岩溶地区大气颗粒物对酸沉降的效应研究——以桂林市为例.doc

挂林理工大学密级：编号：硕士研究生学位论文岩溶地区大气颗粒物对酸沉降的效应研究一一以桂林市为例专业：研究方向：研究生：指导教师：环境工程大气污染控制张超廖雷教授论文起止日期：年月至年月研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书独创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者（签字）一主红丝签字醐：地址卜学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解（桂林理大学）有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权（桂林理工大学）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）鬻套嚣签字日期：山群月几阳牝）么月：，夕名三斟哞者州雠沙文吼谢瑚位字学豁桂林理工大学硕士学位论文摘要酸雨已经在世界范围内引起严重的环境问题，它是随着工业高速发展而导致的污染现象。资料表明大气颗粒物及其中各种离予的存在，会对雨水的酸度产生重要的影响。研究大气颗粒物的污染现状、离子组成、酸缓冲能力，对预报和预防地区内酸雨的形成有着现实的意义。本文分别在月和月对桂林市区第八中学里街第一小学和建干北路个采样点，采集了大气中的颗粒物（与）样品和大气降尘样品，进行了相关的实验研究，获得了以下一些有价值的成果。桂林市月份的大气颗粒物质量浓度要高于月的，各测点日均值分别为、，其中第八中学和八里街第一小学与国家二级标准比较，超标率达；月份各点和。与其对应的国家级标准的浓度比值分别为、和、，比值达到以上，表明颗粒物多以以下的细粒子存在。桂林市大气颗粒物（和）中阴离了质量浓度。；阳离子质量浓度。由于离子来源不同，。和相关系数为，与相关系数为。来自颗粒物本身，其与相关性达到。雨水样品的离子组成与人气颗粒物中的离了组成相似，这表明降水中离子浓度受颗粒物影响较大。影响雨水值的主要离子为和。桂林市大气颗粒物都具有一定的缓冲能力，平均为，且其初始酸度较小，则其酸缓冲能力值稍大；月份的酸缓冲能力稍强月份的。但总体上颗粒物的酸度和酸缓冲能力差别不大。大气颗粒物中的碱性钙盐占总钙盐的比例范围为，说明颗粒物中能起酸缓冲作用的碱性钙离子较少，大部分为中性的硫酸钙盐。桂林市的降尘颗粒物主要分布在这个粒径段。颗粒物中主要的阳离子是”，其浓度占各采样点总离子浓度比分别为、；主要的阴离子是。扣，其浓度占各采样点总离子浓度比分别为、。这表明降尘与大气颗粒物中的离子组成基本相同。降尘样品都有一定的酸缓冲能力，平均为。并且随粒径减小，其酸缓冲能力呈下降的趋势。扫描电镜射线能谱观察检测表明：样品中颗粒物混杂，形状不规则。粒子中、的含量较高，含粒子多数以或者形式存在，这可能与桂林市岩溶地质结构有关：、等元素含量较少，这与桂林市一些砖厂和工业锅炉的燃煤有关。关键词：大气颗粒物；离子；酸缓冲能力桂林理工大学硕士学位论文，（）艳订：，（）上，”。，。，（），“俺，桂林理工大学硕士学位论文，。，诧，：，。