层状云酸化过程的数值模拟

修正和发展了一维层状云物理化学模式,该模式包括了详细的气?液相反应和光辐射传输,在我国东部地区平均污染水平下模拟了降水酸化过程?结果表明:光解系数在云顶为无云时的2～3倍,在云底则为无云时的0.2倍;自由基对S(Ⅳ)的氧化在降水后期可超过H₂O₂,并致使SO2-₄和NO-₃浓度在降水后期有逐渐增长的趋势;由于H₂SO₄和HNO₃的不断生成以及NH3和气溶胶的洗脱,地面雨水酸度持续上升?      

层状云降水中化学过程的数值模拟

对一维时变的层状云物理化学模式的化学过程作了研究,引入了较为细致的化学模式,并以类似化学反应方程式的方式处理了气液传输、碰并和云雨转化过程。在此基础上讨论了典型条件下的云雨酸化过程。模拟结果表明,高空云雨水组成随时间逐渐减小,地面雨水组成呈峰型分布。在降水后期pH值主要同O₃和SO₂有关;主要来自气溶胶,来自NH₃,气体和气溶胶对的贡献大致相当,和Ca￣(2＋)的云下清除约占60％～80％;在降水前期H₂O₂时S(Ⅳ)的氧化超过O₃,降水后期S(Ⅳ)的氧化主要通过O₃。      

北京地区不同类型降水对气溶胶粒子的影响

利用2013~2015年大气成分与气象观测资料,分析了北京地区不同类型降水对气溶胶粒子的影响,结果表明：随着降水强度增大,PM₁₀、PM_2.5、PM₁浓度下降的时次比例、浓度下降比例均增大,PM₁₀下降幅度大于PM_2.5和PM₁;不同类型降水对气溶胶浓度影响不同,对流性降水中大气运动剧烈,对3种颗粒物都有快速而显著的清除效果;稳定性降水细分为3类,显著冷空气型的冷空气垂直下沉运动和降水湿清除可使粒子浓度缓慢下降,无显著冷空气但有颗粒物传输型的降水过程对气溶胶粒子的湿沉降效果有限,无显著冷空气无传输型气溶胶粒子吸湿增长可能导致粒子浓度不会下降;降雪或雨夹雪过程中随着降雪强度增大,气溶胶粒子浓度下降比例增大,但下降时次比例呈指数或者对数变化.雨雪相态转换的降水过程更为复杂,除了上述因素之外,还需考虑雨雪相态转变带来的水滴（雪）粒径、降水粒子对周边气流的动力拖曳作用的变化、冷空气下沉运动对流型的改变.     

二氧化硫在潮湿气溶胶表面的氧化速率研究

将稳定同位素方法应用于闽南地区SO₂在潮湿气溶胶表面氧化动力学研究中,在对大气中SO₂的稳定硫同位素及大气气溶胶中可溶性硫的硫稳定同位素丰度的测定的基础上,用硫稳定同位素动力学方程计算SO₂在潮湿气溶胶表面氧化速率与均相氧化速率比?结果表明:漳州地区潮湿气溶胶表面SO₂非均相和均相氧化速率之比:K非/K均为1.13,厦门地区SO₂非均相和均相氧化速率之比:K_非/K_均为0.36,这种差异主要是由相对湿度不同引起的。      

中国降水酸度和离子浓度的时空分布

1991～1995年在全国进行了酸雨观测,建立了覆盖全国的具有区域代表性的酸沉降监测网,含271个测站?降水的pH值和电导率在现场采样后立即测量,降水样品的化学分析则在实验室里进行?主要离子SO2-₄,NO-₃,NH+₄,Ca2+浓度的加权均值分别为125.86,19.96,67.89和80.41μeq/L?由离子浓度地理分布图看出,这些离子浓度地理分布状况因离子而异?值得注意的是降水中SO2-₄和NO-₃浓度,北方非酸雨区甚高于南方酸雨区,这说明降水的酸度并不简单地决定于降水中SO2-₄和NO-₃的绝对浓度,而决定于这些离子对于Ca2+和NH+₄的相对浓度?发现了降水年均pH值低至4的一些地区,此值可能是目前世界年降水酸性最强的地区?文中还对代表性地区1986～1993年降水化学特征进行了分析,结果表明降水的酸度仍在升高?      

