嘉峪關市降水中主要陰陽離子研究

鄒麗娜 褚明天 趙娟

摘要：本文通過分析2012～2018年嘉峪關市降水中陰陽離子含量的變化，對嘉峪關市降水污染的原因、類型和程度進行研究。

關鍵詞：降水;陰離子含量;陽離子含量

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.100

Abstract： By analyzing the changes of anion and cation content in precipitation in Jiayuguan City from 2012 to 2018， the causes， types and extents of precipitation pollution in Jiayuguan City were studied.

Keywords：Precipitation;Anion content;Cation content

1 樣品及分析方法

2012～2018年，嘉峪關市環(huán)境監(jiān)測站共采集降水樣品79個，共形成869個監(jiān)測數據。樣品采集和分析方法均按照《酸沉降監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T165―2004）的要求進行，以降水pH<5.6作為酸雨評價標準[1]，監(jiān)測項目為降水時間、降水量、水質pH值、電導率、SO42-、NO3-、Cl-、F-、NH4+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+的含量。

2 降水酸堿度的年季變化

嘉峪關市位于甘肅省西北部，河西走廊的中部，屬溫帶大陸性荒漠氣候，空氣中存在大量堿性浮塵[2]。根據2012～2018年降水監(jiān)測數據，該市降水為一般呈弱堿性。2012～2018年降水酸堿度變化情況具體見表1。

由表1可知，嘉峪關市降水雖呈弱堿性，但是2012～2018年降水酸堿度最低值、最高值均有所減小，說明嘉峪關市大氣中酸性離子的含量有所增加，堿性離子的含量有所減少。

3 降水中離子含量變化情況

降水中的陰離子通常為SO42-、NO3-、Cl-、F-、HCO3-等，陽離子為NH4+、Ca2+、Mg2+、 Na+、K+、H+等，由于城市經濟快速發(fā)展導致嘉峪關市大氣中陰陽離子的含量隨時間的變化呈明顯差異，因此分析大氣降水中陰陽離子含量的變化有助于了解城市大氣中主要污染物的狀況。

3.1 降水中陰離子的變化

對嘉峪關市降水中各種陰離子的含量占陰離子總含量的百分比[3]來確定本市主要的污染物，以ρ（SO42-）/[ρ（SO42-+NO3-+Cl-+F-）]，ρ（NO3-）/[ρ（SO42-+NO3-+Cl-+F-）]，ρ（Cl-）/[ρ（SO42-+NO3-+Cl-+F-）]，ρ（F-）/[ρ（SO42-+NO3-+Cl-+F-）]進行計算。嘉峪關市2012～2018年降水中陰離子含量情況具體見圖1。由圖1可知，2012～2017年嘉峪關市降水中SO42-占陰離子含量的68.44%以上，遠遠高于NO3-，Cl-，F-的含量，是陰離子的主要成分，說明嘉峪關市降水依然是以燃煤為主的硫酸鹽型污染。

2018年與2012年相比，NO3-占陰離子含量的比值逐漸增加， 這與城市機動車數量的增加相一致，降水逐漸由燃煤硫酸型污染逐步向硫酸鹽—硝酸鹽復合型污染轉變。

降水中F-的含量逐年增加[4]，主要原因可能是嘉峪關市的支柱產業(yè)―酒泉鋼鐵（集團）有限責任公司與甘肅東興鋁業(yè)實施戰(zhàn)略重，大力發(fā)展大型鋁合金生產工藝。

為進一步研究嘉峪關市2012～2018年降水中S042- 和NO3-含量在不同季節(jié)的變化情況，采用S042-含量與NO3-含量的比值表示其變化情況。降水中S042-含量與NO3-含量的比值較高值一般出現在二、三季度，最高值為24.09，最小值為0.06;比值較低值一般出現在一季度，最高值為10.63，最小值為0.24;尤其在2018年以后，由燃煤產生的S042-對環(huán)境的影響逐漸降低。

