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本研究采集广州五山地区大气湿沉降样品作为研究目标,对2005年3月至2006年2月的若干雨水样品,通过滤膜过滤,分为溶解相和颗粒相分别进行分析。通过对其中主要离子化学成分、微量金属元素以及多环芳烃和有机氯农药等典型无机和有机污染物的含量特征、沉降通量、季节变化及物质来源等的探讨,获得以下结论及认识:
一、关于酸雨沉降:
(1)广州雨水化学组成,以SO42-、NO3-、Ca2+、和NH4+高含量为主要特征,其中SO42-和NO3-为雨水主要酸性阴离子,而Ca2+和NH4+为主要碱性阳离子,并对雨水酸度起中和缓冲作用。四种主要离子的沉降通量也相对较高,年沉降通量分别为386767μeq/(m2.mon)、98299μeq/(m2.mon)、263367μeq/(m2.mon)、117516μeq/(m2.mon)。雨水基本特征和我国其它城市相似。广州目前仍然存在酸雨问题,广州雨水化学组成成分具有明显的季节变化,酸雨主要集中于春夏雨季(4-8月),而秋冬旱季雨水少且酸度较低,和重庆及北京的季节变化情况相反。
(2)雨水中的化学成分根据来源可划分为以下几大类:SO42-、NO3-主要来自于化石燃料的燃烧排放;NH4+主要来自于农业活动及地面扬尘;绝大部分Na+、Cl-、部分Mg2+(26.6%-68.9%)和部分K+(<10%)来自于海洋;Ca2+、F-、部分Mg2+、大部分K+来自于陆地和人为活动排放。Ca2+主要来自于碱性灰尘贡献,但和SO42-、NO3-等均以本地源为主,长远距离的沙漠和半干旱及其它地区的物质输送及海洋源贡献较少。
二、关于微量金属元素:
(1)广州雨水中的微量金属元素以高浓度Al、Fe、Zn为基本特征,以溶解相中分配为主。溶解相中Al、Fe、Zn沉降通量较高,年沉降通量分别为225960μg/(m2.yr)(不包括颗粒物相)、169495μg/(m2.yr)、325496μg/m2.yr)。物质来源既有本地源,也受到中远距离物质输送叠加的影响。在冬季月份典型人为排放的微量金属元素如Zn、Pb、Cu等含量均很高,沉降通量分别为325g/(km2.yr)、31g/(km2.yr)和20g/(km2.yr),珠江三角洲也面临着潜在重金属污染。
(2)微量金属元素根据来源可分为两类。Al主要来自于陆地源,Fe、Mn、U、Y有一部分来自于陆地源,而其它则主要来自于人为源排放。且因雨水酸度、降水量及微量金属元素本身的化学性质等不同,微量金属元素在颗粒物相和溶解相之间分配产生分异。
三、关于稀土元素:
(1)广州雨水中的稀土元素浓度大致从轻稀土至重稀土元素递减变化,旱季颗粒物相中含量分配较多,而在雨季则溶解相中分配较多。沉降通量LREEs>MREEs>HREEs。
(2)广州降水中REE组成,在雨季和旱季有较大差异。在旱季,降水中REE组成主要由陆地源物质控制,而在雨季,可能更多的受人为污染因素的影响。
四、关于多环芳烃:
(1)广州雨水中的多环芳烃以高浓度低环类多环芳烃(3-4环)为基本特征。低环类多环芳烃溶解相中分配较多,而高环类多环芳烃(5-6环)则以颗粒物相分配为主。雨水中的多环芳烃含量具有干湿季节性变化,旱季含量高于雨季,尤其是颗粒物相多环芳烃表现显著。而低环芳烃沉降通量均大于高环芳烃,分别为2009μg/(m2.yr)、894μg/(m2.yr)。湿沉降中多环芳烃含量相比国外其它一些城市和地区高出很多,并且也高出珠江水体中含量,相对于珠江水体中多环芳烃而言,广州湿沉降为其一个源。
(2)广州湿沉降中多环芳烃主要来源于化石燃料等有机质的燃烧排放,直接来源于石油类的释放为辅。多环芳烃物质来源主要以本地来源为主,中远距离输送较少。广州旱季多环芳烃受到富集,亚洲冬季风影响致使长时期干旱而使物质易于累积是重要原因。
五、关于有机氯农药:
(1)广州雨水中的有机氯农药以溶解相中高浓度β-HCH为基本特征,大气中有机氯农药残留主要为HCHs、DDTs和Endosulfans。沉降通量也以HCHs为主(19189 ng/(m2.yr))。有机氯农药主要分配于溶解相中,且有机氯农药含量相比国外一些城市湿沉降中含量要高,但低于广州市区内珠江水体中含量。
(2)广州湿沉降中有机氯农药主要来源于农药生产和使用过程中的释放与残留。并且HCHs及DDTs等农药仍对大气中有所输入。这与我国目前DDTs、HCHs、Endosulfans仍有生产和使用有关。
(3)广州降水中的溶解相有机氯农药无干湿季节性变化,而颗粒物相季节变化较明显。