，；，：；俺桂林理工大学硕士学位论文目录摘要第章绪论酸沉降的概述酸沉降的定义酸沉降的危害影响酸沉降的因素大气颗粒物概述大气颗粒物的定义大气颗粒物对大气环境和人体健康的影响研究现状、目的和意义一本文主要研究内容第章主要的研究方法和仪器样品的采集大气颗粒物采集的布点大气颗粒物的采样雨水样品的采集大气颗粒物样品检测分析方法大气颗粒物质量浓度的测定大气颗粒物组分和值变化的测定方法阴阳离子提取条件的确定第章桂林市大气颗粒物污染特征大气颗粒物质量浓度变化特征大气颗粒物质量浓度随时间变化大气颗粒物质量浓度随粒径变化和相关性分析我国主要城镇质量浓度的比较本章小结第章大气颗粒物（和）中无机离予的组成特征桂林市大气颗粒物（和）中无机离子浓度桂林理工大学硕士学位论文大气颗粒物无机离子与颗粒物浓度的相关性分析同期降水值和离子特征本章小结第章大气颗粒物和的酸缓冲能力研究颗粒物酸缓冲能力意义大气颗粒物酸度和酸缓冲能力的计算结果分析与讨论人气颗粒物中碱性组分的研究：本章小结第章降尘中阴阳离子和酸碱性能降尘颗粒物中粒径分布降尘颗粒物中无机离子组分特征一降尘颗粒物的酸缓冲能力本章小结第章扫描电子显微镜射线能谱仪分析一第章结论和建议结论建议致谢参考文献个人简介桂林理工大学硕士学位论文酸沉降的概述酸沉降的定义第章绪论酸沉降指大气中酸性污染物的自然沉降，分为干沉降和湿沉降。发生降水事件时，高空雨滴吸收大气中酸性污染物降到地面的沉降过程，包括雨、雪、雹、雾等定义为湿沉降。干沉降指不发生降水时，大气中酸性污染物受重力、颗粒物吸附等作用由大气沉降到地面的过程【。狭义上的酸沉降的就是我们平时经常讲的酸雨，即湿沉降。由于大气中除主要的、外，含量最高的就是，能溶于水，并生成碳酸。反应在大气环境中即为空气中的溶于水蒸气中并达到一个弱酸的气液平衡状态，通过监测统计计算出全球浓度，计算其弱酸平衡可以得出天无污染的大气降水背景值为，即将的降水定义为酸雨【。但是，大气环境十分复杂，含有各种组分、各种相态的化学成分，由于各地的地域性差别，生态、人文、环境各有不同，如地形地貌、成分结构、气候条件、工农业结构和城市发展程度等，有可能带入较多的有机酸和无机酸从而降低大气环境中的酸背景值；也有可能地区内有较多对酸性物质能起到缓冲作用的各种碱性离子存在，其大气环境中的酸背景值应适当提高【。由于现阶段大部分的研究都是基于定义的为判断标准，因此本文中涉及的判断标准也将基于此标准。酸沉降的危害（）对土壤的影响酸沉降长期侵入并在土壤中积累，土壤性质由于酸的积累会发生变化，其主要影响反映在土壤酸化：含有的酸性雨水会使土壤中，等离子更容易置换溶出，被雨水带走，造成土壤中的无机营养成分流失，使表土肥力下降【】。另外作用的酸性条件下还会增强土壤巾的铝和重金属阳离子活化度，造成植物中毒和土壤微生物活桂林理工大学硕士学位论文性受到抑制、降低有机物分解速率和生物固氮能力【】，从而直接和间接毒害陆生生物。而且这种对环境的损伤基本是不可逆转的过程。（）对水环境的影响同对土壤环境的的影响基本相同，首先是酸沉降的积累会造成江、河、湖泊等水体的酸化，从而使整个水体生态系统中的所有生物链均受到影响，致使生态系统的结构与功能发生紊乱。水体的值降低首先会使流域内土壤和水体底泥中的金属（例如铝、砷）可被溶解进入水体中，直接威胁水体中的牛物，处在食物链底层的起到水体自净作用的藻类、细菌等生物种群发生变化或生长繁殖被抑制，致使有机物分解率降低，造成水体环境恶化；到以下时鱼的繁殖和发育会受到严重影响，川。