馬 琳,杜建飛,2,閆麗麗,陳建民*,李 想 (.復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,上海 200433；2.上海市寶山區(qū)氣象局,上海 2090)

崇明東灘濕地降水化學(xué)特征及來(lái)源解析

馬 琳1,杜建飛1,2,閆麗麗1,陳建民1*,李 想1(1.復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系,上海 200433；2.上海市寶山區(qū)氣象局,上海 201901)

2009年5月～2010年4月收集了崇明東灘濕地降水,測(cè)定了樣品的pH值、電導(dǎo)率和主要水溶性離子的濃度,并利用富集因子法和后向軌跡分析對(duì)降水中無(wú)機(jī)離子成分進(jìn)行源解析.結(jié)果表明,崇明東灘整體空氣質(zhì)量良好,大氣污染物濃度較低.降水的pH值和電導(dǎo)率的加權(quán)均值分別為5.24,17.49μS/cm,為輕度污染的弱酸性水平;SO42-和NO3-是主要的致酸離子,加權(quán)濃度分別為52.27,21.39μeq/L;NH4+和Ca2+是主要的堿性離子,加權(quán)濃度分別為33.36,27.13μeq/L;離子來(lái)源分析表明,Na+和Cl-主要來(lái)自于海洋,NH4+的中和作用大于Ca2+和Mg2+,大氣顆粒物主要以(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4NO3的形式存在;后向軌跡分析表明降水主要受海洋風(fēng)向影響,西北、西南方向和長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的人為污染物的中長(zhǎng)尺度傳輸是造成崇明東灘酸雨的重要原因.

崇明東灘濕地；降水化學(xué)；源解析；大氣傳輸；后向軌跡

酸沉降及其化學(xué)組成對(duì)生態(tài)環(huán)境的重要影響一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)[1-4].模式研究表明東亞pH值低于4.5的區(qū)域主要位于中國(guó)西南、長(zhǎng)江三角洲、黃海及韓國(guó)[5].中國(guó)大部分地區(qū)的降水中硫酸仍起主導(dǎo)作用[6].近年來(lái),隨著酸雨前體物(SO2,NOx)排放量逐年增加,以上海為中心的長(zhǎng)江三角洲地區(qū)已經(jīng)成為全球強(qiáng)酸雨中心,酸雨面積和酸化程度均呈上升趨勢(shì),污染物主要來(lái)源于本地和中長(zhǎng)尺度傳輸[4,6].

以往酸沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)多在城市及近郊[6-9],背景降水的研究主要在內(nèi)陸地區(qū)[10-11],對(duì)濕地的降水化學(xué)成分研究則少有涉及.毗鄰上海市區(qū)的崇明東灘是國(guó)際重要的水禽棲息濕地和候鳥(niǎo)遷徙驛站.本研究對(duì)當(dāng)?shù)剡B續(xù)一年的降水監(jiān)測(cè)資料做深入分析,探討污染物的來(lái)源及大氣傳輸對(duì)清潔地區(qū)的影響,為全球日益惡化的濕地環(huán)境的生態(tài)保護(hù)工作提供參考和指導(dǎo)價(jià)值.

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

崇明東灘(31°25′～31°38′N(xiāo),121°50′～122°05′E)位于長(zhǎng)江入?？?、中國(guó)第3大島崇明島東部,距上海市中心 46km,屬典型的河口灘涂濕地,為北亞熱帶海洋氣候,東亞季風(fēng)盛行,氣候濕潤(rùn),年平均氣溫15.2℃,平均降水1022mm,相對(duì)濕度82%.

崇明東灘國(guó)家自然保護(hù)區(qū)處于東亞—澳大利亞遷徙涉禽網(wǎng)絡(luò)中部,是亞太遷徙水鳥(niǎo)必需的棲息地,2001年正式列入"拉薩姆國(guó)際濕地保護(hù)公約"的國(guó)際重要濕地名錄,2005年成立國(guó)家自然保護(hù)區(qū),屬于典型的遠(yuǎn)離人為污染源的環(huán)境.采樣點(diǎn)設(shè)在保護(hù)區(qū)內(nèi)(31°31′N(xiāo),121°54′E),于2009年5月～2010年4月收集降雨.

