摘要 探討了家用除濕機作為空氣水溶性物質(zhì)采集器的可行性。通過離子色譜儀等對冷凝水與降雨中化學成份進行分析，探索了空氣冷凝水與大氣環(huán)境質(zhì)量之間的關系，并考察了降雨前后空氣冷凝水中可溶性化學成份的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，空氣冷凝水與降雨的化學成份顯著相關，冷凝水中大部分陰陽離子的含量只比雨水低1個數(shù)量級。空氣冷凝水的化學成份在不同的環(huán)境功能區(qū)其濃度存在顯著差異。
關鍵詞：空氣冷凝水 降水 空氣污染 家用除濕機
1 前言
近年來對于霧水的研究，G內(nèi)外已有不少研究報導
[1,2]。結(jié)果表明，霧水化學組成與局地空氣中的物質(zhì)即與局地空氣環(huán)境質(zhì)量密切相關。霧由水汽生，水汽是霧水的前體物，是霧水聚合物的單體。霧的形成需要特定的環(huán)境條件，而水汽則不需要特定條件，因此研究水汽的采樣、空氣冷凝水中可溶性化學成份與大氣環(huán)境質(zhì)量的關系很重要。降雨中的化學組成可以反映大氣環(huán)境質(zhì)量，而水汽冷凝水與降水之間具有相似的物理化學性狀，因此選擇低空水汽化學組成與降水化學組成進行相關比較，可以探討它們之間的聯(lián)系，進一步則可以探討與環(huán)境質(zhì)量的關系。
在酸雨成因的研究中，有報導用冰冷法采集空氣冷凝水
〔3〕。但該方法采樣量小，需要長時間采樣才能滿足分析方法的靈敏度要求，同時也無法計量采氣體積。本文提出了利用家用除濕機作為空氣可溶性物質(zhì)的采樣器這樣一個既簡便又適用的采集空氣冷凝水的方法。
2 研究分析方法
2.1 采樣
在廣東省中山市中心城區(qū)采集冷凝水和降水。1組樣品由同一地點的雨前、雨中和雨水3種樣品組成。
降水的采樣與樣品處理：剛剛下雨時，將一個清潔過的聚乙烯塑料盆放在約1m高的木架上，盛集一次降水全過程的雨樣。
與降雨比較的低空水汽的采樣與樣品處理：于降雨采樣點處，將除濕機置于1m高的木凳上，使進氣口也在1m的高度內(nèi)，在除濕機正上方撐開一扇直徑3m的大陽傘，以遮擋陽光直射、降塵和降雨。
在降雨前3h內(nèi)收集1個水汽樣品，在降雨全過程中收集1個水汽樣品。
將收集的水汽冷凝水與雨水分別倒入潔凈的、墊有0.45um 的混合纖維素微孔濾膜的3G沙芯玻璃漏斗中過濾，裝入300mL市售純凈水新鮮塑料空瓶中，貼好標簽，于0～8℃冷柜中保存待測定。
2.2 分析項目與設備
F
－、Cl
－、NO
2－、NO
3－、SO
42－、Na
＋、NH
4＋、K
＋、Ca
2＋、Mg
2＋ 10種陰陽離子，761 compact型離子色譜儀(瑞士萬通公司)。
pH，pHS-3D型
酸度計(成都儀器廠)。
電導率，DDS-11A型
電導率儀(
上海雷磁儀器廠)。
3 檢測結(jié)果
對8組雨前水汽、雨中水汽和雨水樣品進行分析，結(jié)果見表1。
表1雨前水汽、雨中水汽、雨水樣品中常見離子的平均值及其相關系數(shù)
|
項目類別 |
項目名稱 |
雨前水汽 |
雨中水汽 |
雨水 |
|
導電量 |
電導 率 (µs/cm ) |
34.2 |
28.5 |
123.0 |
陰離子
（mg/L） |
F－ |
0.0278 |
0.0648 |
1.00 |
|
Cl－ |
0.0731 |
0.0545 |
4.03 |
|
NO2－ |
0.398 |
0.473 |
0.0374 |
|
NO3－ |
0.377 |
0.184 |
10.6 |
