福州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子污染特征研究

为研究福州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子组成与污染特征,于2015-2016年分四个季节对8个点位进行PM_(2.5)样品采集,分析了PM_(2.5)的质量浓度和9种水溶性无机离子SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、Cl~-、NH_4~+、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)成分。分析表明,研究期间福州市大气PM_(2.5)浓度的日均值为35.1μg/m~3,呈现春、冬季节高,夏、秋季节低的特征;水溶性无机离子浓度总和占PM_(2.5)浓度的47.1%,其中SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+的浓度Cl~-、Na~+、K~+、Ca~(2+)的浓度Mg~(2+)、F~-的浓度。离子平衡分析显示,阴离子相对亏损。二次离子(SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+,简称SNA)占水溶性无机离子浓度总和的81%以上,相关性分析表明,NH_4~+主要以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在。各季的NO_3~-/SO_4~(2-)比值均小于1,呈现冬季高、夏季低的特点,表明固定源排放是福州PM_(2.5)的主要影响因素。对非海盐离子贡献的分析表明,海盐源对PM_(2.5)的影响较小,人为活动是主要来源。     

焦作市春季大气降水化学特征及来源研究

为研究典型矿业城市焦作市春季大气降水水化学特征及来源信息,选取具有代表性的采样点5个,采集大气降水水样30个,测试大气降水中主要离子成分.研究表明,焦作市降水阳离子的浓度变化规律为NH_4~+Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+,阴离子的变化规律为SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-F~-. NH_4~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-是降水中主要的离子占离子总量的87.08%,且降雨对其有一定的冲刷作用.降水中Ca~(2+)、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-贡献比率变化表明随着降雨时间的持续NO_3~-酸化的作用逐渐增强,Ca~(2+)的中和作用也逐渐增强.相关性分析表明典型碱性阳离子Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)和典型致酸阴离子SO_4~(2-)、NO_3~-的相关性显著.在降水过程中发生酸性物质与碱性物质间的中和反应,硝酸盐和硫酸盐是降水中主要的致酸物质,NH_4~+、Ca~(2+)作为主要的阳离子,对降水中的酸性物质有着较强的中和能力.富集因子表明Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+绝大部分来自地壳源,Cl~-的42.6%来自海洋源,57%来自人为源;SO_4~(2-)和NO_3~-来自人为源的输入.     

应用高分辨率在线大气与气溶胶检测系统监测分析南京北郊PM_(2.5)中水溶性离子特征

利用在线大气与气溶胶检测系统(MARGA)仪器在线观测资料,分析了南京北郊春季大气水溶性离子浓度时间变化特征、水溶性离子之间相关性及其影响因子,为外绝缘设备污秽放电现象和放电机理研究、防污闪措施的制定提供有效参考。结果表明:(1)水溶性离子浓度顺序为NO_3~-SO_4~(2-)NH_4~+K~+Cl~-Mg~(2+)Na~+Ca~(2+),NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+是水溶性离子的主要成分;白天水溶性离子浓度大于夜间离子浓度,且白天离子浓度变幅大于夜间离子浓度变幅。(2)主要水溶性离子之间具有较好的同源性,水溶性离子中阴离子主要与NH_4~+结合;水溶性离子主要为细粒子,且NO_3~-、SO_4~(2-)、NH_4~+、Cl~-对空气污染影响较大。(3)风速和风频越大,风对水溶性离子的稀释作用越强,离子浓度下降越快;降水对水溶性离子具有清除作用,沉降率随降水量、持续时间的增大而增大;二次离子的主要生成方式是液相氧化反应;湿润空气有利于Cl~-、Na~+、K~+、Mg~(2+)溶解,增大离子浓度,但使Ca~(2+)浓度减小;温度升高有利于离子扩散。     