1.2 樣品采集與處理

本實(shí)驗(yàn)使用的采雨器是直徑為245mm的聚乙烯塑料桶.使用前用 20%鹽酸浸泡并用去離子水、超純水沖洗干凈,待其干燥后密封保存.待降水開(kāi)始后取出,放于離地面2m高的固定點(diǎn)位,降水結(jié)束后立即取回,同時(shí)記錄降水起止時(shí)間.現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定pH值(FE20型pH計(jì),梅特勒-托利多儀器有限公司)、電導(dǎo)率(雷磁DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀,上海精密科學(xué)儀器公司)及降水體積,余下的樣品經(jīng)0.45μm的纖維素濾膜和砂芯過(guò)濾器過(guò)濾后,轉(zhuǎn)移到聚乙烯塑料瓶中,置于4℃冰箱保存待測(cè).聚乙烯瓶使用前用去離子水、超純水沖洗 6遍,60℃烘干后密封待用.

1.3 分析方法

主要分析 10種陰離子(SO42-、NO3-、F-、Cl-、NO2-、PO43-、CH3COO-、HCOO-、Br-、C2O42-)和5種陽(yáng)離子(NH4+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+).離子測(cè)定使用瑞士萬(wàn)通公司生產(chǎn)的882型智能集成性離子色譜.測(cè)定陰離子時(shí)用 Metrosep A Supp 5-250分離柱、Supp 4/5保護(hù)柱及自動(dòng)連續(xù)再生抑制器(MSMⅡ型),淋洗液為 3.6mmol/L Na2CO3溶液,淋洗速度分別為0.7mL/min.陽(yáng)離子用Metrosep C 4-150分離柱及C4 GUARD保護(hù)柱,淋洗液為1.7mmol/L HNO3+0.7mmol/L 2,6-吡啶二羧酸溶液,淋洗速度為 0.9mL/min,取樣量20μL.樣品體積不能滿(mǎn)足上述測(cè)定時(shí),僅測(cè)pH值和電導(dǎo)率.

為了探討不同方向來(lái)源的氣團(tuán)對(duì)降水離子組成的影響,采用HYSPLIT模式模擬降水期間濕沉降氣團(tuán)后向運(yùn)動(dòng)軌跡.模擬的起始時(shí)間為每次降水過(guò)程的中間時(shí)刻,200m起始高度,后推120h(-5d)的氣團(tuán)路徑,并對(duì)模擬軌跡進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類(lèi)討論.

崇明地區(qū)主要大氣污染物(SO2、NO2、PM10)監(jiān)測(cè)資料來(lái)自上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心網(wǎng)站數(shù)據(jù)(http://www.semc.com.cn/home/index.aspx#),污染物日均濃度由空氣污染指數(shù)(API)換算得到[4].

1.4 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

采樣期間不定期測(cè)定從采樣到過(guò)濾的全程序空白樣品,所有離子成分分析測(cè)定時(shí)均已扣除實(shí)驗(yàn)室空白值.參考美國(guó)環(huán)保署(USEPA)規(guī)定的降水樣品總陰、陽(yáng)離子濃度差的接受范圍[2],總離子濃度在 50～100μeq/L時(shí)為 30%～60%,總濃度＞100μeq/L時(shí)為15%～30%.所有樣品陰離子與陽(yáng)離子的比值在0.80～1.35之間,60%的樣品濃度差在 10%之內(nèi).總離子回歸曲線(xiàn)為 y=0.90x+11.18, R2=0.90,表明分析數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠.

