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降水化学研究一直是我国大气湿沉降研究的重点和热点之一,湿沉降的化学组成是评价湿沉降污染水平、研究污染物转化、输送以及酸沉降对环境造成危害的基础。泰山地处欧亚大陆的东部边缘,东亚地区的中西部,极顶海拔1545m,处于大气边界层和自由对流层的交界处,大气湍流显著,利于污染物的扩散和传输,具有区域代表性;鉴于它自身的特点和地理位置,有关泰山湿沉降污染和污染物输送的分析对整个东亚地区污染物传输的研究具有十分重要的意义。 为了解泰山湿沉降的离子组成特征及污染物来源,于2004年7月至2005年12月对泰山湿沉降进行了化学观测。观测期间,共采集有效降雨和降雪68场次,监测项目包括pH值、电导率、主要水溶性阴阳离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+)共12项指标,分析了它们之间的相互关系与来源,采用混合型单粒子拉格朗日轨迹模式对引起每次湿沉降的气团的运动方式进行模拟,分析了来自各个不同方向、不同运动路径的降水气团对湿沉降离子组成的影响。 结果表明,湿沉降pH值的变化范围为3.57~7.57,雨量加权均值为4.63,整体呈酸性,酸性降水(pH<5.6)的发生频率高达71%,其中,pH值低于4.5的强酸性降水占25%;离子总浓度的变化范围为33.43~1795.08μeq/l,最大和最小浓度相差近53倍,雨量加权均值为367.31βeq/l,其中,SO42-、NO3-、NH4+与Ca2+的浓度之和占离子总浓度的78%,雨量加权均值浓度分别为124.01、26.13、68.83和53.37μeq/l,是湿沉降的主要离子成分。SO42-与NO3-浓度之比的变化范围为0.99~7.41,平均值为3.83,远低于我国平均水平6.4,说明近几年由于氮氧化物排放量的逐渐增大使得NOx对湿沉降酸化的相对贡献增大,湿沉降污染类型从硫酸型到硫酸-硝酸混合型。[H+]/([SO42-]+[NO3-])的变化范围为0.0002~0.56,平均比值为0.16,表明湿沉降中SO42-与NO3-主要以中和态的形式存在。湿沉降的主要中和因子是NH4+与Ca2+,Mg2+的含量较低,中和能力较小,pH值与([SO42-]+[NO3-])/([NH4+]+[Ca2+])呈正向相关关系,且当([SO42-]+[NO3-])/([NH4+]+[Ca2+])的取值为1时,pH值为5.55,近似等于传统上规定的酸雨临界值5.60,大于1时呈酸性,小于时呈中性或碱性。