点击蓝字 · 关注我们
文章简介
几十年来，中国（尤其是东部地区）的社会经济发展迅速，但也因此导致了包括酸雨在内的诸多空气污染问题。一系列防治大气污染的措施取得了显著成效，但也使得大气湿沉降（主要是降雨）的化学成分发生了很大的变化。雨水化学作为大气中气体污染物和颗粒物的重要去除方式，是指示空气污染化学物质过程和来源的良好工具，也能帮助反映人类活动对大气环境状况的影响。沿海城市区域通常被认为是陆地输入（包括自然和人为输入）和海洋输入物质的大气受体。然而，在大气污染深度减排阶段的背景下，沿海城市降水的化学状态、变化、决定因素和来源尚不清楚，限制了对沿海城市降水污染状况及其地表生态环境效应的认识。
近日，Zeng et al (2024) 在Water Research上发表论文"Significant influence of urban human activities and marine input on rainwater chemistry in a coastal large city, China"。本研究对福州雨水进行了为期1年的采样，并检测了雨水离子的浓度。通过综合运用观测数据、化学计量学和模型方法，以达到以下研究目标：(1) 呈现福州雨水离子的现状特征；(2) 阐明雨水化学的变化及其决定因素；(3) 识别和评价雨水离子的来源贡献；(4) 检验城市人类活动和海洋输入对降水化学的显著影响假设。
主要内容
图1 (a)福州市在中国西南沿海地区的相对位置和研究区的地形；(b)福州市市区的样点；(c) 研究区的月平均降雨量、气温和相对湿度
表1 福州市雨水化学特征及其与沿海、内陆城市和背景地区的比较
图2 福州雨水中阴离子和阳离子的相对百分比与其他沿海、内陆城市地区和背景地区数据的对比
图3 2022~2023年福州市降水特征的月变化
(a): 降水量、雨水pH、EC；(b): 雨水阴离子浓度、空气SO2和NO2含量；(c): 雨水中阳离子浓度、空气PM2.5和PM10的含量
图4 中国沿海城市雨水主导离子与潜在因子的相关性分析
图5 福州雨水阴离子(a)和阳离子(b)三元图
图6 2022~2023年福州市雨水化学计量特征
(a): 基于雨水样本的SO42-/NO3-、NH4+/NO3-比值和空气中SO2/NO2、NO2/O3比值的序列变化；(b): 雨水SO42-/NO3-与NH4+/NO3-之间的比值；(c): 雨水SO42-/Na+与Cl-/Na+之间的比值；(d): 雨水Mg2+/ Ca2+与SO42-/ Ca2+之间的比值
图7 通过PMF提取福州市2022~2023年不同来源（因子）对雨水离子的相对贡献
(a): 各因子对总离子的贡献；(b): 因子对每个离子的贡献；(c): 雨水离子间的相关性
主要结论
本研究通过1年的雨水无机离子观测、化学计量学和受体模型，结合沿海城市雨水资料，研究了中国沿海大城市福州湿沉积溶质的变化、决定因素和来源。观测结果证实了城市人为活动和海洋输入对福州市降水化学的重大影响，主要结论如下：
（1）福州市雨水离子浓度（以μeq/L为单位）：阳离子由高到低为Ca2+ (60.9) > NH4+ (31.0) > Na+ (12.0) > Mg2+ (6.6) > K+ (3.8)，阴离子则为NO3- (28.7)> SO42- (23.1) > Cl- (15.3)> F- (2.7)，并在沿海不同城市尺度上略有差异。除了典型的人为来源的NO3-、SO42-和NH4+外，海洋输入的Cl-和Na+ 也占了相当大的比例。
（2）自然因素主要通过降雨量及其稀释效应影响雨水离子；人为因素影响不同的雨水离子（如SO2排放和空气PM10含量对雨水SO42-、NO3-和Ca2+的影响，以及烟尘排放对雨水SO42-和NO3-的影响）。
（3）大气灰尘和颗粒物、城市人为来源、海洋输入分别贡献了雨水离子总量的37.06%、32.69%和30.25%。为了进一步控制雨水污染及其对地表生态环境的影响，未来沿海城区可能需要更多关注污染物深度减排背景下的长期降水化学演变。
文章来源：
Jie Zeng, Guilin Han, Qixin Wu, et al. Significant influence of urban human activities and marine input on rainwater chemistry in a coastal large city, China, Water Research, Volume 257, 2024, 121657, ISSN 0043-1354.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121657.
编辑：须歆
两 瓣 星 球
点击下方 阅读原文 了解更多
