冬季降雪过程对城市大气气态汞污染的影响

冬季降雪过程对城市大气气态汞污染的影响

生态环境学报 2010, 19(3): 505-508 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@

冬季降雪过程对城市大气气态汞污染的影响

童银栋，张巍，胡丹，王学军*

北京大学城市与环境学院//地表过程分析与模拟教育部重点实验室，北京100871

摘要：2009年降雪和非降雪期间对北京西北城区的气态总汞浓度进行了连续采样，比较了降雪期间、非降雪期间的气态总汞浓度日变化过程；降雪期间气态总汞浓度的降低和恢复过程。结果表明，降雪和非降雪期间大气气态总汞浓度的日均值有显著差异，降雪期间气态总汞的平均浓度为5.64 ng·m-3，非降雪期间的平均浓度为7.43 ng·m-3，前者约为后者的70%。降雪后约7 h气态总汞浓度恢复到降雪前水平。研究中分析了气象因素（气压、风速、阵风速度、气温和相对湿度）对于气态总汞浓度的影响，结果表明：降雪期间主要受到风速(r=-0.527)和阵风速度(r=-0.574)的影响；非降雪期间主要受到风速(r=-0.691)，阵风速度(r=-0.726)和相对湿度(r=0.692)的影响，并且相对湿度的影响与风速的影响相近。降雪和非降雪期间气态总汞的日变化有所差异：非降雪期间气态总汞浓度在午夜和清晨较高，日变化趋势与相对湿度一致；降雪期间气态总汞的日变化没有明显规律。

关键词：降雪；气态总汞；气象因素；日变化

中图分类号：X131.1；X142 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2010）03-0505-04

汞是大气中广泛存在的污染物，由于其自身的稳定性，在环境中的存在周期约为1年，并能够通过大气进行远距离迁移[1]。大气中的汞包括颗粒态汞和气态总汞，气态总汞是主要存在形式，约占大气总汞的95%[2]，其浓度受气象因素的影响很大。近年来，研究者比较关注污染较为严重的城市区域中大气汞的来源、排放量及其季节性的变化规律，

目前关于气象因素对气并就此开展了相关研究[3-7]。

态汞污染的影响，特别是大气湿沉降（如降雪过程等）对气态汞污染特征影响的研究较少。国外已有研究表明，大气和降雪之间存在气态元素汞的迁移，降雪能够有效地捕集大气中的汞[8-9]，降雪过程对城市大气中气态汞浓度有显著影响。

本研究对降雪和非降雪期间的大气气态总汞（TGM）进行了较为完整的采样和分析，比较了降雪以及非降雪期间气态总汞浓度变化过程；研究了降雪期间TGM变化及恢复过程；分析了降雪及非降雪期间的气象参数与气态总汞之间的相互关系以及气象参数对气态总汞的影响大小。

学逸夫二楼楼顶（楼高约20 m），用TMP-1500采样泵（江苏 金坛），采样时气体流量为0.4 L·min-1；金丝捕汞管（北京 瑞利）在采样前用10%的HNO3浸泡1 h，进行活化处理[10]，然后用蒸馏水洗净，并在600 ℃下灼烧，用以降低空白对采样的影响；采样高度为1.5 m；采样期间每3 h采集1个样品。采样期间的气温、相对湿度、风速、阵风速度、气压等气象参数由设在采样点附近的自动气象站提供，该站每2 min记录1次数据，对气象记录数值做平均处理，以之作为3 h的均值。

气态样品用金丝捕汞管富集之后，采用VM-10型气态汞测量装置将捕汞管加热至600 ℃并持续40 s，从金丝捕汞管释放的气态汞被流速为600 mL·min-1的载气（高纯氩气）带入AF-610B冷原子荧光光谱仪（北京 瑞利），用冷原子荧光法测定大气中的气态总汞。