2 結(jié)果與討論

2.1 降水基本概況

采樣期間共采集有效樣品42個(gè).降水的pH值變化范圍是 4.02～7.70,雨量加權(quán)均值是 5.24,酸雨頻率50%(pH值＜5.6).約27%場(chǎng)次降雨的pH值在 5.0～5.6,整體呈弱酸性(圖 1).約 23.8%的降水對(duì)環(huán)境酸化有顯著影響(pH值＜5.0);6場(chǎng)強(qiáng)酸性降水(pH值＜4.5)中有4場(chǎng)發(fā)生在冬季(12～2月).降水的酸度是酸和堿平衡的結(jié)果.這可能與冬季較高濃度的酸性物質(zhì)(SO42-、NO3-)和較低濃度的堿性物質(zhì)(NH4+、Ca2+)有關(guān)(表1).

采樣期間降水的電導(dǎo)率為7.20～56.01μS/cm,雨量加權(quán)均值為 17.49μS/cm,接近于我國(guó)大氣本底基準(zhǔn)觀象臺(tái)瓦里關(guān)的年均值 14.8μS/cm[11],表明相比于人類(lèi)活動(dòng)集中的城市地區(qū),崇明東灘降水較為清潔.除了冬季,其余季節(jié)樣品的電導(dǎo)率值都較低(表 1).此外,本研究通過(guò)對(duì)比崇明和上海市中心城區(qū) SO2、NO2、PM10濃度數(shù)據(jù)(圖表未列出),發(fā)現(xiàn)崇明地區(qū)SO2和NO2的季節(jié)及全年日均值均符合國(guó)家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[12]優(yōu)級(jí)水平(SO2＜0.05mg/m3, NO2＜0.08mg/m3),PM10符合良級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0.05＜PM10＜0.15mg/m3),年空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良率達(dá) 90%以上,各項(xiàng)污染物濃度指標(biāo)均小于上海市中心城區(qū)2009年日均值水平.以上結(jié)果表明,崇明東灘整體空氣質(zhì)量良好,大氣中污染物濃度較低.

圖1 崇明東灘降水pH值及總離子濃度Fig.1 The pH values and total ion concentrations of rainwater at Chongming Dongtan

2.2 降水離子化學(xué)組成

2.2.1 離子濃度水平及季節(jié)變化 如圖2所示, 2009～2010年崇明東灘降水中總離子濃度與降水量的關(guān)系為 y=-476.34ln(x)+2591.6,R2=0.73.表明隨著降雨量的增加,空氣中的氣溶膠離子等得到了較強(qiáng)的沖刷和稀釋,雨水中離子濃度相應(yīng)降低.這也解釋了冬季雨量較小,電導(dǎo)率和離子濃度偏高的原因.

圖2 降水總離子濃度與降水量的關(guān)系Fig.2 Relationship between total ion concentration and precipitation amount

由圖 1(b)知,崇明東灘降水的離子總濃度變化范圍為 73.07～1103.85μeq/L,平均濃度為283.88μeq/L.按照離子總濃度對(duì)降水清潔度的判斷[13],約 85.7%的降水屬于輕度污染(100～300μeq/L)和中度污染(300～500μeq/L)水平,重度污染(500～1000μeq/L)和極重污染(＞1000μeq/L)僅各出現(xiàn)過(guò)1次,整體降水屬于輕度污染.

不同季節(jié)降水中離子濃度及年均值見(jiàn)表1.從離子濃度高低角度看,主要離子年均濃度大小順序?yàn)?Cl-＞ Na+＞ SO42-＞ NH4+＞ Ca2+＞ NO3-＞Mg2+＞ K+.SO42-的加權(quán)濃度為52.27μeq/L,占陰離子總濃度的36%,高于NO3-濃度水平(21.39μeq/L),表明SO42-是崇明東灘降水中的主要酸根離子,與我國(guó)大部分地區(qū)是硫酸型酸雨相一致[6].

堿性離子中 NH4+濃度最高(33.36μeq/L),占陽(yáng)離子總濃度的24%,約為Ca2+濃度(27.13μeq/L)的1.2倍,表明崇明東灘大氣中有較高的NH4+源.研究表明,氮肥使用和畜牧源是長(zhǎng)江三角洲地區(qū)最大的氨排放源[14].崇明島是農(nóng)業(yè)大縣,氮肥使用、秸稈燃燒和鳥(niǎo)類(lèi)糞便的氨排放可能是東灘降水中NH4+濃度較高的原因.

