【摘 要】
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人类频繁的活动会使空气中的粉尘、烟雾颗粒、硫氧化物、氮氧化物等空气污染物增多,在物质循环过程中,污染物通过干、湿沉降的方式在地表-大气-水体之间流动,会对土壤、水体、大气的成分产生影响,因此及时监测干、湿沉降的变化对污染物控制具有重要意义。文中研究了抚仙湖流域大气水汽中的水溶性无机离子和重金属元素的浓度组成,分析了各元素的季节变化,对主要离子和重金属的污染来源进行探讨,为抚仙湖流域大气环境的污染防
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人类频繁的活动会使空气中的粉尘、烟雾颗粒、硫氧化物、氮氧化物等空气污染物增多,在物质循环过程中,污染物通过干、湿沉降的方式在地表-大气-水体之间流动,会对土壤、水体、大气的成分产生影响,因此及时监测干、湿沉降的变化对污染物控制具有重要意义。文中研究了抚仙湖流域大气水汽中的水溶性无机离子和重金属元素的浓度组成,分析了各元素的季节变化,对主要离子和重金属的污染来源进行探讨,为抚仙湖流域大气环境的污染防治提供理论基础,同时抚仙湖流域以前未开展过相关工作,因此本研究的数据也可作为后续研究的基础。(1)明确了抚仙湖流域大气水汽水溶性无机离子与重金属的浓度组成。对抚仙湖流域2年(2018-2020)的大气水汽的监测发现,大气水汽中的无机离子总浓度变化范围在6.45~1039μeq/l之间。Ca2+是大气水汽中的主要离子,占总离子浓度的22.9%,其次是Na+、NH4+、Cl-,共占总离子浓度的45%。水汽中各离子的浓度丰度顺序为Ca2+>Na+>NH4+>Cl->SO42->Mg2+>K+>F->NO3-。根据总离子浓度大小对大气水汽样品污染程度判断,本研究中采集到的95%以上的样品为清洁或轻度污染,重度污染的样品小于1%。对2019年的水汽样品,分析了16种重金属元素,重金属总浓度变化范围为7.7~569.1ng/l,浓度平均值为127.1ng/l。根据各离子浓度平均值,可知无机元素离子浓度顺序为:Fe>Cu>Sb>Mn>Sr>Ti>Ni>Cr>Pb>As>Mo>Li>Co>Se>Tl>Cd。Cd和Tl的浓度均值小于0.1ng/l,是本次重金属分析中浓度值最小的两种元素。(2)研究期间,大气水汽中的各无机离子与重金属都表现出了明显的季节变化。水溶性无机离子在旱季会出现较大波动,而湿季只有极少数时间会出现极值,而NH4+在湿季出现了较大程度的波动,与每年的农业活动发生时间相符。各无机离子浓度均的季节变化有差异性,Ca2+的季节变化为春季>夏季>冬季>秋季。NH4+浓度最高的季节为夏季,秋季离子浓度最低,春冬季节离子浓度相近。Na+浓度最高的季节为秋季,夏冬季离子浓度相近,春季离子浓度最低,其余离子季节变化呈现出相似性,都是夏秋季节的离子浓度小于冬春季。对重金属元素的季节变化分析得知,Fe、Cr、Sb的季节变化一致,都呈现出冬季>春季>秋季>夏季,Fe、Cr冬季浓度基本是夏秋季浓度的2倍。Ni的季节变化为冬季>秋季>春季>夏季,Pb的季节变化为冬季>春季>夏季>秋季,Mo和Se在夏秋季浓度基本为0,冬季元素浓度大于春季。Cu秋冬季的浓度基本是春夏季浓度的2倍,As秋季浓度远大于春≈夏≈冬季,Ti、Sr、Mn都是春冬季浓度大于夏秋季,且冬春季和夏秋季各元素浓度近似相等。(3)通过富集因子、相关分析、PMF源解析发现大气水汽中的水溶性无机离子受人类活动影响显著。文中研究的水汽中的各组分的来源具有差异性,Cl-、K+、Na+主要受生物质燃烧以及海洋来源的影响,Mg2+、Ca2+受到建筑施工、土壤扬尘的影响,SO42-、NO3-主要来源于煤炭燃烧、交通尾气排放的影响,NH4+主要受农业活动的影响。重金属的污染物来源主要为煤炭燃烧、交通运输以及工业活动。后向轨迹分析表明,抚仙湖流域的春季和冬季的水汽主要来源于印度和孟加拉湾,夏季受西南季风的影响,水汽主要来源于孟加拉湾,少部分受印度和缅甸的影响;秋季的气团主要受局地源的影响。
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