拉萨大气降水中阴离子特征及其来源浅析*

刘其鑫

（西藏大学理学院环境科学与化学系，西藏 拉萨 850000）

在全国呈现普遍大气问题的环境形式下［1］，西藏自治区是少数低污染型地区，但是由于近几年的开发以及大气流动作用［2-3］。西藏自治区或多或少也会受到影响［4］，且由于西藏自身条件决定的生态脆弱性［5］，该区域的大气环境问题本该备受关注，但是相关报道却很少。大气污染是环境污染中重要的表现形式，由于降水的雨除和冲刷过程能有效的吸收大气中的颗粒物［6］，所以其化学组成成分在一定程度上反映了大气污染程度［7］。对大气降水中的无机阴离子进行分析，有助于对区域环境污染进行分析。

研究选取拉萨市作为研究区域，测定降水中的F-、Cl-、SO42-、NO3-，Br-、PO43-和HPO42-。并且与早期不受污染的各个地区的背景值进行分析比较与总结，讨论拉萨市降水阴离子变化趋势，来源，以及污染特征。通过该研究可以更清楚的认识到高原生态环境的大气环境情况，以及强有力的工业污染控制下［8］，大气的污染状况。为更好的认识中国环境优良地区（以拉萨市为例）大气降水的组成以及来源做出数据分析，并且为全球变化和环境优劣地区对比提供基础数据。

1 实验方法

1.1 样品采集与保存

采样点位于拉萨市城关区西藏大学，理学院实验楼楼顶（经度：91°18′E，纬度：29°64′N）该收集点位于拉萨市郊区，远离局部污染严重地区且无任何遮挡物，一定程度上可以反映拉萨市城区区域大气污染的水平。实验从2016年1月至2016年12月，由于拉萨降水突发性很强，降水总量小［9-10］，除去雨季之外的季节降水成分受地表扬尘影响过大，不具有代表性［11-13］。获得的有效样品主要分布在2016年5月至2016年9月，共获得26天有效样品。大气降水采用自动降水采样器采集雨样，逢雨必采，并按照GB 13580.2-92标准保存。

1.2 分析方法

将聚乙烯塑料桶放于固定位置并套上聚乙烯塑料袋，一次降水事件后将样品收集到经前处理至合格的聚乙烯采样瓶中，如遇连续降水则每24 h回收一次样品，样品水经过预处理后，用瑞士万通880阴离子色谱仪测定F-、Cl-、SO42-、NO3-、Br- 、PO43-和 HPO42-。样品所用标准为国家标准物质中心购买的标准溶液。空白和标准所用超纯水为18.2MΩ的超纯水，仪器测试精度为ppm级别。将28天有效样，每个样品做5组实验，求出平均值。

2 结果与讨论

2.1 阴离子主要成分分析

通过测定的拉萨降水中的6种离子浓度求和，以求出每日5组样求得的平均值并逐日相加求出单月的算术平均值，如表1所示。

表1 大气降水月平均阴离子浓度表（μeq/L）

拉萨市降水的总阴离子浓度最高不超过160.75μeq/L，拉萨市降水的阴离子数据中显示，其中Br-，PO43-，HPO42-检出率几乎为0，Br-主要是来自于人类活动，而拉萨受人为影响较小，几乎没有来源。而PO43-，HPO42-之所以检测率为0，一是因为拉萨的雨呈弱碱性，实验中所测平均PH有8.0，最高PH8.9，HPO42-是无法与碱共存的；二是因为拉萨空气质量受扬尘影响很大［14-16］，扬尘中的Ga2+，与PO43-会形成Ca3（PO4）2沉淀，F-的检出率为53.57%，这可能是由于F-的来源大部分是人为贡献的［17-19］，在拉萨人为源很少。从图1可以看出Cl-、SO42-、NO3-是主要的阴离子，占总阴离子的98.21%，其中各阴离子浓度大小顺序Cl-＞NO3-＞SO42-＞ F-。

图1 各阴离子占的权重（%）

由表2可以看出各个离子的极差也是很大。SO42-最高浓度为82.5μeq/L，最低浓度7.5μeq/L，最高浓度是最低浓度的11倍；NO3-最高浓度为63.22μeq/L，最低浓度3.39μeq/L，最高浓度是最低浓度的18.65倍；Cl-其最高浓度为279.52μeq/L，最低浓度为0.25μeq/L，最高浓度是最低浓度的1118.08倍。Cl-可能是来源海盐的贡献，在卢爱刚等人［20］对渭南市降水的研究表明，海盐对Cl-的贡献率是100%，结合在拉萨周边的水资源大部分为咸水湖，同时在很多方面与渭南市有相似之处，可以认为在拉萨的大气中的Cl-中有部分是由海盐贡献。