表1 不同季節(jié)降水pH值、電導(dǎo)率(μS/cm)和主要化學(xué)組分(μeq/L)的雨量加權(quán)平均值Table 1 Volume-weighted mean value of pH, conductivity (μS/cm) and major chemical compositions (μeq/L) in precipitation in different seasons

從季節(jié)變化角度分析,冬季燃煤取暖排放大量SO2氣體,大氣中硫酸鹽顆粒物濃度較高;汽車(chē)尾氣排放的 NOx經(jīng)過(guò)均相和非均相反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,冬/春季逆溫層的出現(xiàn)也導(dǎo)致局地污染物無(wú)法擴(kuò)散而在底層大氣中累積;且冬季雨量偏少,對(duì)污染物清除效率減弱,因此離子濃度高.

春季風(fēng)向多由陸地吹向海洋,可能將冬季累積的污染物傳輸?shù)疆?dāng)?shù)?2009年5～10月,正好處于上海長(zhǎng)江隧橋施工期,建筑粉塵和土壤揚(yáng)塵可能導(dǎo)致春/夏季 Ca2+、Mg2+離子濃度高.夏季SO42-和 NO3-濃度較高,僅次于冬季.可能是由于夏季充足的陽(yáng)光和豐富的水汽利于 SO2和 NOx通過(guò)氧化和光化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸,造成濕地局部酸沉降[15].

和 C2O42-(0.29μeq/L)是主要的水溶性有機(jī)酸離子,占陰離子總濃度的2.39%,高于北京(2%)[16]和貴陽(yáng)(1.4%)[17]年均水平.夏季植物生長(zhǎng)旺盛,排放較多的有機(jī)酸,通過(guò)成云及降水沖刷過(guò)程進(jìn)入降水,導(dǎo)致夏季有機(jī)酸濃度較高[18].秋季正值濕地內(nèi)蘆葦開(kāi)花,釋放出大量有機(jī)物,充足的光照和強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射加快光化學(xué)反應(yīng),可能是秋季有機(jī)酸濃度較高的原因.

2.2.2 離子濃度與其他地區(qū)的比較 與國(guó)內(nèi)外部分代表性站點(diǎn)[1-2,4,11,19-25]相比(表 2),崇明東灘降水中Cl-和Na+濃度較高,這是由崇明東灘沿海的地理位置決定的.降水中對(duì)酸度有主要影響的離子(NH4+、Ca2+、SO42-、NO3-)濃度則相對(duì)較低;與瓦里關(guān)本底站相比,NH4+、Ca2+的濃度較低,其余離子濃度均偏高.這與瓦里關(guān)周?chē)撩袢加蒙蠹S便、草原荒草燃燒排放和西北地區(qū)土壤性質(zhì)有關(guān)[11];與鄉(xiāng)村背景站點(diǎn)蔡家塘和同在長(zhǎng)江三角洲的臨安本底站相比,崇明東灘降水中NH4+、SO42-、NO3-濃度均低于前兩者;與日本和加拿大的背景降水站相比,離子濃度普遍高于加拿大水平,SO42-濃度水平與日本相當(dāng).可見(jiàn)崇明東灘降水化學(xué)成分已受到人為污染的影響,但污染水平遠(yuǎn)低于多數(shù)城市水平.

