王聰聰

（呂梁市水文水資源勘測站山西呂梁033000）

離石區(qū)位于山西省西部，呂梁山脈中段西側(cè)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬寒夏暑，四季分明。大氣降水的化學(xué)組成受到自然環(huán)境和人類活動的共同影響，其成分來源主要包括自然源（如地殼沙塵、海洋氣溶膠）和人為源（如工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣等）[1]。大氣顆粒物和氣態(tài)污染物中的可溶性成分可以隨著大氣降水部分去除。大氣污染物的類別及其來源都會在大氣降水的化學(xué)組成上得到一定程度的體現(xiàn)。因此大氣降水化學(xué)特性研究對于進(jìn)一步保護(hù)和改善城市生態(tài)環(huán)境有積極的意義。

1 樣品準(zhǔn)備及分析

1.1 樣品采集

采樣地點位于呂梁市水文水資源勘測站院內(nèi)，按照水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》，當(dāng)降水量在非汛期大于5 mm；汛期大于10 mm；雪大于2 mm 時采樣。每月采集第一次降水樣檢測，共采集到70 個樣品。大氣降水采集后送到實驗室，立即取適量水樣測定pH值和電導(dǎo)率（25℃），用0.45 μm 的濾膜過濾剩余水樣，濾液收集到干凈的聚乙烯桶中，置于冰箱（4℃）中避光保存，盡快分析。

1.2 樣品分析

樣品測定項目包括降雨量、pH 值、電導(dǎo)率和硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽、氟化物、氯化物、硫酸根、鉀、鈉、鈣和鎂等，分別采用標(biāo)準(zhǔn)雨量筒、pHS-3C 型pH 計、DDS-307A 型電導(dǎo)率儀、L3S 可見分光光度計、AA-7020 原子吸收分光光度計和ICS-90A 型離子色譜儀等設(shè)施設(shè)備測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 離石區(qū)降水特點

分析近十年離石區(qū)采集樣品時監(jiān)測的月平均降雨量，1月降雨最少，均沒有達(dá)到非汛期大于5mm 的采樣標(biāo)準(zhǔn)；2-7月降雨基本呈不斷增加趨勢，7-12月呈不斷減少趨勢；7月降雨量最大，降雨集中在5-10月。近十年離石區(qū)月平均降雨量情況見圖1。

圖1 近十年離石區(qū)月平均降雨量情況

2.2 降水pH 值與電導(dǎo)率特征

分析近十年離石區(qū)大氣70 個降水樣品的pH 值在6.10～7.73 之間，pH 值小于7.00 有11 個，pH 值在7.0～7.5 之間有55 個，pH 值大于7.5 有4 個，分別占15.7%、78.6%和5.7%，年均值為7.15，呈弱堿性。降水pH 值月變化基本不明顯。pH 最低值出現(xiàn)在2010年5月（6.10），最高值在2017年7月（7.73）。按照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以降水pH 值劃分酸雨等級：pH＜4.0 為特強(qiáng)酸雨，4.0≤pH＜4.5 為強(qiáng)酸雨，4.5≤pH＜5.0 為弱酸雨，5.0≤pH＜5.6 為較弱酸雨[2]。離石區(qū)大氣降水中無酸雨。近十年離石區(qū)大氣降水pH 值月平均變化情況見圖2。

圖2 近十年離石區(qū)大氣降水pH 值月平均變化情況

電導(dǎo)率用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù)，主要取決于水溶性離子濃度，基本上與其成正比，可以間接反映當(dāng)?shù)卮髿饨邓廴境潭?。近十年離石區(qū)大氣降水樣品的電導(dǎo)率年均值為77～131 μS/cm，基本呈現(xiàn)下降趨勢，但明顯高于我國大氣降水背景點瓦里關(guān)山的平均電導(dǎo)率14.8 μS/cm[3]。表明離石區(qū)大氣降水已受到了污染，但污染呈現(xiàn)減輕的趨勢。

