2020年濟南市大氣降水無機離子組分特征分析

2021-11-22 03:36:30劉建軍朱玉玲郭萌萌馬姍姍

環保科技 2021年5期

劉建軍朱玉玲郭萌萌馬姍姍

(1.山東省濟南生態環境監測中心，濟南 250014；2. 濟南市食品藥品檢驗檢測中心，濟南 250014)

隨著經濟社會的發展，城區規模不斷擴大，城市環境空氣污染物容量超過負荷，大氣降水被認為是凈化大氣環境最為有效的手段[1]，是大氣污染物重要的匯[2]。因此對大氣降水的化學組分研究可以反映大氣污染程度、判斷大氣污染因子等情況，有利于地區大氣污染問題的預防與控制。近年來，國內許多學者對大氣降水化學組分及其來源已經做了大量研究，比如北京、西安、鄭州、寧波、桂林等。濟南市地理位置優越，北連首都經濟圈，南接長三角經濟圈，東西連通山東半島與華中地區，是環渤海經濟區和京滬經濟軸上的重要交匯點，是京津冀及周邊“2+26”城市之一，但大氣污染問題較為嚴峻，根據生態環境部發布的168 個重點城市空氣質量排名中，2020年5-10 月濟南均處于后 20名內，全年位于倒數11名。目前對濟南市大氣降水化學組分和沉降特征的研究較少，本研究測定了濟南市2020年1月-12月大氣降水中無機離子濃度，分析了降水污染特征和各離子組分來源，以期為區域大氣污染防治決策提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 區域概況

濟南市位于山東省中部(116°11′-117°44′E ，36°01′-37°32′N)，地處魯中南低山丘陵與魯西北沖積平原的交接帶上，地下水蓄存量豐富，城內百泉爭涌，是著名的泉城和國家歷史文化名城，屬暖溫帶半濕潤的大陸性季風氣候區，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥，主導風向為東北-西南風，年平均氣溫13.8℃，平均降水量685 mm。2020年濟南全市平均降水量為736 mm，較常年降水量高約7%。

1.2 樣品采集與分析

本研究降水樣品采集點位于山東省濟南生態環境監測中心實驗樓頂層(117°8′E，36°38′N)，距離地面約20m。采樣點周邊為居民區、辦公區和交通道路，局地有部分建筑工地，附近無工業企業等固定污染源。樣品采集采用手工采樣方式，用聚乙烯塑料小桶收集降水樣品，同時放置標準雨量筒收集雨水記錄降雨量。樣品采集全過程降水，逢雨必測，每24小時采樣1次，采樣時間和頻率依據《酸沉降監測技術規范》(HJ/T165-2004)要求開展。2020年1月-12月共采集有效降水樣品51個。樣品測定指標包含pH、電導率、降水量及硫酸根、硝酸根、氟、氯、銨、鈣、鎂、鈉、鉀9種離子。

1.3 質量控制

樣品采集和分析過程均依據《酸沉降監測技術規范》(HJ/T 165-2004)要求開展質量保證與質量控制工作。為保證數據質量的可靠，對所有采集的有效水樣中的總陰離子、總陽離子當量濃度進行線性回歸分析(圖1)，總陰離子和總陽離子的相關系數為0.857，為相關性為P<0.01的極顯著相關，樣品質量具有一定可靠性。

圖1 總陰離子、總陽離子當量濃度線性回歸

2 結果與分析

2.1 降水量和降水pH

2020年1月1日-12月31日，共采集有效降水樣品51個。降水樣品pH值范圍在6.24～7.93之間，按降水量加權平均值為6.79。按照大氣降水化學特性的酸堿分類方法，pH值大于5.6的不會對生態環境造成危害的稱為堿性降水[4]，本研究中所有降水樣品pH值均大于5.6，總體呈弱堿性。

按月份分析，月變化特征見圖2。

圖2 2020年濟南市大氣降水量與pH值月變化趨勢

大氣降水pH值月變化除12月份外，基本呈現先升后將的趨勢，與降水量呈顯著的負相關性。從季節分布來看，濟南市降水pH加權均值春季(3-5月)為6.93高于其他季節，且出現單次降水pH最大值7.93，分析原因為濟南市春季大氣受風沙浮沉影響，大氣中含有豐富的堿性陽離子，隨著降水增多，大氣中堿性的沙塵受降水沖刷沉降，大氣降水pH逐漸降低，酸性增強。

2.2 降水電導率(EC)

降水EC值主要由其中的水溶性離子組分決定，對降水污染程度有一定的指示作用，可間接反應區域大氣的污染程度[5]。本次研究中，降水樣品EC值范圍為7.5～206 μs/cm，平均值為67.6 μs/cm，遠高于我國降水背景點瓦里關山的平均電導率14.8 μs/cm[6]，略高于同為北方城市的北京52.23 μs/cm[7]和鄭州52.47 μs/cm[8]，間接說明濟南市大氣污染狀況較重。