厦门春季气溶胶特征初探

1993年春季对厦门市大气气溶胶进行了研究,其中包括对3种不同粒径的气溶胶质量浓度?气溶胶元素浓度?气溶胶离子浓度?气溶胶酸度和酸化缓冲能力的研究?结果表明:厦门大气气溶胶质量浓度接近于国家一级标准,细粒子的气溶胶的贡献较高;气溶胶中元素含量较高的为Ca,Al,Fe和S等;在厦门地区气溶胶中NH+₄和SO2-₄主要分布在细粒子中,Ca2+和Mg2+则多分布在粗粒子中,并且其值远小于华南地区;气溶胶中细粒子的酸性大于粗粒子,且酸化缓冲能力远低于粗粒子。      

杭州城郊大气二氧化硫和气溶胶浓度演变特征及潜在源分析

基于2018年1月—2019年10月杭州大气成分监测数据,对杭州城、郊大气SO₂和气溶胶的浓度变化特征及其相关性和影响因素进行分析,并探讨不同季节下长距离输送对大气SO₂和PM_2.5浓度的贡献及潜在源区分布.结果表明:杭州城、郊大气SO₂日变化特征均呈单峰型,气溶胶日变化特征均呈双峰型;杭州城区SO₂浓度夏季明显低于其他季节,而郊区SO₂浓度四季无明显差异,气溶胶浓度城区和郊区均为夏季最低;SO₂与气溶胶相关性偏低,城、郊不同粒径的气溶胶之间相关性差异较大;不同季节杭州城区SO₂和PM_2.5受气团输送的影响具有明显差异,杭州城市高浓度SO₂和气溶胶潜在源区主要位于江苏省苏州市、南京市以及浙江省绍兴市、湖州市和杭州市辖区,因而减少或控制这些潜在源区污染物排放将会对杭州大气环境质量改善有积极作用.     

实验室发生纳米气溶胶吸湿性表征

气溶胶吸湿特性对于灰霾的形成、气溶胶对气候变化的影响及人体健康效应具有重要意义. 采用加湿迁移差分分析(HTDMA)法,对实验室发生的8种纳米级无机和有机气溶胶进行吸湿特性定量表征,从而判定影响气溶胶吸湿特性的主要因素. 结果表明,NaCl和(NH₄)₂SO₄气溶胶的潮解点为相对湿度(RH)75%±2%,与理论计算结果相接近,说明测试系统具有一定的可靠性. 对以往研究较少的NaNO₃,CaCl₂,CaSO₄,合成海盐,乙二酸和己二酸气溶胶的测试表明,NaNO₃,CaCl₂以及合成海盐气溶胶随RH的升高粒径逐渐增大;合成海盐气溶胶在RH为86%时吸湿性生长因子(Gf)达到1.80;CaSO₄,乙二酸和己二酸气溶胶随着RH增大未见明显吸湿增长. 通过扫描电镜分析了8种化合物气溶液在不同RH下的形态特征,为掌握各种化学组分对气溶胶吸湿特性的影响提供了微观形态分析的依据.      

丹江口水库淅川库区大气降水中无机离子特征及来源解析

大气降水中水化学组成深刻影响着地表水体水质和水生态系统的物质循环. 为探究丹江口水库降水中无机离子的化学组分和来源贡献,以丹江口水库淅川库区为研究区,通过野外调查、原位观测和室内分析,研究了降水中无机离子(F?、Cl?、NO₃?、SO₄2?、Na+、NH₄+、K+、Ca2+和Mg2+)的浓度特征. 结果表明:丹江口水库淅川库区降水中无机离子浓度大小表现为NH₄+(170.0 μeq/L)>Ca2+(115.4 μeq/L)>SO₄2?(112.9 μeq/L)>NO₃?(94.2 μeq/L)>Na+(61.1 μeq/L)>Mg2+(25.9 μeq/L)>F?(12.2 μeq/L)>K+(11.8 μeq/L)>Cl?(10.3 μeq/L),其中NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?和Na+浓度占总离子浓度的90.2%;相关性分析表明不同无机离子浓度之间存在显著相关性(P<0.05),富集因子分析表明陆源人类活动对无机离子浓度的影响较大;正定矩阵因子分析表明,农业源、工业燃煤、土壤扬尘、化石燃料燃烧和生物质燃烧是无机离子的重要来源,其中NH₄+和SO₄2?的主要来源分别为农业源(56.3%)和化石燃料燃烧(78.7%). 研究显示,丹江口水库淅川库区降水中无机离子组分以NH₄+、Ca2+、SO₄2?、NO₃?为主,其主要受陆源人类活动(农业活动和化石燃料燃烧)的影响.      

