萬寧地區近地面氯離子沉積速率的影響因素研究

劉濺洪，張凱，易平，代紅，李茜，羅來正

萬寧地區近地面氯離子沉積速率的影響因素研究

劉濺洪，張凱，易平，代紅，李茜，羅來正

（西南技術工程研究所，重慶 400039）

研究熱帶海洋大氣環境中不同地貌下氯離子沉積速率的分布規律及主要影響因素。通過掛片法采集萬寧地區的氯離子沉積速率，并分析離海距離、地形地貌對氯離子沉積速率的影響，以及其與海水因素、自然環境因素間的相關性。近海開闊區域氯離子沉積速率受離海距離和地貌的影響顯著，在300 m處降低至90 m處的1/3左右，地貌的變化導致同一距離點處的氯離子沉積速率相差30倍。另外，高的海水有效波高、風速和東風占比使春季氯離子沉積速率高于夏季。不同地貌下的氯離子沉積速率均與海水有效波高、風速間呈較強的正相關性。

氯離子沉積速率；地貌；臨海；相關系數；海水；自然環境因素

由于良好的力學性能，金屬材料（如鐵、鋁、銅和鎂及其合金）是船舶、石油、建筑、汽車、航空等工業領域普遍使用的材料[1]。但是多數金屬在與大氣介質接觸時會發生化學或電化學反應，從而引發結構損傷，出現腐蝕。據統計，全球每年因腐蝕造成的損失高達全年金屬產量的20%～40%[2]，其中大氣腐蝕造成的損失又占全部腐蝕的1/2[3]。因此，目前科學家針對材料的大氣腐蝕現象及腐蝕機理進行了大量的研究[4-7]。研究表明，材料的大氣腐蝕主要受潤濕時間、溫度、表面電解液成分（SO2、Cl–、O2、CO2）、風速等的影響較大[8-9]，尤其是在高溫、高濕和高鹽霧的熱帶海洋大氣地區，材料的腐蝕現象尤為突出。因為氯離子的粒子半徑小，穿透能力強，容易吸附在材料表面的鈍化膜上，由鈍化膜結構的缺陷（如位錯、晶界等）處向內滲入，破壞鈍化膜的完整性，形成局部腐蝕[10]，加速材料的腐蝕失效[11-13]。另外，氯鹽環境下鋼筋混凝土、電子產品等的腐蝕與氯離子侵入和沉積速率有關[11-13]，氯離子沉積速率越大，材料腐蝕越快[14-16]。基于此，國際和國內制定了相應的標準，將氯離子沉積速率作為一項重要的指標來評估海洋大氣環境的腐蝕性，如ISO 9223—2012[17]和GB/T 19292.1—2018[18]等。

目前，國內外學者致力于完善沿海氯離子沉積速率分布規律的研究，已經在國內的海南省[19]、廣東省[20]，以及國外的西班牙、古巴、墨西哥、比利時、法國、荷蘭、瑞典、澳大利亞等地沿海進行了布點采集[16,21-24]，并繪制了部分沿海大陸的氯離子沉積速率地圖[23]，為大氣環境的腐蝕性嚴酷度評價提供了大量基礎數據。另外，因為空氣中的氯鹽顆粒來源于海浪撞擊和氣流作用，所以從研究結果中可以發現，氯離子沉積速率受布點區域位置、離海距離、季節、海水因素等的影響較大[19]。但是，關于上述因素對不同地貌下氯離子沉積速率影響大小的研究較少，各因素與氯離子沉積速率間的相關性強弱仍無法直接判別。因此，急需開展不同地貌下氯離子沉積速率的采集，并研究其與各環境因素間的相關性。

本項目采用掛片法在海南省中東部沿海區域采集了3種不同地貌下的氯離子沉積速率，包括開闊區域、有防風林的半開闊區域和完全被防風林遮擋的區域，研究了3種典型區域中氯離子沉積速率與海水有效波高、風速、風向、溫度、相對濕度間的相關系數，以此分析不同地貌下氯離子沉積速率的主要影響因素。