2.2.3 SO42-/NO3-當(dāng)量比 SO42-/NO3-的當(dāng)量比可以反映移動(dòng)源(機(jī)動(dòng)車(chē))和固定源(燃煤)對(duì)降水酸度的貢獻(xiàn)[19].東灘降水中 SO42-/NO3-的值約為 2.44,遠(yuǎn)低于我國(guó)的平均水平(6.24)[26].崇明東灘、瓦里關(guān)(2.89)、上甸子(1.0)與龍鳳山(2.1)[24]的 SO42-/NO3-比值均較低,反映了它們相對(duì)遠(yuǎn)離工業(yè)污染區(qū)的特點(diǎn).隨著近年來(lái)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的迅速增加和清潔能源的推廣使用,我國(guó)部分地區(qū)的酸性降水表現(xiàn)出由燃煤型向煤油混合型污染轉(zhuǎn)變的趨勢(shì).隨著 2009年底長(zhǎng)江隧橋的通車(chē),與上海間頻繁的交通運(yùn)輸可能會(huì)使東灘保護(hù)區(qū) NOx污染加重,對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響.

2.2.4 降水中的酸堿平衡 為評(píng)價(jià)不同的堿性物質(zhì)對(duì)降水酸度的中和作用,分別計(jì)算降水中主要堿性離子的中和因子NF[27],得出NH4+、Ca2+、Mg2+的 NF值分別是 0.45、0.37、0.19.結(jié)果表明,NH4+和 Ca2+是降水中最主要的中和物質(zhì),Mg2+的中和作用較弱.崇明東灘降水中(NH4++Ca2+)/(SO42-+NO3-)當(dāng)量比為 0.82,表明NH4+和Ca2+能夠有效中和降水中的酸性成分,加上Mg2+的貢獻(xiàn),(NH4++Ca2++Mg2+)/(SO42-+NO3-)值約為 1,考慮有機(jī)酸組分對(duì)酸度的影響,與 pH 測(cè)定結(jié)果(弱酸性)吻合.

表2 降水中主要離子濃度(μeq/L)與國(guó)內(nèi)外其他站點(diǎn)的比較Table 2 Comparison of volume-weighed mean concentration (μeq/L) of major ions in precipitation with those of other places

表3 降水中主要離子間相關(guān)性系數(shù)矩陣(n=42)Table 3 Matrix of Pearson rank correlation coefficients for major ions (n=42)

2.3 無(wú)機(jī)離子來(lái)源解析

2.3.1 相關(guān)性分析 對(duì)全部42個(gè)樣品進(jìn)行相關(guān)性分析,得出降水中主要離子間相關(guān)系數(shù)矩陣,列于表3.通常認(rèn)為海洋是Na+的主要來(lái)源[28],Cl-和Na+表現(xiàn)出較高的相關(guān)性(r=0.94),表明崇明東灘降水中Cl-可能主要來(lái)自于海洋.SO42-和NO3-通常來(lái)自于人類(lèi)活動(dòng)如燃煤排放,崇明東灘降水中二者表現(xiàn)出較好的相關(guān)性(r=0.87).觀測(cè)期間 F-和 SO42-(0.83)及 NO3-(0.84)相關(guān)性都較高,表明F-也可能來(lái)源于人為污染.Mg2+和Ca2+來(lái)自于地殼源[3,19],但本研究中兩者相關(guān)性并不好(r=0.29),但Mg2+和Na+(0.60)及Cl-(0.66)則表現(xiàn)出了較好的相關(guān)性,暗示Mg2+可能來(lái)自于海洋.

SO42-和 NH4+的相關(guān)系數(shù)(r=0.76)略高于NO3-和NH4+(r=0.72),表明SO42-可能先于NO3-被NH4+中和.考慮到NH4+和SO42-及NO3-的相關(guān)性高于 Ca2+和 Mg2+,結(jié)合酸堿平衡的分析,推斷大氣中顆粒物可能主要以(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4NO3形式存在[29],也有 CaSO4、Ca(NO3)2、MgSO4等.

2.3.2 富集因子EF 富集因子可以估算海洋源和非海洋源對(duì)降水離子濃度的貢獻(xiàn).由于來(lái)源單一且成分穩(wěn)定,一般將Na+和Ca2+分別作為海洋源和陸源的參考元素[28,30],根據(jù)富集因子的計(jì)算公式[31]計(jì)算離子組成相對(duì)于海洋和土壤的富集因子,結(jié)果列于表4.