2.2 降水阴离子随月份特征

表2 大气降水阴离子浓度月份表

拉萨市属于中国西部青藏高原，有典型的高原气候，降水具有突然性，因此只取了具有代表性意义的雨季，从5月8日（末春）到9月28日（初秋）如图2所示，拉萨雨季呈现明显的中间低两头高的特征，在降雨频率最高的7月，呈现最低值。这可能与离子的来源。同时F-与NO3-离子在月季平均值上呈明显的线性相关性，Cl-与SO42-成明显相关性，这可能与离子的来源有关。

图2 拉萨降水阴离子变化图

各离子均在7月出现最低值这可能的原因有许多。首先，在这个时节拉萨的植被覆盖率相比5月和6月有明显提升，绿色植被对空气中的一次污染物 SO2、NO2有明显的净化效应［22］。马新辉等（2002）计算出西安市21种植被每年总可吸收SO217.10 万吨［23］。

其次8月、9月虽然同为植被覆盖率最高的月份，但是在这两个月同为拉萨的旅游旺季，大量的汽车尾气的排放是空气中SO2、NO2的重要来源之一［24］，随着旅游人数的增长，拉萨的汽车使用率大幅提高，这也是8月、9月离子浓度上升的重要原因。

最后，由于在雨季季风影响较低，高原上的污染物扩散能力不强，区域受污染程度加重，车流量上升，更加促进了8月9月离子浓度的明显上升，这也是8月、9月虽然植被茂盛，但是降水阴离子浓度却上升的原因之一。

2.3 阴离子随降水次数的变化

由图3中可以看出，月阴离子浓度与降雨下雨的关系并不像卢爱刚，王雅玲等［20,24］这些研究一样，发现离子浓度与加水次数成反比。在拉萨，相比第一次降雨之后，连续的第二次降雨离子浓度降低的变化幅度非常大，以后的连续降雨，与第二次的降雨离子浓度差距很小。但是这并不影响总体的浓度变化，首先其发生连续降雨的次数本身很少，其次降雨量少的条件并不能维持空气湿度，因此不能在一个较长时期对SO2、NO2起到稀释的作用，低空气湿度的环境下空气质量跟容易受到源头的影响，这也是西藏与其他地区有所差别的重要特点。

图3 阴离子随降水次数的变化

表3 拉萨降水阴离子与各地背景值数据对比（单位：μ eq/L）

表4 拉萨降水阴离子与各地数据对比（单位：μ eq/L）

2.4 与其他城市对比

与30年前中外联合建立的全球唯一内陆背景值测试点云南丽江［25］相比，并结合［26］制成表3和表4。从表3可以看出，大气降水中的Cl-与今日的拉萨与29年前的世界各地的背景值对比，很接近海洋的背景值特征，Cl-是降水中的主要成分。在29年前全球环境问题还不是今日如此严重的情况，拉萨在与30年前的背景值相比较中并没有出现爆发式破坏的痕迹。

表4中，今日的拉萨在与24年前的中国内地发展中城市降水阴离子浓度对比，这些内地城市24年前数甚至是如今拉萨SO42-浓度的4.02-6.66倍，NO3-浓度几乎与那时持平。

由表3、表4可以看出，拉萨近几年由于开发，同时也包括一些周边地区的发展，确实也受到了一定程度的污染，但是受污染的程度相比之下已经是轻度了。

3 结论

拉萨市2016至2017年中降水阴离子浓度大小顺序为Cl-＞NO3-＞SO42-＞ F-，Cl-、SO42-、NO3-是主要的阴离子，Br-，PO43-，HPO42-几乎没有。

降水各离子浓度呈现时间维度上明显的变化，有中间低两头高的趋势。

分析其主要原因有三点：①植被覆盖率，在拉萨的冬季春季地表覆盖率极低，对SO42-和NO3-的吸收以及降尘减小；②汽车尾气排放，旅游旺季带来的大量车流量增加了SO42-和NO3-的浓度；③大气运动气层变化的稳定。

降水中离子的来源各不相同，SO42-和NO3-绝大部分来自与人为贡献，Cl-绝大部分来自与海盐源，F-的变化的线性关系与NO3-极为相似，也是由人为贡献。

在全球环境恶化的今日，西藏虽然不能脱离整体的趋势，但是增长速率缓慢，依然是全球污染相对较小的地方之一。