向于分布在大顆粒上。液相氧化過(guò)程的研究表明，云霧水的實(shí)際過(guò)程更接近封閉的系統(tǒng)，各種氣態(tài)污染物的補(bǔ)充不大。在假設(shè)污染物濃度下的封閉體系中，4小時(shí)液相反應(yīng)后，四價(jià)硫液相氧化致酸約占硫酸根總量的50．4％，封閉體系中在云霧初始階段