基于高分辨率在线气溶胶监测仪数据分析南京北郊冬季PM_(2.5)中水溶性离子污染特性

于2017年1月~2月在南京北郊利用MARGA在线监测仪采集大气细颗粒物(PM_(2.5))测量气溶胶中的无机离子质量浓度,分析各离子的变化特征及来源。研究表明,南京北郊冬季总水溶性无机离子质量浓度平均值为(48.47±25.44)μg/m~3,8种无机离子质量浓度高低顺序为SO_4~(2-)NO_3~-NH_4~+Cl~-(K~+、Ca~(2+))Na~+Mg~(2+),其中二次无机离子(NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-))是最主要的水溶性离子。各水溶性无机离子的日变化特征存在差异,其中SO_4~(2-)和Cl~-的日变化较为显著,变化特征为日间高夜间低。NH_4~+、NO_3~-和SO_4~(2-)三者在大气中的结合方式为(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3,主成分分析结果显示,南京北郊冬季大气的污染物来源主要为化石燃料燃烧,另外生物质燃烧和二次转化、矿物粉尘对大气污染也有贡献。     

新汴河水化学特征及其成因分析

以新汴河为研究对象,通过对新汴河中常规离子采用离子色谱法进行测定,利用Piper三线图和Gibbs图对新汴河水进行分析得到新汴河的水化学特征,结果表明:(1)新汴河K~+和HCO3-浓度变化较小,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度在引河汇入处发生阶跃变化,其中Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度在引河汇入后明显减小,而Ca~(2+)在引河汇入后明显增大。(2)新汴河TDS变化与Mg~(2+)、Na~+、Cl~-、SO_4~(2-)浓度变化具有很强的相关性。(3)新汴河以引河为界,上游段和下游段离子组分存在较大差异,上游段水化学类型为Na~+-HCO_3~--SO_4~(2-)-Cl~-型,下游段水化学类型为Na~+-Ca~(2+)-HCO_3~-型,而引河水化学类型为Ca~(2+)-Na~+-HCO_3~-型,新汴河上、下游段水化学类型发生变化的原因是由引河水的汇入引起的。     

植被恢复对土壤水溶性阴离子浓度的影响

选择陕西省吴起县和礼泉县退耕还林还草样地土壤为研究对象,并以农用地土壤作为对照,利用离子色谱法测定土壤水溶性F~-、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、NO_2~-和PO_4~(3-)等六种阴离子浓度,研究了农地退耕后土壤水溶性阴离子的变化特征.研究结果表明:六种阴离子中,SO_4~(2-)和NO_3~-浓度较高,而Cl~-、NO_2~-、F~-和PO_4~(3-)离子浓度相对较低.除F~-、NO_2~-和PO_4~(3-)外,农地退耕后,两个样区表层土壤水溶性阴离子含量明显提高.多元统计分析表明,环境因子可解释有关土壤阴离子含量47%的变异,且F-主要受海拔和纬度的影响,而Cl~-、NO_3~-、NO_2~-和PO_4~(3-)受植被类型的影响显著.     

用自变量、因变量的双重筛选回归分析法研究气溶胶水溶离子的组成

在北京冬季气溶胶中,水溶物占TSP的9.6％,其中SO_4~(2-)4.1％,Ca~(2+)、Mg~(2+)2.1％,NO_3~-1.1％,Cl~- 1.0％,NH_4~+ 0.6％,K~+ 0.3％,Na~+、F~-均为0.2％。在气溶胶的水溶物中,阴阳离子基本平衡。40组阴阳离子的当量浓度之比的平均值为1.26±0.25。用自变量、因变量双重筛选回归分析法计算了数据。结果表明,一种离子不只构成一种化合物,硫酸盐主要以钠盐、铵盐为主,钙、钾盐其次,硝酸盐主要以钾盐、铵盐存在,氯化物主要是钠、钙、钾盐,氟化物主要是钠、铵盐、其次是钾盐。分析双通道采样器的样品可知NH_4~+主要存在于<2.5μ的细粒子中,SO_4~(2-)、NO_3~-、Na~+,NH_4~+、K~+五种离子占<2.5μ的细粒子质量浓度的13.5％。     