NO2对SO2/H2O/空气体系气溶胶成核过程的影响

为研究NO₂对SO₂/H₂O/空气体系气溶胶成核过程的影响,采用纳米扫描迁移率粒子粒径谱仪(Nano-SMPS),对NO₂/SO₂/H₂O/空气混合气体在X-射线作用下生成粒子的粒径和浓度进行测量. 结果表明,粒子的粒径在2.0~63.8 nm之间,最高数浓度可达到1.4×107 cm-3. 成核粒子谱的分布呈双峰模式,其中一个谱峰中心位置在4.0 nm附近,另一个在7.0~14.6 nm之间,分别对应于均相成核和离子诱导成核两种过程. 在均相成核方面,NO₂和SO₂均能参与气溶胶成核,而对气溶胶的生长没有明显影响,粒子的粒径主要集中在4.0 nm附近. 在离子诱导成核方面,当混合气体中φ(SO₂)低于2.12×10-6时,加入NO₂可促进粒子生成;而当超过该值时,NO₂的加入反而会降低气溶胶成核粒子的总数浓度. 当φ(SO₂)为3.61×10-6时,在φ(NO₂)分别为0.13×10-6、0.18×10-6和0.84×10-6的条件下,气溶胶成核粒子的总数浓度比不含NO₂下分别减少了25.9%、33.1%和49.0%. 研究显示,NO₂和SO₂对·OH的反应竞争作用是影响NO₂/SO₂/H₂O/空气体系气溶胶成核的重要机制.      

中国西南酸雨区降水化学特征研究进展

西南酸雨区为我国主要酸雨沉降区,且是全球三大喀斯特集中分布区之一.本文将该区9个地点的降雨资料进行了总结、整理和分析,数据包括pH值和主离子成分(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)、K~+、Na~+).该地区降雨中的主要阴离子为SO_4~(2-)和NO_3~-,主要阳离子为Ca~(2+)和NH_4~+.与我国其它地区相比,其酸性离子、碱性离子和总离子浓度均普遍高于东南地区、而低于我国北方地区.西南酸雨区主要以pH值为4.5~5.6的弱酸性降雨为主,占总降雨频次的58%左右.根据酸、碱性离子的相关性、中和因子等分析结果,该区雨水中的酸性物质可能受到了碱性离子的中和作用,其中起主要中和作用的离子为Ca~(2+)和NH_4~+.将该区雨水pH值和酸、碱性离子浓度与我国其它地区进行对比研究发现,西南酸雨区降雨受到的中和作用要强于东南地区,但弱于北方地区的降雨.通过对西南酸雨区降雨中主要离子来源的分析和估算,降雨中的酸性离子SO_4~(2-)和NO_3~-主要来自于人为污染;99.7%的Ca~(2+)和84.0%的Mg~(2+)为陆源贡献,这可能与西南地区碳酸盐岩广泛分布有关.     

深圳大气降水的化学组成特征

为了了解近年来深圳降水的化学特征与大气污染状况,连续2 a采集了深圳降水样品,分析其化学组分.结果表明,与北京等中国北方内陆城市相比,深圳降水中离子浓度比较低,但降水的酸化程度和酸化频率非常高,雨量加权pH值在2004年和2005年分别为4.48和4.68,酸化频率分别为88%和91%,降水酸化严重;相对中国内陆酸雨城市,深圳降水中SO24-对雨水酸性贡献相对较低,而NO-3和Cl-对雨水阴离子总量及降水酸性的贡献相对较大;Cl-和Na 对雨水阴阳离子的贡献较高,深圳降水受海洋的影响显著;SO24-、NO-3、NH 4等二次组分在雨水中占有很高比例,三者之和超过离子总量的40%,表明深圳大气环境中二次污染突出;降水中不同组分的来源差别较大,Cl-、K 、Na 主要来自海洋源,而SO24-、NO-3、Ca2 、Mg2 主要来自非海洋源;甲酸、乙酸和乙二酸是深圳降水中主要的有机酸,三者之和在2004年和2005年分别占检测到的有机酸总量的94%和99%.     

广州地区雨水化学组成与雨水酸度主控因子研究

采集了广州地区2003-10～2004-09的雨水样品,通过对雨水样品的pH值、主要阴阳离子组成和可溶性有机碳(DOC)的测定,分析了广州地区酸雨的现状以及影响雨水酸度的主要因素等.结果表明,在观测期间,广州地区酸雨频率高达85%;雨水的主要离子组成为NH₄⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Ca²⁺、Cl^-和Na⁺,而DOC约占总化学组成的24.0%;雨水酸度的主要控制离子还是SO₄^2-,但NO₃^-对雨水酸度的影响越来越大;同时,水溶性有机酸对雨水酸度的贡献也很明显.另外,来自扬尘中高浓度的碱性含钙化合物也对雨水酸度有明显的中和作用.     