最早发现酸沉降影响就是在水环境系统中，上世纪年代，斯堪的纳维亚半岛（瑞典和挪威）酸化问题给湖泊鱼类带来毁灭性的危害后，酸沉降现象才引起各国学者的普遍关注【】。（）对建筑物和文物古迹的影响酸雨落在金属、石料、混凝土【】等基础设施、建筑材料的表面，在化学反应或电化学反应作用下，会使金属产生锈蚀，浸入混凝土、矿物岩石内部时间长了产生剥蚀疏松和粉化。从而加快对房屋建筑、桥梁、历史文物、珍贵艺术品、雕像的腐蚀速度【】。我国敦煌壁画、埃及的斯芬克斯狮身人面雕像、罗马的图拉真凯旋柱等一大批珍贵的文物古迹正是由于酸雨的侵蚀造成了不可逆转的损失。古建筑物的严重腐蚀是近几十年发生的，正是人类社会迅速发展的时期，近代石油化工工业的发展，能源需求的增加，大大加重了空气中酸性气体排放量，增加了酸雨的频率和强度【。（）对人体健康的影响酸雨对人体的危害，分为直接性的侵害和间接性的侵害，直接性侵害一是酸雾侵入肺部，损伤肺部、诱发肺水肿或导致死亡。二是长期生活在含酸沉降物的环境中，诱使产生过多的氧化酶，增加动脉硬化、心肌梗塞等疾病的患病概率。据报道，很多国家由于酸雨影响，地下水中铝、铜、锌、镉的浓度已卜升到正常值的倍【引。间接性的侵害通过食物链不断积累，使汞、铅等重金属进入人体，诱发癌症和老年痴呆症。桂林理工大学硕士学位论文影响酸沉降的因素雨水的形成基本上划分为个三个阶段：（）水汽的凝结。空气中的水汽超过饱和蒸汽压后，在颗粒物凝结核上冷凝形成小液滴；（）云雾的形成。凝结成的小液滴聚在一起形成云雾，并不断的碰撞形成大液滴；（）降水过程。形成的较大液滴由于重力作用降落到地面。整个降水的过程都在大气环境中进行，因此整个过程中都存着这气液固三种相态之间的平衡反应，含有硫酸盐、硝酸盐、铵盐等的凝结核会带来不同离子，空气中的、等被吸收带入雨水中，尤其是在云雾形成的阶段的碰撞、聚集、反应决定雨水的基本性质，包括酸碱度。雨水降落阶段的对颗粒物和一次、二次污染物的冲刷也有着重要的作用【。冈此，降水值取决于、和大气气溶胶尘粒的相互作用。我国酸雨中厶和是酸性的主要贡献者。可达以上，属硫酸型酸雨【引。降水组分中作为酸的指标的，其主要的来源是由于燃料燃烧产生的，尤其是燃煤。我国的酸性降水有着明显的地域性特征和气象特征。我国的西南地区是受酸雨灾害侵蚀较严重的地区，这个地区的煤矿中含硫量较高，排放量很大，是一个具有强污染源的地区。加之这个地区属亚热带季风气候影响最为明显的地区，气温高、湿度大，太阳辐射强度大，这给向转化提供了很好的条件，因此常有大面积的强酸性降水发生。北方除了工业的发展和冬季燃煤提供了强污染源，大气颗粒物、土壤、大气输送能力、气温、降水、太阳辐射等各种因素都不利于降水的酸化【。且盛行的两北风可将北方形成的含有酸性组分较多的细小颗粒物长距离输送到南方，在春季梅雨季节随雨水降下。这两个凶素也可以解释为何我国酸雨多发生存南方。作为大气中含有的唯一碱性气体，本身就能和空气中的酸性气体如等直接发生反应，由于易溶于水，也能中和酸性降水中的，在减少酸性气体的同时形成中性的硫酸铵或者硫酸氢铵，从酸雨形成的过程中就有效的抑制其酸度。人气中的的来源主要是自然界中的有机物分解和人们在生产生活中使用含氮的物质挥发造成的（主要是农田施用氮肥），土壤中的挥发量与土壤的值成正比。