|
SO42－ |
3.13 |
2.77 |
23.6 |
陽離子
（mg/L） |
Na＋ |
0.0419 |
0.033 |
1.33 |
|
NH4＋ |
1.74 |
1.60 |
4.76 |
|
K＋#p#分頁標題#e# |
0.00914 |
0.00850 |
1.05 |
|
Ca2＋ |
0.208 |
0.106 |
4.60 |
|
Mg2＋ |
0.0179 |
0.011 |
0.263 |
|
含酸量 |
H＋ |
0.0197 |
0.0132 |
0.0713 |
相關系數(shù)
γ12 |
γS-J = 0.993； A = 2.66 ； B = 3.54 ; |
|
γJ-Y = 0.992； A = 2.56； B = 4.25 |
|
γS-Y = 0.9999； A = 0.0240； B = 0.833 |
|
相關系數(shù)γ顯著性臨界值 |
γ0.05,12－2 = 0.576 |
|
|
|
|
|
|
|
分別在廣東省中山市的市區(qū)、交通道路、工業(yè)區(qū)、農(nóng)村、自然風景區(qū)等不同大氣環(huán)境功能區(qū)中，用家用除濕機采集空氣冷凝水樣品，每個地點平行取2個樣品，分析結(jié)果見表2。
表2 不同大氣環(huán)境功能區(qū)水汽樣品中常見離子的平均值（mg/L）
|
項目類別 |
項目名稱 |
城區(qū) |
交通道路 |
工業(yè)區(qū) |
農(nóng)村 |
風景區(qū) |
陰離子
|
F－ |
0.109 |
0.0345 |
0.0425 |
0.032 |
0.0253 |
|
Cl－ |
0.224 |
0.304 |
0.248 |
0.595 |
0.168 |
|
NO2－ |
0.316 |
0.573 |
0.327 |
0.103 |
0.170 |
|
NO3－ |
0.788 |
0.392 |
0.404 |
0.815 |
0.319 |
|
SO42－ |
6.98 |
2.94 |
5.77 |
3.66 |
1.57 |
陽離子
|
Na＋ |
0.0498 |
0.0915 |
0.060 |
0.113 |
0.048 |
|
NH4＋ |
1.35 |
0.677 |
0.746 |
0.711 |
0.371 |
|
K＋ |
0.0227 |
0.032 |
0.053 |
0.018 |
0.0427 |
|
Ca2＋ |
0.266 |
0.396 |
0.506 |
0.143 |
0.157 |
|
Mg2＋ |
0.017 |
0.024 |
0.023 |
0.023 |
0.013 |
于20：00**第2天早晨8：00，在廣東省中山市的城區(qū)采樣點采集夜間水汽樣品，并于第2天早晨8：30**第2天20：30采集白天水汽樣品，采樣時間12h，分析結(jié)果見表3。#p#分頁標題#e#
表3 夜間與白天城區(qū)水汽樣品中常見離子的平均值（mg/L）1)
|
項目類別 |
項目名稱 |
夜間 |
白天 |
陰離子
|
F－ |
0.255 |
0.117 |
|
Cl－ |
0.088 |
0.235 |
|
NO2－ |
0.074 |
0.214 |
|
NO3－ |
0.962 |
0.763 |
|
SO42－ |
12.7 |
6.86 |
陽離子
|
Na＋ |
0.030 |
0.036 |
|
NH4＋ |
1.51 |
1.19 |
|
K＋ |
0.032 |
0.024 |
|