由表 4知,崇明東灘降水的 Cl-/Na+比值為1.376,接近于海洋中比值 1.16,表明崇明東灘降水的 Cl-主要來(lái)自于海洋;Mg2+的 EFseawater和EFsoil都接近 1,由相關(guān)性分析推斷其主要來(lái)自于海洋,但陸源也有一定貢獻(xiàn);Ca2+的 EFseawater值大于 1,表明降水中的 Ca2+主要來(lái)自于陸源的貢獻(xiàn);SO42-和NO3-的EFsoil值都遠(yuǎn)大于1,表明兩者相對(duì)土壤高度富集,主要由人為活動(dòng)引起如工業(yè)廢氣、汽車(chē)尾氣排放等,但海洋源對(duì)SO42-濃度也有貢獻(xiàn).

表4 降水中離子組成相對(duì)于土壤和海洋的富集因子Table 4 Enrichment factors for rainwater compositions relative to the soil and seawater

2.3.3 不同源的貢獻(xiàn) 一般認(rèn)為降水中的離子成分主要來(lái)自于人為源、海鹽氣溶膠和巖石/土壤風(fēng)化.根據(jù)源貢獻(xiàn)的計(jì)算公式[31]估算不同來(lái)源對(duì)降水中離子濃度貢獻(xiàn)百分比,列于表5.

其中:X指需要討論的離子;%SSF、%CF、%AF分別指海洋源、巖石風(fēng)化和人為源對(duì)降水中離子組分的貢獻(xiàn)率.

受NW方向氣團(tuán)影響的降水主要發(fā)生在春/冬季,約占總降水事件的40%.這類(lèi)氣團(tuán)沿途經(jīng)過(guò)北方重沙塵區(qū)蒙古、內(nèi)蒙古,后經(jīng)由黃海上空到達(dá)崇明.沿途攜帶大量的堿性氣溶膠(Mg2+、Ca2+)和海鹽離子(Na+、Cl-),很好地中和了降水中的酸性物質(zhì),因此降水偏堿性(5.64～7.70),SO42-可能來(lái)自于東北工業(yè)區(qū)的排放,降水成分主要受陸源和海洋源的影響;NE代表東北經(jīng)由黃海方向的氣團(tuán),主要影響夏/秋季節(jié)的降水,約占降水總數(shù)的14%.參考王文興等[26]對(duì)我國(guó)東部沿海地區(qū)酸雨

可以看出,崇明東灘降水中約26%的K+來(lái)自于海鹽氣溶膠,陸源 K+主要存在于土壤揚(yáng)塵或生物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的細(xì)顆粒物中[31],但是不能估算出這兩者的比例;Mg2+和 Cl-主要來(lái)自于海洋,這與相關(guān)性分析得出的結(jié)論相同.此外,Cl-也有化肥生產(chǎn)、燃煤發(fā)電的人為污染源;海鹽離子中NO3-濃度很低,認(rèn)為降水中 NO3-濃度全由非海鹽氣溶膠(人為污染)提供.

2.3.4 后向氣流軌跡 根據(jù)后向氣團(tuán)軌跡將降水事件的所有氣團(tuán)來(lái)源大致分為4類(lèi),分別對(duì)應(yīng)不同的pH值范圍和離子成分特征,如圖3所示.來(lái)源的研究,推測(cè)降水中酸性離子可能部分來(lái)源于日本、韓國(guó)等工業(yè)區(qū)的排放,降水受到海洋源和人為源的共同影響;約10%的SW方向的氣團(tuán)途經(jīng)我國(guó)污染源密集且污染物質(zhì)排放量大的南方地區(qū),帶來(lái)大量硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽等二次氣溶膠成分,且我國(guó)南方氣溶膠偏酸性,對(duì)降水酸度的中和作用弱[32],因此降水酸性較強(qiáng)(pH= 4.02～5.42).這類(lèi)降水主要受人為源的影響,多發(fā)生在冬季;SE方向的氣團(tuán)(約36%)主要影響夏季降水,降水中 Na+、Cl-濃度高,受海洋源影響明顯.SO42-、NO3-可能部分來(lái)自于酸性氣體排放量較多的臺(tái)灣地區(qū)[26].