2 结果与讨论

2.1 降雪过程对大气气态汞的影响

计算非降雪期间和降雪期间气态总汞的日均值和标准偏差，如表1。从表1可以看出，降雪期间大气气态总汞的浓度明显低于非降雪期间，由表1计算降雪期间气态总汞的平均质量浓度为5.64 ng·m-3，非降雪期间的平均质量浓度为7.43 ng·m-3，前者约为后者的70%。在降雪期间的后期（11月13日），气态总汞浓度显著升高，是降雪期间前期（11月9日—11月12日）气态总汞质量浓度的3~4

1 材料与方法

在2009年冬季采集了三场降雪期间及其前后非降雪期间典型日的气态汞样品。降雪期间为11月9日至11月13日，其中3次降雪时间分别为：11月9日8:00—19:00，11月9日23:00—11月10

非降雪期间为10日 6:00，11月12日7:00—14:00。

采样点设在北京大月27—28日和11月24—25日。

基金项目：国家自然科学基金项目(40525003)

作者简介：童银栋(1986年生)，男，博士研究生，主要研究方向为区域环境科学。E-mail: tongyd@ *通讯联系人：E-mail: xjwang@ 收稿日期：2010-01-25

冬季降雪过程对城市大气气态汞污染的影响

506 生态环境学报 第19卷第3期（2010年3月）

表1 降雪及非降雪期间气态总汞日均值和标准偏差 采样日期 10.27 11.09 11.1011.11 11.12 11.13

11.24日均值 C/(ng·m-3) 7.74 3.86 3.54 4.53 4.63 11.627.12标准偏差 C/(ng·m-3)

1.94 1.33 2.31 2.12 1.55 3.89

4.19

倍，也是非降雪期间的1.5倍。Ferraria等人[11]的研究表明，雪和大气之间存在汞交换，雪在接近融化时气态元素汞释放量最大。因此，11月13日气态总汞较高可能是因为气温（日均气温1.54 ℃）开始回升，城市下垫面累积的降雪大量融化，雪中所捕集的汞被充分释放所导致。

图1显示了三场降雪过程中，以及降雪前后大气气态总汞的浓度变化。从图1可以看到，降雪过程中的气态总汞浓度明显低于降雪前后，说明降雪对空气中的气态总汞起到一定的净化作用。降雪之后随着降雪净化作用的消失，空气中的气态总汞浓度很快恢复到降雪前的水平，12日14:00降雪停止，而12日21:00—24:00的气态总汞质量浓度达到

6.699 ng·m-3，

接近非降雪期间水平，即降雪后约7 h气态总汞浓度恢复到正常水平。

8 7

)3-m6 ·gn(/5 ）总汞4 态气（ρ3 2 1 0

图1 三场降雪前后大气中的气态总汞变化

2.2 气象因素对气态总汞的影响

北京地区气象要素的昼夜差异明显，气压、风速、阵风速度、相对湿度和气温的日差异显著，是可能影响大气中气态汞质量浓度的主要因素。对非降雪期间（10月27—28日，11月24—25日）的气态总汞质量浓度与气象参数（气压、风速、阵风速度、气温、相对湿度）做相关性分析，结果列在表2中。气态总汞质量浓度与风速、阵风速度、相对湿度的相关系数相伴概率P值为0.003，0.001和0.003，小于显著性水平a（a=0.05），表明气态汞质量浓度与这些气象因素有显著的相关关系，其中与

风速和阵风风速为正相关，与相对湿度为负相关关系。对降雪期间（11月9日至13日）的气态总汞质量浓度与各气象参数进行相关性分析，结果表明气态总汞质量浓度与风速、阵风速度的相关系数相伴概率P值为0.003和0.001，相关性显著；与气压，气温和相对湿度的相关系数相伴概率P值为0.880，0.907和0.462（表2），表明在降雪期间，这些气象参数与气态总汞质量浓度相关性不显著。

Blanchard[12]等对加拿大一个农村地区Egbert研究后认为，大气中的气态总汞质量浓度与气温存在显著的负相关关系。而本研究表明，无论在降雪和非降雪期间，气态总汞的质量浓度与气温之间的相关性均不显著（表2），说明气态总汞质量浓度受到外源因素影响 …… 此处隐藏：2905字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……