我国京津地区土壤值在以上，而重庆、贵阳地区一般为，呈现一种北高南低的态势，从土壤的背景值和挥发缓冲能力两方面也能反映为桂林理工大学硕士学位论文什么我国酸雨多发于南方【叭。大气中的颗粒物的组成很复杂，主要源于表十扬尘，因此其成分结构基本与土壤组成相近，在形成气溶胶的过程中有参杂了各种形态各种性质的物质，都会对颗粒物的性质起到一定的影响作用。大气中的气溶胶颗粒对酸雨的形成有两方面的作用，一是促进酸度的增加。颗粒物本身含有能导致酸性的物质或者一些具有催化作用金属元素，它们会形成各种酸或者能促使其他物质氧化成酸的，成为酸的来源之一；二是对酸起中和作用的碱性尘粒。大气中的颗粒物成分分析表明，气溶胶颗粒物主要来自土壤风化形成的尘粒，通过自然因素和人为活动带入大气中，因此大气气溶胶颗粒的缓冲能力主要取决于地区土壤的性质以及地区内的大气环境。南方土壤多属酸性的红壤和黄壤，北方土壤多属碱性土壤，这些碱性土壤粒子随风被带入空气中形成大气颗粒物，在雨水凝结的过程中中和了雨水中的酸性物质。且大气颗粒物中尤其是扬尘中碱性物质多存在于粒径大于肛粗颗粒物中。而降雨过程中雨水在短时间内就对这种粗颗粒有着很高的冲刷效率，这就为酸物质的中和和缓冲提供了较多的碱性物质供体。而且北方干旱半干旱地区降雨稀少，长时问的干旱天气使空气中的颗粒物能在下次降雨前得到充分补充【。这种颗粒无的积累使得北方颗粒物浓度高于南方，加之北方大气颗粒物巾含有较多的碱性物质，凶此北方颗粒物中的酸缓冲能力要强于南方。大气颗粒物概述大气颗粒物的定义大气颗粒物（，）是指悬浮分散在大气气溶胶体系中的液体或固体颗微粒。由于各种颗粒状物质均匀地分散在空气中构成一个相对稳定的悬浮体系，所以也把大气颗粒物称为气溶胶（）。大气颗粒物的粒径（。）：大气颗粒物的粒径或其大小是颗粒物最重要的性质，颗粒物所有的特性都与其粒径有一定的关系。在控制严格的实验室条件下产生的尺度大致相同的颗粒物被称为单谱颗粒，但实际上大气颗粒物的组成是由许多形状复杂的、尺度不同的颗粒物，因而被称为多谱颗粒物。大气颗粒物的形状非常的复杂，单质晶体会呈现较为规则的形状，有球状体、粒状体、片状体、柱状体等，还有很多因燃烧等原因产生的桂林理工大学硕士学位论文不规则的形状，因此在大气颗粒物的研究中往往通过借助光学、电学或者空气动力学手段来测定颗粒物的有效直径，其中最常用的就是空气动力学当量直径（图）。在气流中与所研究的颗粒物具有相同的沉降速率的单位密度的球形粒子的直径被定义为颗粒物的空气动力学当量粒径，由下式得出：。见卫风式中。一一几何直径；一一忽略了浮力效应的粒子密度；一一参考密度（）；一一形状系数，当粒子为球形时，。怀特比（）研究发现颗粒物形态大小和粒径分布与大气颗粒物的来源或形成方式有着密切关系。并根据其不同粒径段的形成方式提出了大气颗粒物的三模态模型。颗粒物粒径小于的颗粒物属爱根核模（），粒径为的颗粒物属积聚模（），粒径肛的颗粒物属粗粒子模（）。在大气颗粒物的三模态模型中将爱根核模和积聚模统称为细颗粒物，它们的形成主要是水汽的冷凝作用和颗粒物间凝聚作用：将粗粒子模称作粗颗粒物，它们主要由风化作用等机械作用形成【。大气颗粒物的空气动力学直径反映了颗粒物的大小与其沉降速率的关系，因此可以直接反映出颗粒物的某些特性。粒径大于“的颗粒物的质量比较大，在重力的作用下能够很快的沉积下来，冈而不能远距离传输，是区域内的主要颗粒物污染源，多数是由于岩土的风化作用产生的尘土颗粒物和海浪溅起的海盐颗粒物。