大气有机酸和氮沉降的变化特征及影响因素分析——以鼎湖山与广州为例

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本研究于2009年3月至2010年2月以及2009年7月至2010年2月分别对鼎湖山与广州大气干、湿沉降进行观测,并与2007年鼎湖山的观测结果作对比,旨在了解山森林生态系统以及城市下垫面有机酸及氮沉降特征及其影响因素。监测项目包括电导率、pH值、主要的无机阴阳离子(K+、Ca2+、Na+、Mg2+、NH4+、F、Cl-、NO3-、SO42)、三种有机酸(HCOOH、CH3COOH、HOOCCOOH)以及总氮、总磷等指标。本文分析了两地大气有机酸以及氮沉降的现状与季节变化特征,探讨了有机酸与降水中各离子的相互关系与来源,采用混合型单粒子拉格朗日轨迹模式对引起每次降水的气团运动方式从3000m和500m两个高度进行模拟,分析了来自各个不同方向、不同运动轨迹的降水气团对降水氮及其它离子组成的影响。   研究结果表明,2009年观测期间鼎湖山、广州降水pH均值分别为4.38和4.56,2007年鼎湖山pH为4.10,两地降水均呈强酸性,且鼎湖山降水酸化程度比广州强,两地降水主要离子组成为SO42-、Cl-、N-H4+、Ca2+、NO3-。鼎湖山降水酸化类型均属硫酸型,而广州有向硫酸-硝酸混合型转化的趋势。2009年鼎湖山与广州降水中有机酸浓度最高分别为甲酸与乙酸,三种主要的有机酸总浓度为10.02、14.28μeq/1,对两地降水酸度的贡献分别为12.3%与14.6%。通过F/A的比值以及统计分析结果表明,鼎湖山、广州两地降水中各离子来源复杂,与鼎湖山相比,广州降水中有机酸浓度受人为源排放的影响较大。   鼎湖山、广州两地氮干、湿沉降均处于较高水平,且表现出相似的变化规律。从氮沉降的方式来看,两地氮沉降整体以湿沉降为主,但也表现出季节性变化规律,即春、夏季以湿沉降为主,而秋冬季以干沉降为主;从氮沉降的形态来看,2009年两地大气氮沉降以NO3--N沉降为主,其次是NH4+-N,有机氮沉降负荷较小;而2007年鼎湖山氮沉降的主要形式为NH-4+-N。气团后向轨迹分析表明,鼎湖山陆地性降水中离子浓度最高,酸性最强,氮浓度高,氮沉降通量也较大;广州陆地性降水氮浓度最高,离子总浓度最高,海洋性降水氮沉降通量最高。对于不同下垫面的两种降水气团,其东北(NE)来源的云下气团中NO3--N和NH4+-N的沉降浓度及沉降通量都远大于西南(SW)来源的。
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