2.3 降水化學(xué)組成

2010-2019年收集到的降水樣品中主要離子濃度所占比例順序為：Ca2+＞NH4+＞SO42-＞Na+＞Mg2+＞NO3-＞Cl-＞K+＞F-＞NO2-，其中大氣降水中主要的陽離子為Ca2+、NH4+和Na+，占比共計56.6%，SO42-和NO3-是降水中主要的陰離子，占比共計25.2%，這5 種離子占總離子的81.7%，Ca2+和NH4+離子占比最大，與降雨整體呈弱堿性有很大的關(guān)系。離石區(qū)降水中主要的陽離子是Ca2+、NH4+，表明空氣中堿性顆粒物中的鈣對降水的中和作用最大；陰離子含量基依次為SO42-＞NO3-＞Cl-＞F-＞NO2-，表明硫氧化物仍是降水酸化地主要因素。

Ca2+/NH4+的比值在0.97～2.87 之間，表明離石區(qū)大氣顆粒物中地堿性成分較多，對大氣降水有較強(qiáng)的中和能力，有效抑制酸雨的產(chǎn)生，也是離石區(qū)降水呈弱堿性的主要原因。SO42-/NO3-比值在1.42～3.26，表明離石區(qū)大氣降水類型為混合型，硫氧化物對降水酸度的貢獻(xiàn)大于氮氧化物。

按季節(jié)分析，以3-5月為春季，6-8月為夏季，9-11月為秋季，12-2月為冬季[4]，大氣降水中各離子含量沒有太明顯的月變化特征，隨著月份變化出現(xiàn)不同程度的波動，但各離子含量呈現(xiàn)比較明顯的季節(jié)變化，除F-和K+外其它離子的濃度最高值均出現(xiàn)在冬季，濃度最低值出現(xiàn)在不同的季節(jié)。從2010年到2019年，Mg2+和K+大氣降水中的含量整體呈逐漸下降的趨勢，且Mg2+較K+明顯；Ca2+呈現(xiàn)出先下降后上升的變化趨勢，其它離子含量沒有明顯的年際變化特征。近十年離石區(qū)降水離子濃度月際變化情況見圖3、4。

圖3 近十年離石區(qū)降水離子濃度月際變化情況

3 結(jié)論

圖4 近十年離石區(qū)降水離子濃度月際變化情況

利用離石區(qū)2010-2019年的降水監(jiān)測資料，研究分析了離石區(qū)近十年來的大氣降水量，pH 值、電導(dǎo)率、硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽、氟化物、氯化物、硫酸根、鉀、鈉、鈣和鎂等變化情況。結(jié)果表明：近十年來離石區(qū)的大氣降水主要集中在每年的5-10月，基本上呈現(xiàn)周期性的波動趨勢。離石區(qū)大氣降水的pH 值和電導(dǎo)率相對穩(wěn)定，pH 值在6.10～7.73 之間，電導(dǎo)率年均值在77～131 μS/cm 之間，沒有出現(xiàn)酸雨。主要離子濃度所占比例順序為：Ca2+＞NH4+＞SO42-＞Na+＞Mg2+＞NO3-＞Cl-＞K+＞F-＞NO2-，其中大氣降水中陽離子主要是Ca2+、NH4+和Na+，陰離子主要為SO42-和NO3-。大氣降水中各離子含量沒有太明顯的月變化特征，隨著月份變化出現(xiàn)不同程度的波動，但除F-和K+外其它離子的濃度最高值均出現(xiàn)在冬季，濃度最低值出現(xiàn)在不同的季節(jié)。從2010年到2019年，Mg2+和K+大氣降水中的含量整體呈逐漸下降的趨勢，且Mg2+較K+明顯；Ca2+呈現(xiàn)出先下降后上升的變化趨勢，其它離子含量沒有明顯的年際變化特征。