朱 蕾，盧愛剛

(渭南師范學院 a.數(shù)理學院；b.農(nóng)商學院，陜西 渭南 714099)

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【現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)研究】

2008—2014年渭南市大氣降水化學特征研究

朱 蕾a，盧愛剛b

(渭南師范學院 a.數(shù)理學院；b.農(nóng)商學院，陜西 渭南 714099)

大氣降水；pH值；電導率；化學組成；渭南市

大氣降水中的化學物質(zhì)是大氣環(huán)境監(jiān)測的重要指標，可以反映大氣污染和污染水平[1]，也可用來分析大氣酸沉降、硫沉降和氮沉降等[2]。大氣降水酸化不僅對人體和農(nóng)作物有一定的危害，而且會破壞水域生態(tài)系統(tǒng)平衡，危害生物多樣性，造成巨大的經(jīng)濟損失[3]，目前已引起全球廣泛關(guān)注。渭南市地處我國的西北地區(qū)，大氣降水的化學特征目前未見系統(tǒng)分析，本文根據(jù)渭南市2008—2014年7年間的降水監(jiān)測數(shù)據(jù)，對渭南市大氣降水特征及化學成分進行了初步分析和探討,旨在為渭南市大氣污染和降水酸化的合理控制提供參考依據(jù)。

1 研究方法

pH值平均值計算采用氫離子濃度雨量加權(quán)法，即pH=-lg[H+]，

其中：Vi為第i次降雨的降水量，N為降水總次數(shù)。

其他離子均值的計算均采用離子濃度雨量加權(quán)法：

2 結(jié)果與分析

2.1降水化學的年際變化趨勢

渭南市常年降雨量為600 mm左右，圖1為2008—2014年的降水量年際變化趨勢。由圖1可知,降水量最大為2011年,達到610.35 mm，而降水量最低為2008年,僅有236.49 mm。自2011年以后的年降水量明顯較2008—2010年有所提高。

圖2為2008—2014年渭南市降水pH值及電導率變化趨勢。由圖2可知，2008—2014年渭南市降水pH值在5.47～6.83之間。其中：降水pH值最低為2009年，低于酸雨臨界值(5.6)，其余年份均高于5.6。降水pH值最高是2012年，為6.83。各年間降水pH值呈波動性變化。渭南市大氣降水pH值的這種年際變化，是酸性廢氣排放、大氣降水量和沙塵暴活動多因素綜合作用的結(jié)果。[4]

圖2 2008—2014年渭南市降水pH值及電導率變化趨勢

由圖2可知，渭南市大氣降水的電導率介于5.81～60.49 ms·m-1之間，平均值為22.74 ms·m-1，高于我國背景點瓦里關(guān)山的降水平均電導率(1.418 ms·m-1)。降水的電導率主要是由水溶性離子組分貢獻的，其數(shù)值與降水中的陰陽離子總和有關(guān)，而降水中的污染物一部分是由雨滴在降落過程中沖刷大氣氣溶膠和吸收大氣污染物并溶解了其中的可溶性組分而形成的,這也反映了該地區(qū)空氣中存在著較高濃度的相關(guān)污染物[5]。2008—2011年，渭南市降水電導率波動起伏較大，2011年電導率最大為60.49 ms·m-1，2012年有所下降，2013—2014年又趨于穩(wěn)定。這說明渭南市大氣降水中水溶性離子濃度在2011年最高，大氣污染較為嚴重。

2.2降水化學的月際變化分析

2.2.1 降水量月際變化

渭南市屬暖溫帶半濕潤半干旱季風氣候，四季分明，光照充足，雨量適宜，春季氣候多變，夏季炎熱多雨，秋季涼風送爽，冬季晴冷干燥。2008—2014年渭南市7年的月降水量結(jié)果如圖3所示，降水量在八九月份較多，其余月份降水量較少。

渭南市的降水量季節(jié)變化比較明顯，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。從季節(jié)上看，渭南市降水量冬季最少，春季次之，而夏季和秋季降水量較多。

圖3 渭南市降水量月際變化趨勢

2.2.2 降水pH值月際變化

對2008—2014年渭南市監(jiān)測點采集的所有有效降水樣本采用雨量加權(quán)法計算降水pH月均值，降水pH值月際變化趨勢如圖4所示。

圖4 渭南市降水pH值月際變化趨勢

渭南市降水pH月均值范圍在4.49～7.32之間，其中降水pH月均值最小為2009年2月的4.49，而降水pH月均值最大為2012年4月的7.32。根據(jù)7年渭南市降水pH月均值的平均值可知，渭南市降水pH月均值的變化趨勢總體是每年11月至次年2月pH值較低，這可能是由于11月至次年2月是渭南市供暖期，空氣中的污染物質(zhì)較多，空氣污染嚴重，并且冬季雨量較少，且以雪為主，對大氣污染物的稀釋作用降低，同時，礦物燃燒向大氣中排放大量SOx，且關(guān)中盆地冬季多靜穩(wěn)天氣，污染物聚集不易擴散，所以出現(xiàn)這幾個月降水pH值較低。