兰州市大气PM_(2.5)中水溶性无机离子特征及其季节性差异

于2013年非采暖期(秋季)和采暖期(冬季)分别对兰州市代表性功能区(城关居民区和西固工业区)大气PM_(2.5)中的6种水溶性无机离子进行了观测研究.结果表明:兰州市大气PM_(2.5)中Na~+、K~+、NH_4~+、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)的质量浓度具有明显的季节性差异,采样期间平均质量浓度分别为1.17、1.45、10.75、5.92、13.09、15.46μg/m~3,水溶性无机离子在PM_(2.5)中所占的平均比例为37.01%,非采暖期平均质量浓度分别为0.91、1.23、9.57、3.74、11.56、14.69μg/m~3;采暖期平均质量浓度分别为1.44、1.67、11.93、8.10、14.62、16.23μg/m~3;采样期间6种水溶性无机离子的质量浓度均为采暖期大于非采暖期,西固工业区高于城关居民区(K~+除外).NO_3~-/SO_4~(2-)的比值表明兰州市大气污染正由煤烟型向汽车尾气型特征转换.兰州市大气PM_(2.5)中的NH_4~+与SO_4~(2-)主要以(NH_4)_2SO_4方式结合.     

北京城区灰霾期间大气PM_(2.5)中水溶性离子污染特征及来源研究

为了解北京城区灰霾期间PM_(2.5)中的水溶性离子的污染特征及来源,于2014年1月9日至2014年1月17日在首都师范大学对大气PM_(2.5)样品进行了连续采集,并利用离子色谱法对样品中的水溶性离子进行了分析.结果表明,PM_(2.5)中的水溶性离子质量浓度的日均值为(113.40±77.46)μg·m-3;10种水溶性离子(F~-,NO_2~-,SO_4~(2-),NO_3~-,Cl~-,NH_4~+,Ca~(2+),Na~+,Mg~(2+)和K~+)的总浓度的平均值为(65.34±50.06)μg·m~(-3),其中水溶性离子总量约占PM_(2.5)质量浓度的57%.重污染期间水溶性离子表现出爆发性增长,NO_3~-和SO_4~(2-)的增长率分别为7.57μg·h-1和8.12μg·h-1.结合气象因素发现当温度偏高,气压较弱,相对湿度较高,风速小且以偏南风为主时,PM_(2.5)及其中的水溶性离子质量浓度都维持在较高水平.主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)结果也表明,随PM_(2.5)质量浓度逐渐增加的过程中,污染来源为人为二次污染、化石燃料燃烧、交通排放和工业排放,同时还可能存在生物质燃烧和粉尘及废物焚烧的共同影响.     

古浪县降水中的化学成分及来源分析

通过对古浪县2013年5月-2014年7月降水样品的采集和离子浓度的测定,运用相关分析、富集因子对古浪县降水样品的化学成分和离子来源进行分析.结果表明,古浪县降水的p H值变化范围为6.52~8.45,pH值加权平均值为7.49.降水样品的电导率为30~685μS/cm,加权平均值为157.97μS/cm,其中离子浓度的大小为C(SO_4~(2-))C(NO_3~-)C(Ca~(2+))C(Na~+)C(Cl~-)C(K~+)C(Mg~(2+)),SO_4~(2-)、NO_3~-是降水中的高浓度离子.古浪县降水的化学成分主要受陆源物质以及人类活动的影响.     