热气体（如由机动车释放出来的热气体）的冷凝作用形成的粒径小于肛颗粒物凝结核，存在的时间也不长，虽然它们受到的重力作用很小，但是因为这类颗粒物具有吸湿性等原因，互相之间存在明显的凝聚作用，很快就会形成粒径为肛的颗粒物。粒径为“的颗粒物性质稳定且受重力作用较小，在空气中的存在形式也较为稳定，它们在最终沉降下米以前能够传输几千米的距离。在洁净的大气中，水汽压大于当时温度下水面饱和水汽压倍以上时，水汽就会自发凝结形成水滴，实际的大气中由于存在能大量吸收水分的颗粒物，可在稍低于水面饱和水汽压的条件下发生凝结，这类大气颗粒物成为凝结核，其粒径范围在几微米到几十微米。如果其颗粒物中桂林理工大学硕士学位论文含有硫酸盐、硝酸盐、铵根离子等就会对凝结后降水的酸度产生一定的影响。辅滢莨瑟粒径岬图大气颗粒物的粒度分布大气颗粒物的分类：大气颗粒物按粒径范围可分为：总悬浮颗粒物（，简写为）、。总悬浮颗粒物是指其粒径小于“，其中多数在肛以下，还有学者将其定义为大气中粒径小于的所有固体颗粒的总称【。在总悬浮颗粒物中，粒径大于的粒子由于体积和质量大，在重力作用下能很快降落到地球表面，这部分颗粒物称为降尘（），也叫落尘【，单位面积的降尘量是评价大气污染程度的指标之一。是指可在大气中长期漂浮的悬浮物，俗称飘尘（），其主要为小于“的微粒。由于粒径小，通过吸气可直接沉积到咽喉以下的呼吸道内，对人体造成危害，所以又称为可吸入颗粒物（缩写为）。由于质量小、比表面积大，易吸附有毒有害气体，长时间漂浮在大气中并随着气流长距离传输，从而使污染范罔扩大，同时还可为大气化学反应提供反应床，因此飘尘是现阶段最受关注的大气颗粒物研究领域【，。是指大气中空气动力学直径小于或等于的悬浮颗粒物。也由于其易于吸附有毒有害的甚至是致癌物质，对人类危害非常大，越来越受到人们的重视，目前受研究手段的限制，只在部分国家和地区才一有较为广泛的研究，我国尚处于起步阶段。本实验采样范围涵盖了大气颗粒物中除以外的所有粒径级的的颗粒物。大气颗粒物的化学组成：大气气溶胶的成分分析也是自世纪桂林理工大学硕士学位论文年代至今研究得最多的项目之一，大气颗粒物的化学组分非常复杂，受其来源、形成方式、粒径、所处的气候条件等因素的影响，其主要的组分可以分为无机元素（无机离子和微量元素）、元素碳、有机碳、有机化合物和生物组分。由于不同来源的大气颗粒物具有不同的化学组分和相对含量，因此可以根据颗粒物的化学组分来进行大气颗粒物的源识别或者源解析工作【。大气颗粒物中几乎包含了自然界中所有的元素。其主要的元素是和土壤组成元素相同的、等元素，其次根据地域性的差别和人类生产生活对环境的影响产生的微量元素，如、等。大气颗粒物中的水溶性无机组分主要是硫酸盐、硝酸盐、铵和氯化物，其浓度与大气降水的酸度有着密切的关系。在实际的研究中测量的颗粒物中的水溶性离子还有钾、钠、钙、镁和铵根离子，这些离子也能反应出颗粒物与降水的关系。在研究中发现，粗颗粒物的成分主要为与形成它的矿物、土壤、材料等的成分相近的无机离子。细颗粒物则可由碳元素、硫酸盐、硝酸盐、铵、氢离子、重金属、有机物及微生物组成。大量研究表明【】城市中几乎由以下六种主要成分构成：地壳物质，包括、和的氧化物；有机碳，包括数百种有机化合物：元素碳；硝酸盐；硫酸盐；铵盐【。