圖3 降水氣團(tuán)后向軌跡模擬分類(lèi)圖及主要離子成分百分比Fig.3 Air mass sectors labeled by back trajectory analysis and percentage of major ionic compositions

3 結(jié)論

3.1 2009年5月～2010年4月崇明東灘地區(qū)降水的雨量加權(quán)平均pH值為5.24,酸雨頻率50%,離子總濃度均值為283.88μeq/L,降水整體處于輕度污染的弱酸性水平.

3.2 降水中平均濃度最高的是海洋性離子 Cl-和 Na+.SO42-和 NO3-是降水中的主要致酸離子,來(lái)自于人為污染;NH4+是中和降水酸性的重要物質(zhì),來(lái)自于農(nóng)業(yè)施肥和生物質(zhì)燃燒排放;Ca2+和Mg2+分別主要來(lái)自地殼源和海洋源.

3.3 降水主要受海洋源的影響,東北、西南方向的污染物質(zhì)的中長(zhǎng)途輸送和長(zhǎng)江三角洲地區(qū)人為排放造成的區(qū)域性二次有機(jī)氣溶膠污染是東灘形成酸雨最主要的原因,來(lái)自東亞、臺(tái)灣地區(qū)的人為污染的影響也不容忽視.

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Chemical characteristics and source apportionment of precipitation at Dongtan Wetland, Chongming.

MA Lin1, DU Jian-fei1,2, YAN Li-li1, CHEN Jian-min1*, LI Xiang1(1.Department of Environmental Science and Engineering, Fudan University, Shanghai 200433, China; 2.Shanghai Baoshan Meteorological Station, Shanghai 201901, China). China Environmental Science, 2011,31(11)：1768～1775

The rainfalls had been collected from May 2009 to April 2010 at Chongming Dongtan National Wetland. The pH value, electrical conductivity and major water-soluble ions of rain samples were measured. Enrichment factors and backward trajectory analysis were used to identify the potential sources of inorganic ions. The results showed that the air quality of Chongming Dongtan was good with much lower concentrations of air pollutants. The volume-weighted pH value and electrical conductivity were 5.24 and 17.49μS/cm respectively, which indicated low pollution and acidity level. SO42-and NO3-were the major acidic anions, with the volume-weighted mean concentrations values of 52.27 and 21.39μeq/L respectively. NH4+and Ca2+were the major alkaline cations with volume-weighted mean concentrations were 33.36 and 27.13μeq/L, respectively. Source attributions of inorganic ions in rainwater indicated that Na+and Clmainly derived from the seawater spray. NH4+showed the dominant neutralization effect over Ca2+and Mg2+, which suggested the main forms of the atmospheric particles were (NH4)2SO4, NH4HSO4and NH4NO3. Back trajectory analysis implied that the precipitation was mostly affected by air mass from sea, in which the air mass from Northwest, Southwest China and Yangtze River Delta might bring large amounts of anthropogenic pollutions through long and moderate range transport, which resulted the acid rain events at Chongming Dongtan.

Chongming Dongtan Wetland；precipitation chemistry；source attribution；air mass transport；backward trajectory

X517

A

1000-6923(2011)11-1768-08

2011-02-11

上海市科委重點(diǎn)項(xiàng)目(10231203801,10JC1401600);上海市國(guó)際科技合作項(xiàng)目(09160707700)

* 責(zé)任作者, 教授, jmchen@fudan.edu.cn

致謝：復(fù)旦大學(xué)博士研究生張敏在論文寫(xiě)作過(guò)程中給予指導(dǎo)和幫助,崇明東灘濕地管理處的工作人員協(xié)助雨水采集工作,這里一并感謝!

馬 琳(1986-),女,河南洛陽(yáng)人,復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系碩士研究生,主要研究方向?yàn)閰^(qū)域酸沉降與大氣氣溶膠多相反應(yīng).