以活化后的目的菌株菌落為模板，細菌按照DP302試劑盒提取DNA，進行PCR擴增16S rDNA片段，引物為細菌16S rDNA通用引物，引物序列如下：

1 數據采集

1.1 采集地點及時間

項目組在海南島中東部臨海地區設置了3條不同離海距離的采集路線（南線、中線、北線，相距在200 m內），采集路線均在平坦無山區，采集時間為2021年的3—8月份，采集頻率為每月1次。其中，南線包含4個采集點，離海距離分別為90、150、300、350 m，其中離海距離較近的3個采集點為無遮擋的開闊區域，350 m的觀測點附近有少量椰子樹；北線為四周被防風林遮蓋的不開闊區域，包含4個采集點，離海距離分別為90、150、200、350 m；中線包含7個采集點，離海距離分別為90、100、150、200、250、300、400 m，其中離海近的3個采集點北側為防風林、南側無遮擋的半開闊區，較遠的4個采集點均在防風林區域，中線最遠2個采集點的高度為4 m，其他采集點均位于地面。

海水、海浪是形成鹽霧環境的主要原因，因此海水因素將直接影響氯離子的產生。郭贊洪等[19]也發現氯離子沉積速率與海水因素有較強的相關性。有文獻表明，海洋的鹽度在各月份變化較小，故本文只討論海水有效波高與氯離子沉積速率間的關系。

涉眾型經濟犯罪中，很少是單人作案的，所以大部分涉眾型經濟犯罪都是有組織的。犯罪嫌疑人為了提升可信度，往往會通過合法公司的開設方式實施經濟犯罪，而且在這個過程中需要多個人的分工完成，這也需要組織的嚴密性和合理性[2]。這些犯罪分子往往是通過對社會上不法分子的勾結，并與金融機構的員工串通，實施犯罪。銀行部分內部人員在大量金錢的誘惑下，意志薄弱，難以抵抗腐敗，這也是導致犯罪分子得逞的重要原因。比如，中國銀行廣州分行會計組長利用職務之便與某詐騙公司勾結，偽造存款單據、偽刻公章，共騙取廣州12家企事業單位超過8 000萬元。

1.2 采集方法

不同離海距離處3—8月份平均氯離子沉積速率相對值的變化規律如圖1所示（以北線150 m處的數值為基數）。由圖1可知，南線的氯離子沉積速率為3條采集線中最高，且呈現出隨距離增加而降低的趨勢，90 m處的氯離子沉積速率最大，300 m處降低至其1/3左右，400 m處防風林的作用使其進一步降低至1/10。中線的氯離子沉積速率呈現出先升高、后降低、再升高的變化規律，其中離海岸100 m處的氯離子含量最高，250 m處的氯離子含量最低，是100 m處的1/13左右。北線的氯離子含量為3線中最低，表現出先降后增的規律。

2 影響因素分析與研究

2.1 離海距離與地形的影響

地面氯離子沉積速率采集方法參照GJB 8894.1—2017《自然環境因素測定方法第1部分：大氣環境因素》[25]中的掛片法，每個采集點均由3個平行樣組成，氯離子沉積速率為3個試樣的平均值。按照HJ 549—2016《固定污染源廢氣氯化氫的測定離子色譜法》[26]，測定采集紗布中的大氣氯離子含量。對采集點附近的自然環境因素數據按照GB/T 35221—2017《地面氣象監測規范》[27]進行采集，并求得相應的月平均值。另外，從國家海洋環境預報中心獲取了海南島中東部臨海地區3—8月份的平均海水有效波高的數據。由于國家海洋環境預報中心沒有公布2021年3月的平均海水有效波高，項目組通過查詢得2015—2020年3月的平均有效波高分別為1.3、1.2、1.2、1.2、0.9、0.9 m，取其平均值1.1 m為2021年3月的平均海水有效波高。

為了更清楚地了解各環境因素對氯離子沉降速率的影響，表1給出了90 m處氯離子沉積速率與環境因素間的線性相關系數。表1中結果顯示，南、北、中3線的氯離子與溫度、相對濕度、降雨量間基本為負相關性關系，與風速、海水有效波高呈正相關關系。對于南線和中線90 m處的氯離子沉積速率，其受環境因素影響從大到小的順序依次為海水有效波高>風速～降水量>相對濕度～溫度。北線則是溫度影響最顯著，其次才是海水有效波高等，這可能源于北線觀測點四周均被防風林遮擋。當周圍存在較多高大椰樹時，氣流的傳輸作用將大幅減弱，從而大幅降低采集點周圍氯離子的濃度，減弱了氯離子源及風速變化帶來的影響，這也是北線各月份的氯離子沉積速率最低（見圖2）的原因。在開闊位置，氯離子因氣流作用很容易傳輸和沉降到采集紗布上。氯離子源濃度的變化及風的傳輸作用直接決定了采集點處的氯離子濃度，進而表現出對海水有效波高和風速的強依賴性。中線由于靠海和北側有地形地貌影響，其受海水有效波高和風速的影響有所降低，但是氯離子的傳輸仍然可以從南面和高空進行，因此相關系數依然維持在較高水平。