Ca2＋ |
0.331 |
0.239 |
|
Mg2＋ |
0.017 |
0.011 |
1) 氣象條件：多云有陰，氣溫6～21℃，相對濕度60%～95%，東北風2級。
4 分析與討論
由表1可知，在同一地點、同一時間的雨前水汽、雨中水汽和雨水中，可溶性物質(zhì)具有相似性，其化學組成及其含量具有同步變化的性質(zhì)。雨前水汽、雨中水汽中的化學組成及其含量極其相似。
10種陰陽離子質(zhì)量濃度在水汽和降水樣品的含量明顯不同。雨前水汽中的陰離子排序是：SO
42－＞NO
2－＞NO
3－＞Cl
－＞F
－；雨水中的陰離子排序是： SO
42－＞NO
3－＞Cl
－＞F
－＞NO
2－；雨前水汽中的陽離子排序是：NH
4＋＞Ca
2＋＞Na
＋＞Mg
2＋＞K
＋；雨水中的陽離子排序是： Ca
2＋＞NH
4＋＞K
＋＞Na
＋＞Mg
2＋。
降雨前后空氣冷凝水中可溶性化學成份的對比發(fā)現(xiàn)，水汽中大部分陰陽離子的含量比雨水低1個數(shù)量級。
降雨過程中的水汽冷凝水與降雨前相比，有些化學成分下降了，而有些化學成分則增加。這說明降雨過程對空氣中污染物濃度的影響并非完全是雨水脫除過程，當高空雨水中含有污染物比較多時，也有可能有雨增作用。
由表2可知，城區(qū)樣品中檢測出的總體離子濃度**高，而風景區(qū)的總體離子濃度**低，這與城區(qū)總體污染較大有關。例如，亞硝酸根濃度，城區(qū)與工業(yè)區(qū)的含量高于風景區(qū)，農(nóng)村的含值**低，交通道路的含量**高。這可能與機動車排出的廢氣中含有氮氧化物，且亞硝酸根在大氣中的停留時間短、容易被水吸收或轉(zhuǎn)化有關。
由表3可知，白天與夜間的樣品中，各陰陽離子濃度的大小排序都有變化。氟離子與硫酸根，夜里樣品的濃度比白天樣品大1倍；亞硝酸根，白天樣品的濃度比夜間樣品大得多；硝酸根，則是夜間樣品濃度高，這也說明亞硝酸根在大氣中的停留時間短、容易被水吸收或轉(zhuǎn)化。
5 結(jié)論
空氣冷凝水與降雨的化學成份顯著相關，冷凝水中大部分陰陽離子的含量只比雨水低1個數(shù)量級。空氣冷凝水的化學成份在不同的環(huán)境功能區(qū)其濃度存在顯著差異。
6 結(jié)語
分析檢測的結(jié)果表明，空氣冷凝水與雨水的化學成份二者具有極好的相關性，利用除濕機對空氣冷凝水取樣將不受氣象條件等的影響。故將監(jiān)測低空水汽物質(zhì)的方法應用于大氣環(huán)境監(jiān)測，具有主動、及時、方便、快速、準確的特點，對促進大氣氣溶膠水溶性物質(zhì)的研究、預測和預報空氣環(huán)境質(zhì)量、了解空氣酸堿性、了解空氣腐蝕、了解室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量、空氣污染的雨除效率、酸雨和環(huán)境酸化現(xiàn)象等都有著積極的意義。但空氣冷凝水中的化學物質(zhì)的濃度比較低，必須用精密的現(xiàn)代分析方法才能測定，同時也有可能因空白背景值或操作污染帶來較大的分析誤差，作為標準采樣方法，還有許多待進一步完善之處。
7 參考文獻#p#分頁標題#e#
1 朱彬，黃玉生. 西雙版納城郊霧水化學組成分析.環(huán)境科學學報，2000，20(3)：316～321.
2李德,邵德民.上海霧天大氣污染及霧水組分研究.上海環(huán)境科學，1999,18(3):117～120.
3 簡新立.空氣冷凝水的測定及意義.環(huán)境科學與技術，1995,(2)：25～29
