岩溶地区大气颗粒物对酸沉降的效应研究——以桂林市为例

摘要

酸雨已经在世界范围内引起严重的环境问题，它是随着工业高速发展而导致的污染现象。资料表明大气颗粒物及其中各种离子的存在，会对雨水的酸度产生重要的影响。研究大气颗粒物的污染现状、离子组成、酸缓冲能力，对预报和预防地区内酸雨的形成有着现实的意义。本文分别在8月和11月对桂林市区第八中学、八里街第一小学和建干北路3个采样点，采集了大气中的颗粒物(TSP与PM10)样品和大气降尘样品，进行了相关的实验研究，获得了以下一些有价值的成果。
　　 桂林市11月份的大气颗粒物TSP质量浓度要高于8月的，各测点TSP日均值分别为0.2213mg/m3、0.2775 mg/m3、0.1301mg/m3，其中第八中学和八里街第一小学与国家二级标准比较，超标率达100％:11月份各点TSP和PM10与其对应的国家二级标准的浓度比值分别为1.1、1.4、0.7和1.6、2.0、0.9，PM10/TSP比值达到0.71以上，表明颗粒物多以10μm以下的细粒子存在。
　　 桂林市大气颗粒物（TSP和PM10）中阴离子质量浓度S042->N03-> Cl；阳离子质量浓度Ca2+>NH4+>Na+>K+>Mg2+。由于离子来源不同，S042-和NH4+相关系数为0.55，S02-与Cl-相关系数为0.48。Ca2+来自颗粒物本身，其与TSP相关性达到0.63。雨水样品的离子组成与人气颗粒物中的离子组成相似，这表明降水中离子浓度受颗粒物影响较大。影响雨水pH值的主要离子为S042-和Ca2-。
　　 桂林市大气颗粒物都具有一定的缓冲能力，平均为33.80ml/mg，且其初始酸度较小，则其酸缓冲能力值稍大；11月份TSP的酸缓冲能力稍强8月份的。但总体上颗粒物的酸度和酸缓冲能力差别不大。大气颗粒物中的碱性钙盐占总钙盐的比例范围为12％～43％，说明颗粒物中能起酸缓冲作用的碱性钙离子较少，大部分为中性的硫酸钙盐。
　　 桂林市的降尘颗粒物主要分布在0.065～0.074mm这个粒径段。颗粒物中主要的阳离子是Ca2+，其浓度占各采样点总离子浓度比分别为38％、24％、67％；主要的阴离子是S02-，其浓度占各采样点总离子浓度比分别为55％、59％、6％。这表明降尘与大气颗粒物中的离子组成基本相同。降尘样品都有一定的酸缓冲能力，平均为4.55ml/mg。并且随粒径减小，其酸缓冲能力呈下降的趋势。
　　 扫描电镜/X射线能谱观察检测表明：样品中颗粒物混杂，形状不规则。粒子中Si、AI、Ca的含量较高，含Ca粒子多数以CaO或者CaC03形式存在，这可能与桂林市岩溶地质结构有关：S、K、Na等元素含量较少，这与桂林市一些砖厂和工业锅炉的燃煤有关。