李　祥

(眉山市環(huán)境監(jiān)測中心，四川 眉山　620010)

2009～2013年眉山市主城區(qū)降水污染的來源解析

李祥

(眉山市環(huán)境監(jiān)測中心，四川 眉山620010)

眉山市主城區(qū)；降水；化學(xué)組成；源解析

大氣降水能有效地將空氣、植被、土壤、地表水、地下水聯(lián)系在一起。降水對(duì)大氣顆粒物具有明顯的清除作用，并能通過沉降方式滲透到土壤中，補(bǔ)給地表水和地下水的來源，影響動(dòng)植物生存，進(jìn)而間接涉及人類的生產(chǎn)生活。所以，對(duì)大氣降水特征的研究是當(dāng)今的一大熱點(diǎn)。從大氣降水的化學(xué)組成特征可以了解到其污染來源。大氣降水中的污染物絕大多數(shù)來自人類的生產(chǎn)活動(dòng)，例如工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜牧養(yǎng)殖等。對(duì)降水的污染來源解析能為我們今后對(duì)降水污染治理和控制提供參照依據(jù)，更好的發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、資源節(jié)約和環(huán)境友好型社會(huì)。

眉山市作為一個(gè)新興城市，為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，引進(jìn)了大批企業(yè)入駐，使得轄區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)、農(nóng)牧養(yǎng)殖、糧食水果生產(chǎn)等活動(dòng)日新月異，造成降水污染越來越復(fù)雜。所以，對(duì)本地區(qū)降水中污染物來源的解析意義重大，能為類似的發(fā)展中城市對(duì)降水污染的治理控制提供一些思路。

1　材料與方法

1.1采樣點(diǎn)及樣品采集

本研究在眉山市東坡區(qū)環(huán)境監(jiān)測站所在辦公大樓(103.84°E，30.06°N)樓頂設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)。該辦公樓高約15 m，四周無高大樹木或建筑物覆蓋遮擋。采樣點(diǎn)位于眉山市東坡區(qū)主城區(qū)，屬于典型的城市功能區(qū)。采樣點(diǎn)具體位置以及周圍環(huán)境情況見圖1。

圖1　采樣點(diǎn)位置Fig.1　Location of sampling site

采樣時(shí)間從2009年1月1日起持續(xù)到2013年12月31日，逢雨必采。降水采集裝置是一個(gè)聚乙烯材質(zhì)的漏斗型開口瓶。利用支架將其支撐到離樓面約1.2m高處收集降水。收集到的降水樣品轉(zhuǎn)移到清潔干燥的白色聚乙烯瓶中，貼上標(biāo)簽，然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行后續(xù)分析。降水樣品的采集與保存細(xì)則詳見《大氣降水樣品的采集與保存》(GB 13580.2—92)[1]。采樣同時(shí)記錄好降水起止時(shí)間、降雨量、樣品編號(hào)等信息。

1.2樣品化學(xué)分析

1.2.1降水pH值

收集到的降水樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后應(yīng)立即測定其pH值，再用尼龍微孔濾膜(孔徑：0.45 μm)進(jìn)行過濾，濾液轉(zhuǎn)移到干凈的聚乙烯瓶中密封保存，并貼上標(biāo)簽編號(hào)。pH計(jì)型號(hào)為pHS-3C(雷磁公司)。

1.2.2降水化學(xué)組成分析

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用降雨量加權(quán)法計(jì)算年均降水pH值。降雨量加權(quán)年(月)均離子濃度的計(jì)算方式類似。具體計(jì)算過程如式(1)所示：

(1)

pHi—第i次降水的pH值；

Vi—第i次降水的降雨量，mm；

n—降水總場數(shù)。

采用SPSS 19.0軟件對(duì)所有水溶性無機(jī)離子組份濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行皮爾森相關(guān)性分析和因子分析。

2　結(jié)果與討論

2.1降水pH值

從2009年1月1日～2013年12月31日期間，共收集到降水樣品243個(gè)。表1統(tǒng)計(jì)了這5年間降水pH值具體情況。2009年至2013年，各年降水pH值變化范圍依次分別為5.67～7.20、6.15～7.16、5.91～6.59、5.98～6.73、6.04～8.27，pH值降雨量加權(quán)年均值依次分別為6.34、6.43、6.36、6.27、6.89。與國內(nèi)外大部分地區(qū)相比，本研究的降雨量加權(quán)年均pH值較大，例如南京[3](5.15)、成都[4](5.10)、深圳[5](4.56)、金華[6](4.54)、廣州[7](4.50)、杭州[8](4.50)、上海[9](4.49)、貴陽[10](4.23)、雅安[11](4.03)、東京[12](4.52)、紐約[13](4.60)、首爾[14](4.70)、圣保羅[15](5.20)、泰國[16](6.00)等；而北京[17](6.00)、烏魯木齊[18](6.86)和馬德里[19](6.50)等地區(qū)則與本研究結(jié)果十分接近。

表1　2009～2013年降水pH值統(tǒng)計(jì)

