苏州市近10年降水离子成分分析

论文总字数：13022字

目 录

1 引言····················································1

2 材料与方法··············································1

2.1数据来源·······························································1

2.2研究方法·······························································1

3 结果与分析··············································1

3.1苏州地区降水离子的成分分析············································1

3.2苏州地区SO₄^2-/NO₃^-的年际变化············································3

3.3苏州地区Cl^-/Na 的年际变化··············································3

3.4苏州地区降水离子中NH₄ /Ca² 的年际变化··································4

3.5阴阳离子总浓度的比值研究··············································4

4 讨论····················································5

5 结论····················································6

6对苏州地区降水中离子分析后一些问题的防治对策············7

6.1加强环境管理，实行污染气体排放总量控制·································7

6.2改变能源结构，尽量使用清洁能源与可再生能源同时加快节能技术改造·········7

6.3推动脱硫、脱硝技术的研发与应用·········································7

参考文献··················································7

致谢······················································9

苏州市近10年降水离子成分分析

索鹏程

，China

Abstract： Based on the data of precipitation ion monitoring in Suzhou area from 2006 to 2015, the characteristics and trends of main ion components in precipitation in Suzhou area and the influence of precipitation environment on the environment of Suzhou area were analyzed, and the reason was discussed. The results showed that SO₄^2- and NO₃^- were the main anions, NH₄ and Ca² were the main cations during the period from 2006 to 2015, and the total ion concentration in the precipitation decreased year by year, and the concentration of the anion and the cation was in equilibrium. SO₄^2- / NO₃^- showing a downward trend year by year.

Key words：Suzhou precipitation Ion composition Characteristics

1引言:

由于人口增长和经济发展的原因，各种化石能源的消耗急剧上升，资料显示预计到2015年亚洲的能耗量将占到全球总能耗量的30%，随之而来，温室气体和大气颗粒污染物的排放显著增加，其中降水中一些离子（SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-等）对生态环境的危害就是一个例证^[3]。因此 , 对苏州地区降水离子的研究具有十分重要的意义。

我国早在20世纪70年代就开始对降水中的离子成分进行研究，其中对酸雨的形成机制和影响都有明显的研究进展，国家环保局制定划分酸雨控制区和SO₂控制区的方案^[13]，同时地方政府也采取了脱硫减排的方法来控制降雨中的离子成分^[2]，但是降雨的酸雨发生率和酸度仍然呈现上升的趋势，所以研究降雨中离子成分的意义十分重要。

苏州处在温带区域，属于亚热带季风型气候，是长江三角洲中心的发展较快城市，临近太湖，位于长江入海口，年均降水量约1100mm，降雨量十分充沛^[1]。本文利用苏州地区2006-2015十年间的降水离子监测数据，对降水离子成分的变化趋势及特征进行分析，并探讨变化趋势和特征的原因以及对相关降雨离子对环境的影响，为苏州地区环境污染治理提供客观依据。

2 材料与方法

2.1数据来源

本文采用的数据资料由江苏省环境监测站提供，为2006-2015年十年间从苏州五个监测点获取，覆盖了全市各个区域，用量加权平均计算方法对年度统计数据进行计算。

2.2研究方法

用对降水中阴阳离子的浓度按由大到小排序的方法来研究降水离子的特征。判定环境污染程度的依据为降水中总离子浓度含量，总离子含量（∑总）为降水中全部阴阳离子的总浓度^[9]。监测降水化学离子的主要成分有SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、F^-、K 、Na 、Ca² 、Mg² 、NH₄ 9种。

对阴阳离子总浓度的研究采用计算阴阳离子总浓度比值的方法，∑^- /∑ =1±0.2（即阴离子总浓度和阳离子总浓度的比值）^[2]，是评价大气降水离子阴阳离子平衡的标准^[9]

对于各离子的研究使用计算比值的方法，主要对SO₄^2-和NO₃^-、Cl^-和Na 、NH₄ 和Ca² 这三组离子进行比值计算并研究。其中对于Cl^-和Na 来说，主要来自于海洋成分的Cl^-和Na ，如果在传输过程中没有受到污染，其正常比值应该为1^[9]。

3结果与分析3.1降水离子的成分分析根据国家标准方法，分析降水中的离子组成成分SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、F^-、K 、Na 、Ca² 、Mg² 、NH₄ 共计9种离子，然后再根据2006-2015年降水中各离子的质量浓度的年平均浓度值计算每个离子的当量浓度百分比，计算统计结果见表1。表1 苏州地区2006-2015年降水中各离子当量浓度百分比