临安本底站PM_(2.5)和PM_(1.0)中水溶性无机离子的污染特征

长江三角洲在经济高速发展的同时,经历了较为严重的大气污染,受到了越来越多的关注.本研究于2009年4月(代表春季)、7月(代表夏季)和10月(代表秋季)在临安区域本底观测站使用低流量大气颗粒物采样器(FRM Omni sampler,BGI Inc.,USA)同步采集了PM_(2.5)和PM_(1.0)样品,并用离子色谱(IC)分析了样品中的水溶性无机离子(阴离子:F~-,Cl~-,NO_3~-,SO_4~(2-);阳离子:Na~+,NH_4~+,K~+,Mg~(2+),Ca~(2+)).结果表明:临安区域本底站PM_(2.5)和PM_(1.0)中水溶性无机离子总浓度夏季最低.NH_4~+、SO_4~(2-)和NO3-是最主要的无机离子,在PM_(2.5)中占水溶性无机离子总浓度的比值分别为78%(春季),85%(夏季)和80%(秋季),在PM_(1.0)中占水溶性无机离子总浓度的比值分别为78%(春季),83%(夏季),79%(秋季).NH_4~+和SO_4~(2-)的摩尔比均2,表明SO_4~(2-)完全被NH_4~+中和,可能主要以(NH4)_2SO_4的形态存在.PM_(2.5)和PM_(1.0)中NO_3~-/SO_4~(2-)质量比的变化范围分别为0.31~0.84和0.44~0.63,说明临安市以固定源污染为主.     

背斜构造区岩溶槽谷水文系统的离子特征与水-岩反应研究

采取了19组典型的背斜构造区岩溶槽谷水文系统的水样基于水文地球化学基础理论,采用主成分分析、相关性分析和离子比例系数分析方法,对区域内的离子特征和水-岩反应进行研究。结果表明,水体中的阳离子相对丰度Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+,其中Ca~(2+)为优势离子均值为101.64 mg·L~(-1);阴离子相对丰度HCO_3~-SO_4~(2-)Cl~-NO_3~-,其中HCO_3~-为优势离子均值为237.62 mg·L~(-1)。提取特征根大于1的两个主成分(FACl和FAC2),与FACl密切相关的是Ca~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-、Mg~(2+)、Na~+,FACl贡献率达49.681%,反映的是水-岩作用,说明水-岩作用是区域水体离子的控制性因素,以方解石(CaCO_3)、白云石[CaMg(CO_3)_2]为主的碳酸盐矿物,石膏(CaSO_4·2H_2O)、硬石膏(CaSO_4)等硫酸盐矿物以及蒸发岩的水-岩作用是区域水体离子的主要来源。与FAC2密切相关的是NO_3~-、K~+、FAC2贡献率为21.320%,反映的是人类作用,说明人类活动对区域内水体离子具有一定影响。另外,K~+对FACl、FAC2载荷分别为0.430、0.776,说明K~+来源相对较为复杂,水-岩作用与人类作用对钾离子均有一定的贡献。     

基于遗传BP神经网络的矿井突水水源识别

为了快速有效识别矿井突水水源,消除矿井水害,综合考虑各种水化学离子在水源识别中的重要性,选择Na~++K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-等6种水化学离子作为识别因子,提出了一种基于遗传算法优化BP神经网络的矿井突水水源识别方法.在同样的训练样本和待测样本下,将该方法的识别效果与BP神经网络、距离判别法、Bayes判别法等方法的识别效果进行比较.仿真结果表明该方法收敛速度更快,识别精度更高.     

云南高原湖泊—程海湖水和底泥干雨季各元素含量的变迁及其放线菌群

程海湖水的pH为9,总碱度40左右,属碱性湖泊。干季水中各水域的K~+、Na~+、Ca~(++)、Mg~(++)、Cl~-、HCO_3~-、PO_4~(3+)等离子含量均高于雨季,而SiO_2和F~-、CO_3~(2-)、SO_4~(2-)离子低于雨季。各水域底泥除K含量雨季高于干季外,其Na、Ca、Mg、S、P、Fe、Mn、Zn、Ni含量以及C/N比值,雨季均低于干季。从底泥中分离到的放线菌有18个属之多,其中对细菌有抑制作用的占40％,对真菌有抑制作用的占20％。20％左右的菌有分解脂肪、纤维活性。1～2％的菌还产生蛋白酶抑制剂。     

