來賓市大氣降水離子組分分析

韋必帽　黃堅鋒　梁韜　陸錦

摘 要：研究來賓市2015年5月的有效大氣降水，得出降水分析結果pH值6.17～6.68，沒有形成酸雨（pH值≤5.6），電導率測定值14.1～65.8μS/cm，監測離子濃度排列順序為：SO42->Ca2+>NO3->NH4+>Cl->K+>Na+>F->Mg2+，降水污染物主要為自然陸殼顆粒物質、化石燃燒和汽車尾氣等人為活動產生。陰離子污染物SO42-、NO3-、Cl-、F-分別與堿性陽離子Ca2+、K+、Na+、Mg2+進行相關性分析，結果均達到極顯著正相關，表明離子組有一定的同源性和中和反應過程。

關鍵詞：大氣降水；離子組分；相關性

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，農業生產條件得天獨厚，盛產大米、甘蔗、花生、茶葉、水果、八角。來賓是一個新興的工業城市，初步形成了以電力生產、蔗糖加工、鐵合金冶煉和鋁業為主的工業生產體系。

自然界降水視為一個與大氣處于平衡狀態的水溶液體系。降水在清除大氣中顆粒物及其可溶性氣態污染物方面起著重要作用，降水的pH值、化學組分與大氣中污染物密切相關[ 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的降水化學組成特征引起廣泛的關注[ 3，4 ]，大氣降水主要監測離子為K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-、NO3-、F-、Cl-等。前人對大氣降水中各離子組分的比值、電導率與總離子濃度進行了相關性分析[ 5 ]，降水中離子的相關性反映了離子的物質同源或經歷的化學反應過程特征。

相關性好的離子之間通常有共同的物質來源或經歷了相同化學反應過程。通過對我市2015年5月大氣降水離子組分進行離子濃度比較、相關性研究，探討大氣污染物來源、離子組分同源性及結合特征，為有效控制環境空氣污染提供理論依據。

1 研究方法

1.1 監測點位及方法

來賓市原興賓區政府（國控點位號：533）位于來賓市市區中心位置，周圍主要以商業及服務業為主，監測平臺為兩層高小樓頂部，周圍無遮擋物，符合《酸沉降監測技術規范》的要求。

1.2 樣品的采集與分析

采用統一專用的無色聚乙烯樣品桶收集降水樣品，逢雨必測。以降水開始到停止為一個樣品，若1天中有幾次降水過程，單獨分開采樣測定。降水收集后立即取部分樣品測定pH值和電導率。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組分，分析儀器如表1。

1.3 監測項目及方法

采用國家標準方法對大氣降水進行實驗室分析，分析項目包括電導率、pH值、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-、NO3-、F-、Cl-等，如表2。

1.4 數據處理方法

數據統計計算使用Microsoft Office Excel 2007。

2 結果與討論

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、電導率值越高則離子組分含量越高且月復雜。表3顯示，5月份的7次有效降水中pH值6.17～6.68，電導率測定值14.1～65.8μS/cm，相對較低，離子濃度大小順序為：SO42->Ca2+>

NO3->NH4+>Cl->K+>Na+>F->Mg2+。表明來賓市在該月份處于良好環境空氣質量。結果可能與近期降水頻率較高，雨量較大有關，也可能與環保部門加大節能減排監督執法力度大有關。在新環保法出臺后，企業自身的環保設施也在不斷更新、生產生活因素減少對大氣的污染。

2.2 來賓市降水主要陰陽離子組分相關分析

降水中離子的相關性反映離子經歷共同的化學反應特征和相似路徑的物質來源。研究表明，F-、Na+、Ca2+、K+主要地殼微粒由風沙、揚塵等陸源的礦物顆粒物進入大氣[ 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，與工業生產、經濟建設過程中產生的污染物有關。Mg2+和Cl-海陸源物質的奉獻相當[ 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，據統計，人為活動對大氣降水SO42-、NO3-的貢獻分別達到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，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反應過程。

據分析，來賓地處廣西中部區域，離海域有較遠的距離，所以由海源帶來的各離子奉獻作用不大，而由于來賓市是一個新興的制造業城市，由于礦物質燃料的使用、建設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性。

3 結論

1）降水pH值6.17～6.68，電導率測定值14.1～65.8μS/cm。

2）降水離子濃度排列順序為：SO42->Ca2+>NO3->NH4+>Cl->K+>Na+>F-

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

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

參考文獻：

[1] Al-Khashman A O study of chemical composition in wet atmospheric precipitation in Eshidiya area，Jonda[J].Atmospheric Environment，2005，39（33）：6175-6183.

[2] Migliavacca D，Teixeira E C，Wiegand F，et al.2005.Atmospheric precipitation and chemical composition of an urban site，Guaiba Hydrog raphic basin Brazil[J].Atmospheric Environment，2005，39（10）：1829-1844.

[3] Lee B K， Hong S H，Lee D S.Chemical composition of precipitation and wet deposition of major ions on the Korean peninsula[J].Atmospheric Environment，2000，34（4）：563-575.

[4] Heuer K，Tonnessen K A，Ingersoll G P.Comparison of precipitation chemistry in the Centrl Rocky Mountains，Colorrado，USA[J].Atmospheric Environment，2000，34（11）：1713-1722.

[5] 黃璟.大氣降水中離子化學特征及來源分析，環境科學與管理[J].2012，37（3）：73-92.

[6] Basak B， Alagha O.The chemical composition of rainwater over buyukcekmece lake，istanbul[J].Atmospheric Research，2004，71（4）：275-288.

[7] 楊復沫，賀克斌，雷宇，等.2001-2003年間北京大氣降水的化學特征[J].中國環境科學，2004，24（5）：538-541.

[8] 陳魁，肖致美，李鵬，孫韌，馮銀廠.天津市大氣降水化學組分變化趨勢及來源研究[J].環境科學學報，2015，35（4）：956-964.

[9] 李宗省，何元慶，賈文雄，等.麗江市夏季降水化學組成分析[J].環境科學，2009，30（2）：362-367.

作者簡介：韋必帽（1981-），男，壯族，廣西柳江縣人，來賓市環境保護監測站工程師，碩士研究生，從事生態環境保護與監測分析工作。