3.2 降水中陽離子的變化

對嘉峪關市降水中各種陽離子的含量占陽離子總含量的百分比來確定該市主要的污染物，以ρ（NH4+）/[ρ（NH4++ Ca2++ Mg2++ Na++ K+）]，ρ（NH4+）/[ρ（NH4++ Ca2++ Mg2++ Na++ K+）]，ρ（NH4+）/[ρ（NH4++ Ca2++ Mg2++ Na++ K+）]，ρ（NH4+）/[ρ（NH4++ Ca2++ Mg2++ Na++ K+）]，ρ（NH4+）/[ρ（NH4++ Ca2++ Mg2++ Na++ K+）]進行計算。嘉峪關市2012～2018年降水中陽離子含量情況具體見圖2。

由圖2可知，2012～2017年，嘉峪關市降水中陽離子主要以Ca2+為主，占陽離子總量的52.74%以上，但2018年與2017年相比，降水中Ca2+含量降幅高達66%。2012～2018年，降水中NH4+含量呈逐漸增加的趨勢。

4 降水中陰陽離子變化的成因

4.1 污染物排放量的影響

嘉峪關市作為我國西北地區(qū)最大的碳鋼和不銹鋼生產基地，已形成以冶金工業(yè)為主體，化工、電力、建材、機械、輕紡、食品為輔的工業(yè)體系。2017年嘉峪關市工業(yè)二氧化硫排放量28815t，同比增長-3.96%;工業(yè)氮氧化物排放量24823t，同比增長-16.3%;工業(yè)煙（粉）塵排放量42576t，同比增長-4.41%。

4.2 城市地理地貌及工業(yè)布局的影響

嘉峪關市轄區(qū)略呈平行四邊形，東西較長，南北稍窄，西南高，東北低，自然坡度13.3‰，海拔在1430～2799m之間。工業(yè)園區(qū)主要分布在城市的周邊，企業(yè)排放的各類污染物處于城市的下風向，可有效地降低大氣中各類污染物的含量。

4.3 氣候條件的影響

每當入秋后，嘉峪關市氣溫逐步下降，晝夜溫差大造成近地面氣溫低，而高空氣溫較高，形成了氣溫隨高度增加而升高的逆溫異常現象，逆溫幅度最大可達到15℃以上，逆溫層厚度最厚接近1000m，像一個“鍋蓋”一樣覆蓋在城市上空。由此形成該市夜間、凌晨等氣溫較低時段，空氣垂直對流運動被阻礙，近地面的煙塵、污染物、水汽凝結物無法擴散，而造成大氣中離子的含量有所增加。

5 結語

通過對嘉峪關市2012～2018年降水酸堿度、陰陽離子含量變化及成因分析，表明嘉峪關市沒有出現酸雨。2012～2017年降水中主要陰離子為S042-，在此之后S042-的含量降低。由于機動車影響，NO3-的含量逐步增加，嘉峪關市降水正由硫酸鹽型向硫酸鹽―硝酸鹽復合型轉變。降水中Ca2+的含量有升有降，NH4+的含量在逐年增加。

參考文獻

[1]吳秋珍.荊州市降水污染特征及變化趨勢分析[J].長江大學學報（自然科學版），2011，8（10）：243-248.

[2]陳向群，田娟.銀川市降水中主要陰陽離子含量分析[J].寧夏工程技術，2014，13（1）：33-36.

[3]林武，廖德兵，劉真，范華偉.攀枝花市酸雨變化及降水化學特征分析[J].攀枝花學院學報，2012，29（4）：120-123.

[4]楊懷安.甘肅東興鋁業(yè)有限公司節(jié)能減排對策研究[D].蘭州：蘭州大學，2012.

收稿日期：2019-01-23

作者簡介：鄒麗娜（1982-），女，漢族，研究生，工程師，研究方向為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測。