海水中硝酸根离子的紫外光分光光度法测定

本文建立一紫外光分光光度法,在2180测定海水中NO_3~-的含量,Br~-会干扰,经氯水处理后干扰可以消除,在(?)制工作曲线时,加入一定量的Na~ 、K~ 、Ca~( )、Mg~( )、Cl~-、SO_4~=以校正这些成分的干扰。本法对人工海水的测定平均误差约为9％,海水中NO_3~-的测定曾与铝还原法比较,结果相差约10％。     

膏盐层下石膏晶洞水化学特征的环境指示意义

选取具有典型意义的膏盐层下石膏晶洞内滴水、池水以及大气降水、土壤水作为研究背景,分析其水化学成分特征及迁移过程得出:石膏晶洞水化学参数K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-、TDS的含量分别介于0.45~7.22、0.4~3.92、20.27~310.45、70~338、0.38~3.37、81.31~958.12、73.2~207.4、562~1 780 mg/L之间,各离子质量浓度均值进一步表明区域内SO_4~(2-)、TDS质量浓度很高;而K~+、Na~+、Cl~-质量浓度很低;时间序列上,研究区地下水化学类型主要分为5种类型:CaHCO_3型水、Ca-SO_4型水、Ca-Mg-SO_4型水、Ca-Mg-HCO_3型水、Ca-Mg-SO_4-HCO3型水,其中以Ca-SO_4型水为主。同时由总硬度、TDS、水温、pH得出,研究区属弱碱性低矿化度(微)硬水;由降水至洞穴池水水化学类型为:Ca-HCO_3型水至Ca-Mg-SO_4型水。各离子含量变化主要受地层岩性的控制。其次可能受溶滤作用、蒸发浓缩作用、盐效应、阳离子交替吸附作用以及氧化还原作用影响。     

上海市地下水矿化度与水化学离子浓度间的耦合关系

为提升上海市地下水环境质量,探讨了上海市经济快速发展时期(2001—2013年)全市潜水含水层及第Ⅱ~Ⅴ承压含水层地下水矿化度与Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,NO_3~-,NO_2~-,NH_4~+,TFe,Mn~(2+)浓度之间的耦合关系,发现各含水层地下水矿化度与不同离子浓度的空间分布之间具有一定规律性,不同含水层矿化度与不同种类离子浓度之间存在显著正相关或者负相关.鉴于矿化度与各水化学离子之间的相互关系在一定程度上反映了地下水的成因,因此,矿化度是反映地下水环境质量演化趋势的优良指标之一.     

天津大黄堡沼泽湿地土壤盐渍化特征及其对长期开垦的响应

为了研究开垦对沼泽湿地中土壤盐渍化特征的影响,以天津大黄堡沼泽湿地为研究对象,分析土壤剖面盐渍化特征及其对长期农业开垦的响应.土壤剖面分7层采样:0～5、5～10、10～20、20～30、30～50、50～70、70～100 cm,测定土壤的酸碱度、电导率、阴离子(Cl~-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)、HCO_3~-)含量、阳离子(Na~+、K+、Ca2+、Mg~(2+))含量、土壤水溶性盐分总量等指标.结果表明:沼泽湿地各层土壤均为微碱性土壤,且pH值随着土层深度的增加而增加;电导率和含盐量均为在0～5 cm土层最高,在下层土壤没有显著波动;在盐渍化分类上,0～10 cm土层为硫酸盐型,10～100 cm土层为氯化物-硫酸盐型和硫酸盐-氯化物型;土壤盐分离子以Na~+、Cl~-和SO_4~(2-)为主.长期农业开垦后,土壤pH值显著增加,尤其是在表层;浅层土壤(0～50 cm)的电导率和含盐量没有显著变化,而深层土壤(50～100 cm)的电导率和含盐量显著降低;土壤盐渍化类型主要为氯化物-硫酸盐型和硫酸盐-氯化物型;土壤阴阳离子组成发生改变,0～30 cm土层的Cl~-比例增加,而SO_4~(2-)比例降低,10～100 cm土层CO_3~(2-)比例增加;70～100 cm土层的K+比例显著增加.长期开垦显著影响了盐分离子间的相关性,特别是增加了Cl~-与Na~+和HCO_3~-的相关性,降低了Cl~-与Mg~(2+)、K+、Ca2+、SO_4~(2-)、CO_3~(2-)的相关性,表明Cl~-与Na~+迁移性相似,Mg~(2+)、K+、Ca2+和SO_4~(2-)迁移性相似.长期开垦降低了20～100 cm土层的钠吸附比和碱化度,但增加了50～100 cm土层残余碳酸钠的含量.总的来看,开垦降低了沼泽湿地土壤的盐渍化程度,特别是钠的危害.     

