上海市大气降水中7Be和210Pb浓度特征及控制因素分析

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7Be、210Pb等放射性核素,被广泛应用于区域及全球物质传输途径示踪的研究中。本研究采集上海市从2009年8月到2010年10月的51场大气降水样品,分析单次降水事件中7Be和210Pb的含量和湿沉降通量变化特征以及季节变化特征,并利用相关性分析、主成分分析以及气团后向轨迹模型等方法分析控制上海市大气降水中7Be、210Pb的因子。通过上述研究,可以得到以下结论:1.上海市单次降水事件中7Be的浓度变化范围为0.21-5.99Bq/L、210Pb浓度的变化范围为0.01-0.90Bq/L。同时7Be和210Pb的月均浓度具有明显的季节变化特征:7Be的浓度高值出现在冬季,夏季浓度最低;210Pb浓度高值出现在秋、冬季节,夏季浓度最低;7Be/210Pb高值主要出现在春、秋季节。2.7Be、210Pb沉降通量与降水量有一定相关性,而单次降水事件7Be和210Pb浓度与降水量并没有很好的相关性,这可能是由于7Be和210Pb浓度受到沉降量与降水量综合影响,降水量增大时,对核素的浓度起到了稀释作用,反而使得7Be和21oPb的浓度降低。并且7Be和210Pb沉降通量存在着较好的相关性,指示7Be、210Pb沉降路径有着较好的一致性,而7Be和210Pb浓度相关性要明显低于沉降通量相关性。3.上海市大气降水常量离子体积加权月平均浓度从小到大依次为:S042->Ca2+>NH4+>N03->Mg2+>Cl->K+>Na+>F->Br-,阴阳离子浓度冬季最高,夏季最低。溶解态金属元素全年平均浓度从小到大依次为:Zn> Fe> Sr> Cu> Ni,溶解态金属浓度有明显的季节变化,大致表现出春冬季含量明显高于夏秋季,高值出现在冬季,秋季达到最低值。4.中子月平均强度的变化趋势与大气降水中7Be的月均浓度变化趋势对应良好,但是太阳黑子数与7Be浓度没有明显的相关关系,可能由于监测时间远小于一个太阳周期,不能很好地反映二者的对应关系。5.使用HYSPLIT后向轨迹模型模拟上海地区冬夏两个季节的降水的水汽来源,结果显示:冬季高纬度大陆高空气团对于上海市降雨影响较大,夏季低纬度海洋低空和高空气团对于上海市降雨影响较大。冬季降水中高含量的7Be与高纬度大陆高空气团对入侵有较好对应,夏季降水中低含量的7Be与低纬度海洋气团对入侵有较好对应,表明不同性质的气团入侵可能是影响上海市降水中7Be含量变化的主要原因,210Pb含量变化可能是受到气团和气温的共同作用的结果。
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