廣州電器科學研究所的徐國葆[28]研究指出，空氣中氯離子主要來源如下：海浪間及其與海岸礁石間的拍擊作用和海底生物作用等產生的大量泡沫和氣泡，在氣流的作用下，分解成若干細小液滴，飄向高空和陸地，并逐漸演變成大氣鹽核。在擴散過程中，鹽核由于重力作用而發生沉降，隨離海岸距離的增加，空氣中鹽霧含量逐漸降低。因此，在無遮擋的平地上，采集的氯離子沉積速率常與離海距離間表現出較強的負相關性[23,29]，甚至為線性負相關[30]。本研究中南線氯離子沉積速率的變化規律與此相符，與距離基本呈線性負相關關系。

圖1 不同離海距離處的半年平均氯離子沉積速率相對值

不管是“洋蔥”還是“冰山”，文化表象與文化實質之間聯系緊密、不可分割，文化實質影響并驅動著文化表象，同時文化實質又通過文化表象來體現它所存在的意義。

歐瑞康巴爾查斯已是第五次參加Automechanika?Shanghai這一汽車行業的盛會。在汽車制造業不斷發展、排放標準日益嚴格的當下，汽車制造領域的涂層需求也在增加，這無疑為先進的涂層技術帶來了更多的機遇和挑戰。巴爾查斯的參展創建了良好的供應商與用戶之間的溝通平臺，在展示自身的同時也加深了其與多級供應商及用戶之間的聯系。

2.2 季節的影響

3線離海90 m處采集點的氯離子沉積速率相對值隨月份的變化規律如圖2所示（以北線7月份的數值為基數）。從圖2中可以觀察到，南線的氯離子沉積速率各月份均最高，中線次之，北線最低。這再次體現了地貌對氯離子擴散傳輸作用的影響，其作用導致北線氯離子沉積速率只有南線的1/30～1/4。另外，3線的氯離子沉積速率幾乎均出現了2次先降低、后升高的變化，春季的氯離子沉降量要高于夏季。該地區春季氯離子沉積速率呈下降趨勢，最低出現在5月份，最高在3月份；夏季7月份最低，6月份最高。其中，中線和北線的最高氯離子沉積速率出現在3月份，而南線出現在4月份。氯離子沉積速率隨月份的變化可能與環境因素、海水因素等的變化息息相關。

圖2 氯離子沉積速率相對值半年內的逐月變化規律

2.3 自然環境因素與海水因素的影響

根據上面系統需求分析，筆者確定該系統的實現軟件為客戶機/服務器模型，又稱為Client/Server體系結構。服務器Server通常采用高性能的工作站或PC小型機，并采用Client/Server架構數據庫系統，如Sybase Oracle或SQL Server，負責供多個用戶共享其信息和功能。客戶端Client部分通常負責執行前臺功能，如與用戶交互，數據處理等。這種架構由多臺計算機構成，它們有機地組合在一起，協同完成整個應用，并達到使系統中的軟件、硬件資源得到最大限度的利用。

在氯離子擴散傳輸的過程中，其會受到地形、地貌的影響而出現不一致的變化，比如山的阻隔導致其迎海面的氯離子沉積速率高于背海面[28]。在本研究中，中、北線氯離子沉積速率的變化與此有關。中線采集點靠海岸邊緣，受地形和防風林的影響，氯離子向陸地的擴散傳輸受到阻礙，因此90 m處的氯離子沉積速率與南線90 m處的相差較大。隨后2個采集點僅北側為防風林覆蓋區，因此空氣中的鹽霧可以由沿海和南面擴散而至，因此第2個采集點的氯離子沉積速率又有所增加。隨后由于距離的增加和防風林的阻礙作用，第3—5個采集點的氯離子沉積速率出現明顯的降低。第6、7個采集點的氯離子沉積速率與第5個采集點相比有成倍的增加，這主要是因為這2處采集點設置在房頂，離地距離約4 m。另外，采集點周圍5 m范圍內沒有遮擋物。當海岸邊氯離子傳輸至觀測點上方或周圍時，其沉降作用將不受高大椰樹影響，因此更多的氯離子能夠傳輸到采集的紗布上，氯離子沉降速率升高。對于北線觀測點，所有觀測點四周都被高大的椰樹遮蓋，這些椰樹會直接影響氯離子的擴散傳輸，從而氯離子沉積速率與中、南線相比出現顯著下降，90 m處的氯離子沉積速率僅為南線同樣距離處的1/8。不同的是，北線離海較遠的3個采集點的氯離子沉積速率反而出現了穩步的上升，這可能是因為靠近200、350 m采集點的北側30 m附近有水產養殖場的原因。