3 降水中的主要離子組成分析

3.1主要離子濃度的年變化趨勢

圖5 2012—2014年渭南市降水中主要離子平均濃度所占比例

圖6 2008—2014年渭南市降水中主要離子的濃度變化趨勢

表1 降水中主要離子濃度季節(jié)變化(mg/L)

3.2降水離子濃度的季節(jié)變化

為了考察降水離子濃度的季節(jié)變化情況，列出了降水主要離子濃度季節(jié)分布，如表1所示。由表1可知，渭南市降水離子濃度具有明顯的季節(jié)變化特征，春季和冬季中各離子的濃度較秋季高，而夏季各離子的濃度最低。

圖7 2012—2014年渭南市降水中各離子的平均濃度所占比例變化

離子濃度的季節(jié)變化是多方面因素共同作用的結(jié)果。北方城市冬季污染物排放量和輸送量較其他季節(jié)加大。首先，渭南市采暖季為每年11月15日至次年3月15日，這期間離子濃度均高于非采暖季。渭南市冬季和春季以西北風為主，尤其春季沙塵暴天氣帶來大量西北干旱區(qū)的土壤揚塵和巖石風化顆粒，造成Mg2+和Ca2+在冬季和春季濃度偏高。其次，渭南市所處位置為關(guān)中盆地，在冬季其大氣層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，容易出現(xiàn)逆溫，氣流的垂直擴散受到遏制，污染物顆粒大量聚集在大氣中，加之冬季降水量稀少、空氣濕度低等原因，造成冬季降水的離子濃度較夏季偏高。

圖8 2008—2014年渭南市降水變化趨勢

4 降水各化學指標相關(guān)性分析

表2 降水中主要參數(shù)間的相關(guān)分析

注：**極顯著相關(guān), *顯著相關(guān)

5 結(jié)語

(1)2008—2014年渭南市降水年際變化趨勢平穩(wěn)，降水量在2011年最大,達到610.35 mm，并在2011年后有所減少。降水pH值變化范圍在5.47～6.83之間呈波動性變化，其中:降水pH值最低為2009年，而降水pH值最高為2012年。電導率介于5.81～60.49 ms·m-1之間，平均值為22.74 ms·m-1。

(2)渭南市的降水量季節(jié)變化比較明顯，降水量冬季最少，春季次之，夏季和秋季較大。降水pH月均值的變化是11月至次年2月pH值較低，這可能由于冬季雨量較少，且為供暖期造成的。

(4)對渭南市降水各主要離子進行相關(guān)性分析，降水各主要離子間相關(guān)性較高，說明降水各污染元素的濃度具有同時增加或減少的特征。

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【責任編輯馬小俠】

StudyonChemicalCharactersofAtmosphericPrecipitationinWeinanintheYearsof2008—2014

ZHU Leia, LU Ai-gangb
(a. School of Mathematics and Physics; b. School of Agriculture and Business, Weinan Normal University, Weinan 714099, China)

The precipitation monitoring data were statistically analyzed in the years of 2008—2014 to understand the feature and chemical composition of atmospheric precipitation in Weinan. The results showed that annual change of pH was from 5.47～6.83 with change in volatility. Electrical conductivity varied significantly among years, with highest value in 2011. Precipitation amount varied seasonally: it was less in winter and it was great in summer and autumn. Monthly mean of pH values was low in November to the next year in February,and accounted for 89.41% in the total ions, and these ions were the main chemical composition of the precipitation. was greater than 3 in recent years, and it showed that was the main reason caused precipitation acid in the atmosphere in Weinan.

precipitation; pH; electrical conductivity; chemical composition; Weinan

P426.6

：A

：1009-5128(2017)16-0046-07

2017-02-20

國家自然科學基金項目：秦嶺太白山地區(qū)降水化學及其環(huán)境意義(41171061)；陜西省自然科學基礎(chǔ)研究重點項目:秦嶺太白山地區(qū)大氣汞濕沉降時空分布特征研究(2015JZ008)

朱蕾(1988—)，女，陜西渭南人，渭南師范學院數(shù)理學院講師，主要從事環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境污染物特征分析研究；盧愛剛(1968—)，男，陜西富平人，渭南師范學院農(nóng)商學院教授，理學博士，主要從事全球變化區(qū)域響應(yīng)研究。