太原市及周边大气活性氮硫干湿沉降特征

发布时间：2020-04-05 06:16

【摘要】：近年来太原城市化进程加快,工业、交通运输、农业等发展使得空气中氮氧化物排放增多。因此,明确太原城市及周边农田大气氮硫沉降的动态变化,可为城市氮污染治理及农田氮硫素综合管理提供科学依据。因此于2016年~2018年对太原市及周边大气氮硫沉降情况进行监测。共设四个监测点:太原市周边的晋中市榆次区山西省农科院东阳示范基地、太原远郊的阳曲县河村、市中心的桃园、近郊区的上兰。分析了市区和农田大气氮硫沉降变化规律。主要研究结果和结论如下:(1)于2016年6月~2018年5月对太原市周边东阳试验基地和阳曲县河村两农田区进行了为期两年试验。结果表明,东阳年均无机氮湿沉降量是12.9 kg/hm~2,气态活性氮(NH_3、NO_2)年均干沉降量为14.6 kg/hm~2,依靠重力沉降颗粒物NH_4~+-N和NO_3~--N沉降量之和为2.9 kg/hm~2,干湿沉降中铵氮占比较高;河村五种大气活性氮NH_3、NO_2、HNO_3、颗粒态NH_4~+、颗粒态NO_3~-年均沉降量分别是6.1、2.9、3.3、2.1、1.4 kg/hm~2,总年均沉降量是15.8 kg/hm~2。由此可见,NH_3是两个农田区大气活性氮沉降的主要成分。东阳干沉降中气态NH_3浓度和沉降量是河村的1.9倍,河村气态HNO_3和NO_2沉降量之和占总干沉降量的40%。可知,东阳大气活性氮主要受农业影响,河村农田除受农业影响外交通运输的影响也不容忽视。今后两地应科学施肥,减少氮肥挥发,并且注意周边工业及交通运输气体排放对该区活性氮污染的贡献。(2)2016年6~10月在山西农科院东阳试验基地收集了N和S湿沉降,得到SO_4~(2-)-S、NH_4~+-N、NO_3~--N湿沉降量分别是34.5、7.9、2.5 kg/hm~2,SO_4~(2-)-S沉降量分别是NH_4~+-N、NO_3~--N沉降的4.3倍和14倍,氮硫总沉降量为44.9 kg/hm~2,无机氮总沉降为10.4 kg/hm~2,硫沉降占总沉降的77%,无机氮占23%,无机氮沉降中NH_4~+-N占的比例较高。SO_4~(2-)-S与NO_3~--N浓度及沉降量之间分别呈极显著(P0.01)和显著线性正相关(P0.05),相关系数分别为0.688和0.619,说明二者有相同来源。降雨中SO_4~(2-)/NO_3~-和NH_4~+/NO_3~-的加权平均浓度比值分别为13.9、3.2,变化范围在4.5~24.8、0.1~6.0。该地酸雨类型主要是硫酸型。SO_4~(2-)-S和NO_3~--N沉降受周边交通运输及生活燃料燃烧等因素影响较大。高硫沉降对农田生态系统供给硫元素的作用不可忽视,也应引起有关环境部门的重视。(3)为研究太原市区和农田的大气氮湿沉降时空变化规律,于2016年1月~2017年12月对太原市区桃园、上兰和河村三地大气氮湿沉降进行了监测。得到桃园、上兰、河村的NO_3~--N平均浓度为12.9、18.4、1.3 mg/L,NH_4~+-N平均浓度分别为3.6、2.3、1.6 mg/L。季节变化上看,NH_4~+-N浓度四季相对平均,春夏稍高,NO_3~--N浓度变化较大且冬春较高。三个采样点年均沉降量分别为40.0、48.3、14.2 kg/hm~2。桃园、上兰、河村的NH_4~+-N沉降量分别为8.8、5.3、8.2 kg/hm~2,占总无机氮湿沉降量的比重分别为22%、11%、57%,NO_3~--N沉降量分别是31.2、43.0、6.0 kg/hm~2,占总无机氮湿沉降量的比重分别为78%、89%、43%。从上可知,桃园、上兰降水中主要以NO_3~--N沉降为主,河村则以NH_4~+-N沉降为主。结合桃园、上兰、河村NH_4~+-N/NO_3~--N浓度比值0.54、0.30、1.31,充分表明桃园和上兰大气氮湿沉降主要来自工业和交通运输源,河村则来自农业源。另外,桃园和上兰月氮湿沉降量与降雨量差异不显著,河村则达到极显著水平,说明影响市区两点(桃园和上兰)氮湿沉降的因素较为复杂。由以上数据看出市区氮污染情况比较严重,应根据各自沉降特点予以控制。
【图文】：

示意图,太原市,沉降监测,站点

东阳监测点位于太原市 43 公里的晋中市榆次区（东经 112.89°，北纬 38.05°），海拔 799.4 m，地形 ℃，雨热同期。历年平均降雨量为 450 mm，无霜期路网。基地四周无大型污染源，，农田占地约 2500 亩菜等。河村监测点位于距市中心 30 km 的阳曲县河域。年均降水量 440 mm，年均气温 5～7 ℃，无霜人/km2，四周环山地形崎岖，主要以种植旱地作物为测点位于距市中心约1～2 km的杏花岭区太原市环境较多政府行政单位，人口密集、车流量大，人为活系统。上兰监测点位于距太原市中心 18 km 的尖草边缘的近郊区。该区是典型的城市与村镇一体化区，人口较稠密，交通发达。且紧邻中北大学，集中公司等 20 余家企事业单位。另外有工矿用地 575.5
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X51

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