Origin of major ions in monthly rainfall events at the Bamenda Highlands, North West Cameroon

Rainwater characteristics can reveal emissions from various anthropogenic and natural sources into the atmosphere. The physico-chemical characteristics of 44 monthly rainfall events （collected between January and December 2012） from 4 weather stations （Bamenda, Ndop plain, Ndawara and Kumbo） in the Bamenda Highlands （BH） were investigated. The purpose was to determine the sources of chemical species, their seasonal inputs and suitability of the rainwater for drinking. The mean pH of 5 indicated the slightly acidic nature of the rainwater. Average total dissolved solids （TDS） were low （6.7 mg/L）, characteristic of unpolluted atmospheric moisture/air. Major ion concentrations （mg/L） were low and in the order K＋ 〉 Ca2＋ 〉 Mg2~ 〉 Na＋ for cations and NO3 〉〉 HCO3 〉 SO] 〉 CI- 〉 PO3- 〉 F- for anions. The average rainwater in the area was mixed Ca-Mg-SO4-CI water type. The CI-/Na＋ ratio （1.04） was comparable to that of seawater （1.16）, an indication that N a＋ and CI originated mainly from marine （Atlantic Ocean） aerosols. High enrichments of Ca2＋, Mg2＋ and SO2- to Na＋ ratios relative to seawater ratios （constituting 44% of the total ions） demonstrated their terrigenous origin, mainly from Saharan and Sahelian arid dusts. The K＋/Na＋ ratio （2.24）, which was similar to tropical vegetation ash （2.38）, and NO3 was essentially from biomass burning. Light （〈 100 mm） pre-monsoon and post-monsoon convective rains were enriched in major ions than the heavy （〉 100 mm） monsoon rains, indicating a high contribution of major ions during the low convective showers. Despite the acidic nature, the TDS and major ion concentrations classified the rainwater as potable based on the WHO guidelines.     

青岛大气气溶胶水溶性无机离子研究:季节分布特征

为了全面了解当前青岛地区大气气溶胶中水溶性组分的特征及来源,于2008年1～12月在青岛市区连续采集了总悬浮颗粒物(TSP)样品,运用离子色谱法对其主要的水溶性阴阳离子进行了分析.结果表明,SO24-、NO3-、NH4+和Cl-是TSP中水溶性离子的主要成分,四者质量浓度之和占总水溶性离子质量浓度的86.9%.TSP及其水溶性组分存在明显的季节变化,其来源也存在多源性.Na+、NH4+、Ca2+、F-、Mg2+均为冬季最高,夏季最低,K+、PO34-为秋季最高,夏季最低,Cl-为冬季最高,秋季最低,NO3-则为春季最高,夏季最低,而SO24-为春季最高,秋季最低.不同天气对颗粒物和气溶胶中水溶性离子影响很大.颗粒物浓度在晴天时最低,其次是雾天,再次是烟雾和霾,沙尘天气下质量浓度最高.Na+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-和PO34-在烟雾天气下的平均浓度最高,而NH4+、K+、NO3-和SO24-则是在霾天气下质量浓度最高.     

桂林市酸雨污染特征及防治对策研究

为促进桂林市酸雨污染防控,利用2013—2017年桂林市3个监测站点采集的共1 147个降雨样品,分析了降雨pH、电导率和水溶性离子成分,结合气态污染物的变化特征和气象因素影响分析,探讨了桂林市酸雨污染成因,并提出了桂林市酸雨污染防治对策建议.结果表明:①2013—2017年桂林市降雨的pH年均值范围为4.85~5.23.酸雨频率范围为42.5%~74.9%,2017年酸雨频率达74.9%.虽然近年来桂林市环境空气质量明显改善,但是酸雨污染却没有明显减轻,反而在2015年后出现恶化.降雨的离子组成中,SO₄2-和NO₃-是主要的阴离子成分,分别占总离子当量浓度的28.19%和10.82%;Ca2+和NH₄+是主要的阳离子成分,分别占总离子当量浓度的23.46%和17.64%.酸中和效应分析显示,Ca2+和NH₄+为降雨中主要的中和物质.②降雨中碱性离子当量浓度的降幅比酸性离子当量浓度的降幅大,这是导致桂林市近年酸雨恶化的重要因素;此外,来自西部和东南部方向的气流对应了较高的降雨酸度和总离子当量浓度,因此污染物的远距离传输对降雨酸度和离子当量浓度也有一定影响.研究显示,桂林市SO₂和NO_x排放的持续管控将有利于酸雨污染防治,但桂林市目前实施的削减大气粗颗粒物和NH₃排放的大气污染控制策略对于降雨酸度的影响还需要开展进一步评估.      