根据表1可以看出对于这九种离子来说10间平均浓度百分比由大到小排序为SO₄^2-gt; Ca² gt; NH₄ gt; NO₃^-gt; Na gt;Cl^-gt; Mg² gt; K gt; F^-，降水离子成分中占比较高的阴离子SO₄^2-、NO₃^-，阳离子为NH₄ 、Ca² ，四种离子占降水离子总量的75%左右。在阴离子组分中，SO₄^2-表现出逐渐降低趋势，但在2014,2015两年有小幅回升，其中2006年浓度百分比最高为33.4%，2013年浓度百分比最低为18.2%，最高浓度百分比为最低浓度百分比的1.84倍，高出最低值15.2%；Cl^-在2007年达到最高峰值的12.8%之后呈逐年下降的趋势，2014年达到最低的4.4%，相比2007年降低了8.4%，最高值为最低值的2.9倍；NO₃^-在2008年浓度百分比达到最低的5.6%，在2009年浓度百分比上升明显达到最高20.7%二者相差15.1%,随后几年浓度下降到11%保持相对稳定的趋势；而在降水阴离子中的微量离子F^-来说却在十年间的当量浓度百分比逐步上升，虽然占比仍然较低，范围为1%~2%左右。在阳离子组分中，Ca² 、Mg² 都出现逐步上升的趋势，并且从2013年都有所下降，其中Ca² 在2013年达到浓度百分比最高值36.7%，为2006年最低值17.0%的2.16倍，Mg² 在2013年达到最高的5.6%，在2006年达到最低值为2.3%，两者相差3.3%，分析表1 Ca² 、Mg² 10年的数据可看出两种离子的变化趋势较为相近；NH₄ 当量浓度百分比则由高降低再从2013年有所升高，最高值在2015年达到为22.3%，2013年达到浓度百分比的最低值为10.7%，两者相差11.6%；Na 、K 则在十年中保持相对稳定的趋向，其中Na 在2013年达到最高的10.7%，于2009年达到最低2.8%，二者相差6.9%，最高浓度百分比为最低浓度百分比的3.82倍，在监测的9种离子中最高浓度百分比/最低浓度百分比的值为最高，K 在2007年达到10年中的最高浓度百分比为5.0%，其余年份浓度百分比范围在1.6%~2.6%之间。另外，从表1中还可得知，影响降水酸度的阴离子组分中，阴离子当量浓度百分比SO₄^2-gt;NO₃^-gt;Cl^-gt;F^-，4种离子中SO₄^2-占的比例一直最高，同时NO₃^-也占到较大比例，表明NO₃^-的致酸作用同样也起到很大作用。阳离子中Ca² 的当量浓度百分比在2013年达到10年中的最高值，为36.7%，除了2006,2015年，其余年份中Ca² 的当量浓度百分比都比NH₄ 的高，2006,2015两年则相反，但是钙离子和铵离子还是碱性颗粒物中最重要的中和降水酸度的物质。另对苏州地区2011-2015年降水中各离子年平均当量浓度进行计算统计见表2，年平均当量浓度由高到低的顺序为Ca² gt; SO₄^2-gt; NH₄ gt; NO₃^-gt; Na gt; Cl^-gt; Mg² .gt;K gt;F^-。，可以看出除F^-外，其余各组分离子均有不同程度的下降，其中Ca² 的下降幅度最大，从2011年的126.2微克当量/升降低到2015年的52.4微克当量/升，下降了73.8微克当量/升，但仍是5年间9种离子中当量浓度最高的；2011年Na 当量浓度是2015年当量浓度的2.72倍，为降水各离子的最高倍值。总当量浓度年平均值为390.9微克当量/升，总当量浓度在逐年下降，由2011年的520.1微克当量/升下降到2015年的261.9微克当量/升，下降了258.2微克当量/升，同比下降了99%。表2降水中各个离子的当量浓度 （单位：微克当量/升）

3.2苏州地区SO₄^2-/NO₃^-的年际变化根据表1的数据对苏州地区2006-2015年中降水离子中的SO₄^2-/NO₃^-的值进行计算，变化趋势折线图如图1，2006-2015年的SO₄^2-/NO₃^-的变化范围是1.3~5.4，其中最高值出现在2008年，最低值出现在2009年。从图中可以看出SO₄^2-/NO₃^-呈现先高后低，并且从2008年以后总体下降的趋势。由2006年的2.9上升到2008年的5.4，2008年骤减至1.3随后小幅上升到 2.6又开始缓慢下降，十年内比值一直大于1，平均值为2.7，从趋势上来看未来会处于一个平稳趋势，且处于低于平均值的水平（保持在2左右）。

图1 苏州地区2006-2015年降水离子中的SO₄^2-/NO₃^-变化趋势

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