颗粒物中的有机物是具有多种化学性质和热动力学性质的上百种单个有机化合物的聚合体，它们占的总碳质量，包括正构烷烃、多环芳烃（）、钛酸酯、杂环化合物等有毒有机污染物。国内的相关研究发现【，城市大气细颗粒物的组成非常复杂，检测出几十种金属和非金属元素以及几百种有机化合物。颗粒物的化学组成的季节性差异也很明显，在非采暖期，大气颗粒物中有种多环芳烃，其中种为致癌物；在采暖期则多达种多环芳烃，其中种为致癌物。大气颗粒物对大气环境和人体健康的影晌地球上的整个生态环境都存在于大气圈包裹的范围内，由于大气颗粒物在整个大气圈环境中的广泛存在，直接或问接的影响了大气圈内其它要素，例如大气环境、气候、生物和人体健康等，容易形成较大的区桂林理工大学硕士学位论文域性或者全球性的环境问题。因此，大气颗粒物已成为大气污染控制中主控因子之一。大气颗粒物是大气中主要的固相成分，在大气化学过程中的各种相态间的反应起载体、催化等作用。如固体颗粒物表面与气体分子间气固非均相反应，以及气体分子扩散到液滴内发生的气液和液滴内凝结核和液相间的多相反应，均是对流层中较为广泛而重要的化学过程；大气中含。的颗粒物常常参与许多非均相反应，例如平流层中的含。颗粒物对空气中的转化成的反应具有催化作用；大气颗粒物与是化学耦合的关系等。这些关系可以促成大气环境内组分、性质、形态等多种变化【。其中就包括了本文将要研究的对酸沉降的效应。大气颗粒物能降低大气能见度，尤其是细颗粒物更容易形成阴霾天气，给交通和生活带来不利的影响。最明显的例子就是沙尘暴天气。颗粒物中的有机物性质和含量对颗粒物的吸湿性起了重要的影响，颗粒态的有机物由于地区的差异性会提高或者减少颗粒物吸收水份的含量。并且也随着颗粒物的粒径的不同而产生一定的差异，越小的颗粒物越容易引起阴霾的天气，有机物正是通过对颗粒物吸湿性的作用影响大气能见度。由于大气颗粒物的化学组成复杂、具有不同的粒度分布，因此颗粒物对太阳光吸收、散射、反射作用具有不同的效应，从而直接或者间接对气候产生影响。其直接效应就是吸收和反射太阳的辐射，使地球的热平衡受到影响；其间接效应是对云的成核作用，为云的形成和发展提供云凝聚核（）和冰核，通过影响云的辐射特征和云量产生间接辐射强迫【。颗粒物对呼吸系统的影响。上世纪年代后期以来的研究成果都表明颗粒物会导致人的肺功能下降、肺炎、气喘等呼吸系统疾病。这些研究揭示了长期或短期暴露于细颗粒物环境中的人其多种健康指标如就诊次数、呼吸系统发病率、肺活量的降低和夕亡率等之间的关系。董兆举等【】经研究得出污染区青少年学生总体肺活量的均值低于对照区，可吸入颗粒物直接影响肺功能。等【】的研究表明颗粒物对肺部的危害可以表现为较为严晕的肺部炎症、氧化损伤、纤维化、损伤等。但近年来发现颗粒物一旦到达肺部，就会通过不同途径和机制转运到肺外组织，或者通过其他途径进入血液循环后在体内重新分布【。桂林理工大学硕士学位论文研究现状、目的和意义“酸雨”是随着工业高度发展而出现的副产物，随着大气污染的日益加重酸度不断增强，范围日益扩大。在欧洲，据大气化学网近年的连续观测，整个欧洲都在降酸雨，雨水的酸度每年以的速度递增，土壤酸度增加了倍；在北美，降落值为的强酸雨已司空见惯，美国西弗吉尼亚州曾出现最严重的酸雨记录值为；俄罗斯西部地区酸雨的值也为。酸雨现在开始成为全球性污染问题。并且近年来由大城市和工业集中地，已发展到中小城市和农村。