天津地区大气污染状况和气溶胶硫酸盐的研究

我们于1980—1981年对天津市大气污染物浓度做了同步监测,对天津市大气污染状况,二氧化硫转化为硫酸盐的过程及其对大气能见度的影响做了研究。以超C_i几率和的方法处理数据,研究结果表明,大气污染以早晨最严重,傍晚次之,中午较轻:冬季比夏季污染严重。各种污染物中以硫酸盐对大气能见度的影响最大,总颗粒物次之。当大气相对湿度大于70%时,对大气能见度的影响比较突出。颗粒物中的苯溶物对大气能见度有一定的影响。城市中相对湿度高时硫酸盐浓度大,可能是产生冬季烟雾事件的原因。下风方向的硫酸根浓度与二氧化硫浓度的比值和硫酸根含硫浓度与大气总硫浓度的比值均比上风方向相应的数值高,说明城市燃煤烟气是硫酸盐的来源。城市中硫酸根浓度与二氧化硫浓度的相关系数为0.77,硫酸根与颗粒物浓度的相关系数为0.95。在形成硫酸根的过程中二氧化硫浓度和颗粒物可能有贡献。以一维有源简化模式估算二氧化硫转化为硫酸根的速率常数,约为2.3±1.1%/hr,冬季约1.5%/hr。二氧化硫的迁移距离约为17—340km。     

Chemical characteristics of acidified waters in southwest China

ＣｈｅｍｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｃｉｄｉｆｉｅｄｗａｔｅｒｓｉｎｓｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａＬｅｉＺｈｉｈｏｎｇ；ＬｉａｎｇＸｉａｏｍｉｎｇ；ＸｕＸｉａｏｑｉｎｇ；ＸｉａＹｉｃｈｅｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｙｄｒｏｂｉｏｌｏｇ...     

1990与2007年兰州冬季大气气溶胶中水溶性离子浓度比较

研究了兰州市1990和2007年冬季在同一地点采集的大气气溶胶样品,使用离子色谱法对其中8种水溶性无机阴离子和6种阳离子进行了分析. 结果发现,17年来由于工业和能源结构的改变以及机动车数量的急剧增加,气溶胶中主要水溶性离子的构成比例和排序正在发生明显变化. 2007年水溶性离子占TSP质量的比例比1990年上升了16%以上,上升最明显的是SO₄2-(4.43%),NH₄+(3.11%),Ca2+(2.50%),NO₃-(2.27%)和Cl-(2.07%). 其主要离子的排序以及在被测阴、阳离子总和中的比例也发生了明显变化. 阴离子中仍然以SO₄2-为首;而阳离子中,1990年是以Ca2+为首,到2007年则变成以NH₄+为首. NH₄+在被测阴、阳离子总和与阳离子总和中所占比例分别上升了7%和6%. 在研究气溶胶的同时,应重视其水溶性离子对人体的危害和影响.      

近3年太原市夏季降水的化学特征研究

本研究采集了2011~2013年太原市夏季66场降水样品,分析了p H值、电导率和水溶性阴阳离子,探讨了太原市夏季降水的化学组成及来源.结果表明,近3年太原市夏季降水p H值范围为4.63~8.02,加权平均值为5.19;2011~2013年酸雨频率分别为37.0%、31.2%和17.4%.太原夏季降水的化学组成以SO2-4、NO-3、Ca2+和NH+4为主,阴离子SO2-4和NO-3加权平均浓度分别占阴离子总浓度的67.2%和22.0%,阳离子Ca2+和NH+4加权平均浓度分别占阳离子总浓度的55.1%和29.0%;降水中SO2-4、NO-3、Ca2+和NH+4浓度水平随年度有明显的下降趋势.近3年SO2-4/NO-3的当量浓度比分别为2.97、3.06和3.08,平均值为3.02,说明太原市夏季酸性降雨类型为硫酸和硝酸复合型,且硝酸盐的贡献逐年增强.通过中和因子分析,表明太原市夏季降水中Ca2+和NH+4对酸性中和起主导作用,但Mg2+的作用不可忽略.太原市夏季降水中水溶性化学组分主要与燃煤排放有关;结合气团的后向轨迹分析表明太原市夏季降水主要受山西省内南部低空运行的短距离输送气团的控制;西南和东南气团是太原市夏季降水中水溶性化学组分的主要来源.为了有效改善太原市的空气质量,太原南部及本地焦化企业和燃煤电厂污染物的排放应给予关注.