华东区域背景地区降水中有机酸测定及其对降水酸化的影响研究

In recent years, it was extensively concerned that rainwater pH value in Zhejiang Linan Regional Atmospheric Background Station which characterizes regional atmospheric environment of East China was significantly lower than that in some urban areas. Linan Regional Atmospheric Background Station is far from urban and industrial pollution source and is covered by vast vegetation in the surroundings. Theoretically, inorganic acid such as sulfuric acid and nitric acid from local coal-fired emissions and vehicle exhaust emissions is insignificant. Based on some findings that organic acids contributed significantly to rainwater acidification in some remote areas abroad, the project is designed. In order to investigate the presence and concentration level of organic acids in precipitation and find out what caused severe acid rain in Linan Regional Atmospheric Background Station, a gradient elution analysis method using the ion chromatograph will be develped to determine a variety of low molecular weight water-soluble organic acids in rainwater sampled in Linan Regional Atmospheric Background Station and contribution of organic acids and SO42-, NO3- to the acid rain will be quantitatively anylysized and evaluated. Through this work, it is also expected to understand the presence and concentration level of organic acids in ranwater in vast remote and countryside areas and reveal the difference of acid rain pollution in remote areas from urban areas in East China and provide a scientific basis for controlling acid rain pollution on a regional scale.

位于浙江境内的临安区域大气本底站是代表华东区域大气背景的监测站点，周围植被覆盖良好，近年监测到该地区降水酸化非常严重，降水pH值显著低于浙江城镇地区的监测结果，由于其远离城市和工业区，理论上讲，来自当地燃煤排放和机动车尾气排放产生的硫酸和硝酸等无机酸性组分很少，但降水严重酸化已成事实。有研究发现在国外一些偏远地区有机酸对降水酸化会有重要影响，基于这一科学启示，本研究拟通过优化建立离子色谱梯度淋洗分析方法来测定该地区降水中多种低分子量水溶性有机酸，了解有机酸在该地区降水中的存在情况及浓度水平，定量评估有机酸和SO42-, NO3-等无机酸性组分对该地区降水酸化的影响程度，结合气象条件找出该地区降水严重酸化的主要成因。通过本研究，一定程度上可以揭示华东广大偏远和乡村地区降水中有机酸的存在情况、浓度水平以及与城市地区酸雨污染结构的区别，为从区域尺度上控制酸雨污染提供依据。

水溶性有机酸虽然在大气环境中占有很少的部分，但其对云的形成及降水酸化有着重要影响。在国外一些地区，有机酸被发现是导致降水酸化的重要因素。位于浙江境内的临安区域大气本底站是代表华东区域大气背景的监测站点，近年监测到该地区降水酸化比较严重。为了解该地区降水中有机酸浓度水平及其对降水酸化的影响，本研究在2014年3月到2015年2月连续一年采集了43个有效样品，利用优化建立的离子色谱梯度淋洗分析方法测定了降水中7种低分子量水溶性有机酸及无机阴阳离子，定量评估了有机酸和SO42-, NO3-等无机酸性组分对该地区降水酸化的影响。结果表明：43场降水的pH值分布在3.39-6.37之间，年均雨量加权平均pH值为 4.74，pH值小于5.6的酸雨占到了所有降水事件的72%，该背景站酸雨污染较重。SO42-仍然是导致该地区降水酸化的主要致酸组分，其在本研究期间对降水总自由酸度的贡献为47.57%，较2008年有所下降，表明燃煤等排放的SO2仍然是造成该区域降水酸化的主要因素，但其对酸雨的贡献在逐渐降低，反映出国家对SO2排放的控制已取得了一定成效。NO3-是对该区域降水总自由酸度贡献较大的第二个组分，其对降水总自由酸度的贡献平均为31.15%，较2008年有明显升高，说明NOx对华东区域降水酸化的贡献在增强，该区域的酸雨污染类型正在发生改变，控制机动车污染对于防治该区域的酸雨污染具有重要意义。甲酸、乙酸、甲磺酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸7种低分子量有机酸在雨水中均有不同程度的检出，其中甲酸和乙酸和乙二酸的检出率较高，几乎每场降水均有检出，其他二元有机酸的检出率在49%-93%之间；甲酸、乙酸和乙二酸的雨量加权平均浓度分别为9.58μeq L-1, 3.89 μeq L-1和2.01 μeq L-1，三者之和平均占到了有机酸总量的93%，是临安地区降水中有机酸的最主要部分。本研究中总有机酸平均占到了阴离子总量的15%，与2008年的研究结果（15%）相当，明显高于北京、深圳、贵阳等城市地区降水中有机酸对阴离子总量的贡献；甲酸、乙酸和乙二酸三者之和对降水总自由酸度的贡献平均为11.08%，同样高于北京、深圳、安顺等我国城市地区的降水，反映出有机酸对我国华东区域背景地区降水酸化的影响较城市地区更为显著。