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城市大气污染随着城市化进程的加深而日益严重,严重威胁着人类健康,已经成为全球性的环境问题。大气污染物种类众多,颗粒物和有机污染物就是其中的代表。湿沉降是去除大气中污染物的重要途径之一。污染物在湿沉降中的浓度不仅反映大气污染程度,也预示着其被去除的效果。广州处于珠江三角洲的中心地区,是中国经济发展最迅速的城市之一。由于快速的城市化进程和剧增的人口数量,广州逐渐转变为珠三角都市圈的核心,同时大量的污染物被释放到大气中。由于位于东亚季风区,广州的降雨量充沛并且存在明显的季节性差异,为研究湿沉降去除污染物的模式提供了一个良好的平台。此外,第16届亚运会、第10届亚残会分别于2010年11、12月在广州召开,在此期间,广州市政府为改善空气质量,采取了一系列控制措施。因此,本研究选取了广州作为研究区域,采集了2010年全年的雨水样品(157个)、干沉降样品(每月1个共12个)和部分气溶胶样品(59个),并分析其中的颗粒物、有机碳、多环芳烃、多溴联苯醚、滴滴涕和六六六;同时计算了污染物的大气干、湿沉降通量以及冲刷率,以此研究湿沉降对污染物质的去除效果,评估人为活动,如人工消雨、污染物减排措施对改善空气质量的有效性。 研究表明,湿沉降中颗粒物(PM)、颗粒相有机碳(POC)、溶解相有机碳(DOC)的浓度范围(平均值)分别是0.74-420(8.1)、0.16-40(1.3)和0.34-6.9(1.4) mg L-1。湿沉降中15种多环芳烃(16种美国环保局优控的多环芳烃除去萘,Σ15PAH)浓度之和范围和平均值分别是39-1580和170 ng L-1。多环芳烃浓度水平相比前人2005年在广州采集的浓度略低,可能暗示本地区能源消费模式的转变。当降雨强度为0-4.5 mm h-1时,污染物的雨水冲刷率与其存在负相关关系。颗粒物和多环芳烃在广州市总干、湿沉降年通量分别为349 m-2yr-1和6.0×102μg m-2yr-1,其中分别有50%和57%来自湿沉降贡献。颗粒物、多环芳烃的湿沉降去除效果(monthly capacity for removal,简称CR,定义为湿沉降通量除以总沉降通量)差异很大,在旱季(1-3月、10-12月)数值较低,在雨季(4-9月)数值较高。研究发现PM10的空气质量指数(air quality index,简称AQI)分别与颗粒物、多环芳烃的CR值负相关,暗示相比于雨季,在旱季为改善空气质量,更需要严格控制人为污染源的排放。亚运期间的人工消雨使得湿沉降的去除效果降低,表现为在11月有较高的AQI值,如果没有人工消雨,该月的AQI值将稍微降低。 湿沉降中ΣPBDE(定义为21种多溴联苯醚同系物之和)和BDE-209浓度范围(平均值)分别是0.11-640(23)和0.071-420(20) ng L-1。根据条件推断树结果,PM的浓度是影响湿沉降中多溴联苯醚浓度的最重要因素。2010年第一季度(1-3月)ΣPBDE的干、湿沉降通量之和(1.4(±1.2)×104 ng m-2 quarter-1)与第四季度(10-12月)的值(1.3(±0.46)×104 ng m-2 quarter-1)没有显著性的差别,这表明在亚运会和亚残会召开期间(2010年11、12月),污染源的控制措施对减少大气中多溴联苯醚的排放可能没有效果。另外,多溴联苯醚冲刷率(平均值的范围:1.9×104(BDE-66)-2.5×105(BDE-209),同样与降雨强度(0-4.5 mm h-1)存在显著性的负相关关系,且亚运期间的人工消雨同样也降低了湿沉降对大气中多溴联苯醚的去除效果。 湿沉降中ΣDDT(p,p-DDT、o,p-DDT、p,p-DDD、o,p-DDD、p,p-DDE、o,p-DDE和p,p-DDMU之和)和ΣHCH(α-HCH、β-HCH、γ-HCH和δ-HCH之和)浓度范围(平均值)分别是0.03-78(3.7)和0.02-150(6.0) ng L-1。部分雨季样品中DDT/(DDD+DDE)比值大于1,指示湿沉降中滴滴涕有新输入源,这可能是由于雨季的夏季风将沿海地区大气中来自防污漆的滴滴涕携带到城市地区。与PBDEs的结果相似,2010年第一季度ΣDDT的干、湿沉降通量之和(1.9(±1.8)×103 ng m-2 quarter-1)与第四季度(1.2(±0.38)×103 ng m-2 quarter-1)没有显著性的差别,这说明亚运会、亚残会召开期间,污染源的控制措施不能有效减少滴滴涕向大气中的排放。但是ΣHCH在第一季度干、湿沉降通量之和(2.7(±1.3)×103 ng m2 quarter-1)显著高于第四季度(8.3(±2.0)×104 ngm-2 quarter-1);表明亚运期间对农药施用类型的严格控制可以有效降低六六六向大气中的输入。