圖2描繪了本地區(qū)2009～2013年間降水pH值的日變化趨勢(shì)。從圖中可以觀察到，降水pH值最低5.67，最高8.27，并且2009～2012年降水pH值較穩(wěn)定，波動(dòng)幅度小，而2013年降水pH波動(dòng)較大，并且日變化趨勢(shì)也與其它4年相差較大，推測可能是因?yàn)?013年降水的污染來源發(fā)生了部分變化。這5年間，無酸雨事件發(fā)生，但發(fā)生了“堿雨”事件。pH值大于7.0的降水叫“堿雨”。2009年發(fā)生2次堿性降水事件，2010年發(fā)生3次，2013年發(fā)生14次。5年間堿雨發(fā)生概率為7.82%，而其余降水事件的pH值主要分布在5.60～7.00之間，說明眉山市主城區(qū)降水主要趨于中性，少數(shù)時(shí)間顯堿性。降水顯堿性可能是由人類生產(chǎn)或生活活動(dòng)排放到環(huán)境空氣中的氧化鈣、氫氧化鈉、氨氣等引起。目前對(duì)堿雨的報(bào)道相對(duì)較少，例如南充市[20]、綿陽市[21]、雙鴨山市[22]和克山縣[23]等。

由以上分析可見，本地區(qū)降水主要顯中性，少數(shù)情況顯堿性，無酸雨事件，這與國內(nèi)大部分地區(qū)的觀察結(jié)果不同。

圖2　2009～2013年間降水pH值日變化Fig.2　Daily variation of precipitation pH values from 2009 to 2013

2.2水溶性無機(jī)離子組成特征

圖3　眉山主城區(qū)降水離子的降雨量加權(quán)年均濃度Fig.3　Yearly rainfall-weighted average ionic concentrations in the main urabn area of Meishan City

圖4　降雨量加權(quán)年均離子組成百分比Fig.4　Percent of ions based on yearly rainfall-weighted average ionic concentrations

表2　各地降水中降雨量加權(quán)年均離子濃度比較

續(xù)表2

地區(qū)F-Cl-SO2-4NO-3Na+K+Ca2+Mg2+NH+4總離子濃度廣州122120252189131966520東京/55.250.230.5372.924.911.540.4252.6泰國/12.428.115.213.93.651.36.636.6167.7首爾/18.270.929.910.53.534.96.966.4241.2地中海/134.3892.4240.49210.813.6391.3750.6330.7664.42伊斯坦布爾/113.52195.6840.3273.8769.26358.39242.3715.261108.67馬德里/462524574273904444922紐約1.110.738.114.410.91.363.324.4110.2圣保羅/10.724.220.213.53.8114.786.3232.7126.21

圖5　降水離子5年加權(quán)月均濃度Fig.5　Monthly rainfall-weighted average ionic concentrations of five years

2.3污染源解析

圖和濃度之間的線型回歸Fig.6　Linear regression between and

2.3.2離子組成相關(guān)性分析

表3　5年降水離子組成相關(guān)性分析結(jié)果

備注：** 表示在 0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；* 表示在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；黑體數(shù)據(jù)為相關(guān)極顯著，且相關(guān)系數(shù)大于0.49。

2.3.3因子分析

表4　降水化學(xué)組成因子分析結(jié)果

注：黑體數(shù)據(jù)表示此變量的荷載值大于0.65。

2.3.4富集因子分析

富集因子分析法是一種分析污染來源的有效方法，常常用于降水污染來源的分析[16, 30,31]。富集因子分析法是以Na+作為參照元素，并假設(shè)所有的Na+均來源于海鹽泡沫[32]，以EFseawater表示海鹽富集因子，不同目標(biāo)離子的海鹽來源按式(2)所示計(jì)算：

(2)

表5　不同降水離子的EFseawater值

2.3.5不同污染源的貢獻(xiàn)率

(3)

(4)

表6　不同污染源對(duì)降水中各離子的貢獻(xiàn)率

3　結(jié)　論

本文通過對(duì)2009年1月1日～2013年12月31日期間眉山市主城區(qū)降水的組成和污染來源解析，主要得出以下結(jié)論：

3.12009～2013年降水pH值的降雨量加權(quán)年均值依次分別為6.34、6.43、6.36、6.27、6.89，pH值變化范圍依次分別為5.67～7.20、6.15～7.16、5.91～6.59、5.98～6.73、6.04～8.27。這5年期間，堿雨發(fā)生概率為7.82%，而其余降水的pH值均在5.60～7.00之間，說明本地區(qū)降水主要呈現(xiàn)中性，偶爾顯堿性，并無酸雨事件發(fā)生。

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Source Apportionment of Precipitation Pollution in the Main Urban Area of Meishan City from 2009 to 2013

LI Xiang

(MeishanEnvironmentalMonitoringCenter,Meishan,Sichuan620010,China)

The main urban area of Meishan City; precipitation; chemical componets; source apportionment

2015-05-14

李祥(1977-)，男，四川眉山人，2014年畢業(yè)于武漢大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，碩士，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測工作。

X502

A

1001-3644(2015)06-0102-10