從國家海洋環境預報中心查詢的海南島中東部臨海地區3—8月份平均海水有效波高數據，其出現了2次先升后降的變化，4月份的平均海浪高度最高，7、8月份最低。其整體上呈下降趨勢，與氯離子沉降量的變化趨勢相似。

圖3 平均海水有效波高3—8月間的逐月變化規律

另一方面，研究表明，雨水中氯離子含量明顯低于大氣中的氯離子濃度[28]。因此，降雨過程會降低大氣中的氯離子濃度，降雨量越多，采集的氯離子沉積速率就會越低。從表1也可以看出，降雨量對開闊及半開闊位置的氯離子沉積速率作用明顯。對于四周存在防風林的采集點，可能其附近的氯離子濃度較低，降雨過程可能對其濃度的影響較小，從而氯離子沉積速率與降水量的相關性降低。

圖4 90 m觀測點附近的月平均風速和降雨量、溫度和相對濕度

環境對施工質量的影響是非常大的，施工也會反過來破壞環境。砂子是建筑的必備材料，在施工中會產生大量揚塵，降低施工現場周邊的空氣質量，進而威脅到居民的健康。施工中用到最多的就是水，很多單位并未對廢水進行處理就隨處排放，這會對周邊農田產生嚴重污染。施工現場溫濕度的變化會影響澆筑過程，若不能保持內部結構和外部溫度的統一，澆筑結構很可能會出現裂縫。可見環境和施工的影響是相互，采取相應的環保措施，并測量現場實時溫度，能夠有效提升施工質量。

表1 3—8月份氯離子沉積速率與環境因素間的線性相關系數

Tab.1 Pearson correlation coefficients between the chloride deposition rate of chloride ions and environmental factors from March to August

另外，自然環境因素也是影響氯離子擴散傳輸的重要因素，例如風速風向對于鹽霧的擴散傳輸有較大影響，季風、多風季節氯離子沉降速率明顯大于潮濕、多雨季節[19-20]。基于此，項目組監測了瀕海海岸3—8月份間的環境因素變化。90 m觀測點附近的月平均風速、降雨量、溫度和相對濕度變化規律如圖4所示。從圖4中可以看出，該地區的風速呈現先升、后降、再升的變化規律，其中5月份的風速最大，超過了1.6 m/s，7月份風速最低。整體上看，春季的風速要大于夏季。降水量方面，5月份的降雨量最大，4月份最低，出現了2次先降后升，春季和夏季的平均降水量相差不大。溫度方面，5月份溫度最高，3月份最低，春季呈現上升趨勢，夏季趨于平穩，夏季氣溫略高于春季。對于相對濕度而言，其呈現出先降低、后升高的變化規律，6月份的相對濕度最低，8月份最高。從數值上可以看出，相對濕度變化幅度不大，整體在80%～86%。

為了進一步探究風與氯離子沉積速率間的關系，需要對該地區3—8月份風向的變化進行研究。90 m觀測點附近3—8月份的逐月風速風向分布玫瑰圖如圖5所示。由圖5可見，該地區各月的風速風向有較大的變化，從3月到8月，風向逐漸由東風變為南風。3月份多為東風和東南風，整體以東風為主，正東風占比達到31%，東風占比高達66%，西風占比僅為22%。另外，西風以2 m/s內風速為主，而東風以1～3 m/s為主。4月份的西風占比有所升高，占比為30%，但是東風占比依然達到了58%，且東風的風速明顯大于西風。5月份的風向發生了大幅的變化，其東風占比斷崖式的降至26%，西風占比大幅提升至47%。隨著后續月份的增加，東風占比沒有太大變化，分別為26%、28%、29%；西風占比仍有一定增加，分別為54%、62%、59%。從上述結果可以發現，該地區3、4月份以東風為主，5－8月份則多為西風。