酸雨也是我国现阶段面临的严重环境问题。据有关统计，目前酸雨污染每年给我国造成的损失超过亿元，而且其中许多损失是用金钱无法弥补的。广西也在酸雨重灾区，其中对建筑、金属材料及油漆外皮等的锈蚀作用，造成每年约亿元的损失；耕地受害面积占，年损失亿元；森林受害面积占，年损失达亿元。虽然以中国科学院生态环境研究中心、中国环境科学研究院等为主要参加单位组成的国家级酸雨研究队伍，对西南、华南地区进行了大规模综合研究，弄清了两大地区的城市、农村雨水和云水的化学组成、酸度及其相互关系，查清了这两个地区近万平方公里面积内酸性物质的干湿沉降现状，绘制了重要酸性气体、降水酸度和硫沉降量等值线图及土壤和水体酸化敏感生物区划图，并根据这些研究结果，提出了以硫沉降量为控制目标，以酸沉降敏感区为主要研究区域，以酸雨最严重的城市为中心规定控制区域的路线和方法，制定了点面控制相结合的原则和对重点酸雨区具体的控制对策，为解决地区酸雨危害提供了重要的科学依据【。并且“九五”期间，广西的个地市、个县（市）被列入酸雨控制区范围。近年来，政府部门在酸雨控制区内采取了关闭高硫小煤矿井、实施烟气脱硫项目、在大气污染防治重点城市划定高污染燃料禁燃区等一系列措施，取得一定的成效【引。但是酸沉降是一个复杂的大气物理和化学过程，其中大气粒子对酸沉降起着凝结核和反应器的作用，粒子的大小、形态和组成对酸沉降的形成机制至关重要。长期以来人们对酸雨及其影响的研究主要集中在大气中和降雨的酸度（值）的影响上，很少考虑气溶胶颗粒中酸碱性成分，特别碱性成分中的盐基离子（、十、十等）的作用。由其是在北方的燃煤量（排放量）远大于南方的情况下，南方出现的大范围的酸雨灾害气候的概率还大于北方。单纯的研究大气中的对酸雨的影响已经不桂林理工大学硕士学位论文能完全说明酸雨发生的真实情况。国外在六十年代就开始关注粒子在酸沉降作用，但主要专注于酸性粒子的研究，【】在研究年的伦敦烟雾事件中第一次从用电子显微镜中观察到具有卫星滴结构的硫酸粒子；年“研究了一系列酸度不同，组成各异的人工硫酸盐粒子的形成及形态特征：年，【和【用粒子撞击采样器采集不同平流层高度上的粒子在电镜下观察到不同卫星滴结构形态，后来的研究者大多将卫星滴结构作为平流层大气粒子表征、酸沉降和大气凝结核酸性粒子的判据；我国学者钱公望【，】自从年以来，研究发现甲黄酸粒子也有卫星滴结构形态特征，通过对太平洋上空的海洋粒子、南极上空的粒子以及广州五山地区的大气粒子的实际采样分析发现呈卫星滴结构的粒子也可能是复合酸性粒子。土壤风化以及人们在农业耕作、矿山开采、建筑施工过程中产生大量的扬尘，以钙的硅酸盐和碳酸盐为主形成的大气颗粒，呈碱性，可中和酸雨【；细颗粒在高空会吸附酸性气体，促进酸沉降形成【。碱性粒子对酸沉降的影响没有引起足够的重视，目前少量的研究也主要集中在对大气中酸性物质的中和效应上，如章典【】等根据对青藏高原降雨酸碱度的观测分析，指出青藏大气浮尘主要来自表层土壤，该地区表土多含。、。、自由可溶盐和碱性阳离子，向大气输送碱性微粒。高瑞英等【】通过实验证实广州大气颗粒物中碱性成分大于酸性成分，而且总悬浮颗粒物（）要比可吸入颗粒物（）强倍，主要是颗粒中钙离子（）和镁离子（）的贡献，其对降水的贡献是其中存在的酸、碱、盐共同作用的结果；陈克军等【】对重庆市主要城区降雨酸度的影响因子分析研究表明大气颗粒物中的碱式钙盐可明显降低雨水酸度，其可能来源为建筑施工。