信江流域地下水水化学特征及形成机制

地下水质量是鄱阳湖水生态环境重要组成部分,研究地下水的水化学特征、形成机制对流域水资源合理开发利用和生态文明建设具有重要意义。利用Gibbs图解法、相关性分析法以及主成分因子分析方法等分析了鄱阳湖信江流域地下水的水化学特征和形成机制。结果表明:大气降水是地下水的主要补给来源,Ca~(2+)、Na~+、HCO~-_3是地下水中优势离子,受水文地质情况及人类活动影响流域内水化学类型主要以Ca-HCO_3、Ca-HCO_3·SO_4为主。地下水中离子主要来源于岩石风化,Ca~(2+)、HCO~-_3、Mg~(2+)主要来自碳酸岩风化,Na~+、SO_4~(2-)主要来自蒸发岩的溶解,NO~-_3、Cl~-主要来自人类活动,K~+主要来源于硅酸岩风化输入,人类活动的影响主要为工矿活动;同时Ca~(2+)、Na~+还受到阳离子交替吸附作用影响,阳离子交替吸附作用参与了地下水水文地球化学过程。碳酸岩、蒸发岩、硅酸岩、人类活动、大气降水对地下水溶质贡献率分别为29.6%、19.9%、12.1%、19%、19.4%。     

咸水灌溉对土壤理化性质和棉花产量的影响

水资源短缺是制约区域经济和社会发展的瓶颈,微咸水膜下滴灌是缓解农业用水短缺的有效途径之一。本文通过微咸水和咸水膜下滴灌棉花测坑试验,运用舒卡列夫分类和Piper三线图等方法研究矿化度分别为1、3、6、9、12 g/L水膜下滴灌对土壤含水率、土壤电导率(EC)、土壤八大离子、土壤溶液水化学特征、土壤p H和产量的影响,从而确定棉花适宜的灌水矿化度。结果表明:(1)当矿化度低于6 g/L时,土壤积累的盐分对棉花吸收水分没有严重影响,棉花生理生长适宜的土壤含水率应在10%～20%之间;(2)在不同矿化度水灌溉条件下,0～20 cm土壤处于积盐状态,20～100 cm土层积盐较小,且各处理0～20 cm土壤中SO_4~(2-)、Ca~(2+)、K~++Na~+和Cl~-含量较多;(3)随着灌水矿化度的增大,土壤中的阳离子由Ca~(2+)逐渐向Mg~(2+)和K~+变化,阴离子由SO24-和HCO_3~-逐渐向Cl-变化,水化学类型由SO_4~(2-)·HCO_3~--Ca~(2+)·K+型逐渐向SO_4~(2-)-·Cl~--Ca~(2+)·K+型演化;(4)棉花在蕾期、花铃期和吐絮期土壤pH值随矿化度的增大而增大;棉花产量随灌水矿化度的增加而减小,其中1、3、6 g/L处理下的棉花产量较高。综合各种因素后0～6 g/L是微咸水灌溉棉花适宜的矿化度。