圖5 90 m觀測點附近3—8月間的逐月風速風向分布玫瑰圖

項目組選擇的觀測點處海岸線幾乎呈正南北走向，因此東風為風從海面吹向觀測場，西風是從觀測場吹向海面。風向與氯離子沉積量間的線性相關系數見表2。由表2可知，風向與氯離子沉積速率的相關系數在中強相關性之間，說明風向對氯離子沉積速率的影響較大。其中氯離子沉積速率與東風呈正相關，與西風呈負相關。這是因為由海面而來的風會增大觀測場中的氯離子濃度，從而增大紗布上氯離子的沉積量，而從觀測場吹向海面的風將降低觀測場中的氯離子濃度，從而減弱氯離子在紗布上的沉積效果。

另外，從圖5可以看出，觀測場中出現從北向南的風的比例非常小，即3線90 m處均為由南向北的風較多，所以中線北側防風林的作用比較弱。因此，中線與南線的氯離子沉積速率相差不大，且變化規律基本一致（見圖2），而北線防風林的作用導致其與中、南線相差較大。綜上所述，不同地貌下的氯離子沉積速率均受海水有效波高、風速、風向的影響較大，受相對濕度影響較小。

表2 3—8月份氯離子沉積速率與風向占比間的線性相關系數

Tab.2 Pearson correlation coefficients between the chloride deposition rate from March to August and the proportion of wind direction

3 結論

通過在海南島萬寧地區不同地形地貌處采集不同離海距離的氯離子沉積速率，并采用線性相關系數分析了其與主要海水和環境影響因素間的變化關系。研究結果如下：

1）離海距離、地貌會顯著影響氯離子的沉積速率，離海距離越遠，氯離子沉積速率越低。開闊區域的氯離子沉積速率大于地形地貌復雜的區域。另外，人工生產活動也會對氯離子沉積速率產生一定的影響，但是并不顯著。

2）不同地貌下的氯離子沉積速率受海水有效波高、風速、風向的影響較大，受相對濕度影響較小。該地區春季更高的海水有效波高、風速和東風占比，使春季氯離子沉積速率要高于夏季。

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Effect Factors of Chloride Deposition Rate Near Ground in Wanning

LIU Jian-hong, ZHANG Kai, YI Ping, DAI Hong, LI Qian, LUO Lai-zheng

(Southwest Institute of Technology and Engineering, Chongqing 400039, China)

The work aims to investigate the distribution and major effect factors of the chloride deposition rate in tropical marine atmospheric environment under different geomorphology. The deposition rate of chloride ions near the coastline in Wanning was observed by piece-hanging method, and the effects of the distance from the coastline, topography and geomorphology on the deposition rate, as well as the correlation coefficients between the deposition rate and the factors of seawater or natural environment were analyzed. The result showed that the chloride deposition rate in open offshore areas was significantly affected by distance from the coastline and geomorphology. The chloride deposition rate at 300 m decreased to about 1/3 of that at 90 m. Meanwhile, the change of geomorphology lead it a 30-fold difference at the same distance point. Additionally, high effective wave height, wind speed and easterly wind proportion made the chloride deposition rate higher in spring than in summer. In conclusion, there is a strong positive correlation between the chloride deposition rate under different geomorphology and the effective wave height of seawater and wind speed.

chloride deposition rate; geomorphology; coastal; correlation coefficients; seawater; natural environmental factors

2022-03-07；

2022-03-30

LIU Jian-hong (1991-), Male, Doctor.

劉濺洪, 張凱, 易平, 等. 萬寧地區近地面氯離子沉積速率的影響因素研究[J]. 裝備環境工程, 2023, 20(2): 139-145.

TG172

A

1672-9242(2023)02-0139-07

10.7643/ issn.1672-9242.2023.02.019

2022–03–07；

2022–03–30

劉濺洪（1991—），男，博士。

LIU Jian-hong, ZHANG Kai, YI Ping, et al.Effect Factors of Chloride Deposition Rate Near Ground in Wanning[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(2): 139-145.

責任編輯：劉世忠