廖柏寒【】等研究发现酸雨巾高含量的盐基离子可以大大缓冲酸雨本身的酸度，研究结果表明，在有水份的条件下，气态与反应生成硫酸铵和亚硫酸铵，从而对酸性降水起到中和作用同时。马慈光【】等指出不同粒径大气气溶胶的来源和化学性质有显著的差别，这必然会影响气溶胶的酸碱性质和酸化缓冲能力。随着粒径的减小，大气气溶胶中人为污染比重加大，粒子的酸度有所增加，同时酸化缓冲能力下降。等研究发电厂燃煤颗粒物中化学组分时，发现颗粒物中可溶性离子浓度与颗粒物粒径有关，扣、离子主要存在与细粒子中，而、”、则集中在粒径相对较大的颗粒物内，并且离子浓度与颗粒物粒径的大小成正相关性。宋燕桂林理工大学硕士学位论文等利用离子色谱技术对北京和中的水溶性阴离子（。、。和）进行了分析测定。、离子的总质量分别占和总量的和，是大气颗粒物的重要组分。其中主要存在于的粗颗粒中，而，。和。则主要在细颗粒中富集。越来越多的实验表明大气气溶胶的酸化缓冲问题在酸性降水的成因研究中是也十分重要和必不可少的。无论是在降水形成时云雾水的凝结迁移过程中，还是在降水的降落过程中，都有气溶胶粒子参与其中并影响降水的性质，这些气溶胶粒子可能促成和加重降水酸化，也可能在一定程度上降低降水本身的酸碱度，还可能缓冲和抑制降水的酸化。因此，分析和研究大气气溶胶的酸化缓冲能力能在一定程度上评价它对降水的作用，进而更具体的描述大气气溶胶的污染性质。广西地处我国西南，又是典型的喀斯特地区，土地荒漠化严重，又是有名的酸雨重灾区，通过研究喀斯特岩溶地区大气粒子酸碱性能及其对酸沉降的影响，对查清喀斯特岩溶地区大气气溶胶的污染性质和酸沉降的形成机制，提高环境质量预报水平都有着重要的意义。本文主要研究内容经过近多半年时间对桂林这个典型喀斯特地区大气粒子的分季节，分级采样、分析和研究完成了本论文。具体进行了以下研究：（）研究了气溶胶颗粒物的污染特征，采用现代离子色谱技术分析其离子组成、含量特征，并通过值的变化研究了其酸缓冲特征；（）获取大气颗粒物中对酸性物质吸收和中和起主要作用的碱性颗粒物基本数据，及大气气溶胶颗粒的酸缓冲性能；（）调查相同测点的大气降尘，分成不同的粒径级采用离子色谱测定其阴阳离子组成特征、酸碱度，分析了粒子粒径与其碱度和主要阴阳离子的关系。桂林理工大学硕士学位论文第章主要的研究方法和仪器样品的采集大气颗粒物采集的布点桂林市地处南岭山系的西南部，广西壮族自治区东北部，平均海拔米，典型岩溶地貌。地处低纬，属中亚热带季风气候。境内气候温和，雨量充沛，光照充足，热量丰富，年平均相对湿度为。全年风向以偏北风为主。采样点的分布依据桂林气象气候特征，考虑了城市热岛效应等，分别取在桂林市第八中学、八里街第一一小学和建干北路上，分别对应图上的、三点。图采样点布设桂林市第八中学（。，。），位于桂林市区的环城南路与瓦窑西路交界处，周围有在建工地、旅游商品批发城桂林理工大学硕士学位论文和较远的桂林化工厂，是一个大型的物流集散地，交通繁忙。采样点距离主干道和批发市场分别约为和。北面的灵川县八里街第一小学（。，。），位于新建的桂林农贸批发市场对面，周围有着纵穿南北向的国道、在建房地产项目和一个旧机电回收市场，远处四周较为空旷，有石料厂和砖厂等企业。采样点距主干道，距在建房地产和机电回收市场分别为和。位于市内桂林理工大学附近的建干北路（。，。），属叠彩区即