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电导率加和性质及其在酸雨观测数据质量评估中的应用

汤洁 徐晓斌 杨志彪 巴金 王淑凤

汤洁, 徐晓斌, 杨志彪, 等. 电导率加和性质及其在酸雨观测数据质量评估中的应用. 应用气象学报, 2008, 19(4): 385-392..
引用本文: 汤洁, 徐晓斌, 杨志彪, 等. 电导率加和性质及其在酸雨观测数据质量评估中的应用. 应用气象学报, 2008, 19(4): 385-392.
Tang Jie, Xu Xiaobin, Yang Zhibiao, et al. The conductivity additivity of ionic components in precipitation and its application to the data evaluation of acid rain monitoring. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(4): 385-392.
Citation: Tang Jie, Xu Xiaobin, Yang Zhibiao, et al. The conductivity additivity of ionic components in precipitation and its application to the data evaluation of acid rain monitoring. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(4): 385-392.

电导率加和性质及其在酸雨观测数据质量评估中的应用

资助项目: 

国家科技基础性工作专项 2005DKA31700-04-08

国家重点基础研究发展计划项目 2005CB422202

The Conductivity Additivity of Ionic Components in Precipitation and Its Application to the Data Evaluation of Acid Rain Monitoring

  • 摘要: 大气降水中离子成分的电导率具有可加和性, 国际上已经普遍应用该原理对大气降水离子成分观测的数据质量进行分析和评估, 即所谓的相对电导率差 (conductance percent difference, CPD) 方法。该文应用CPD方法对我国4个大气本底观测站的电导率和降水离子成分数据进行了数据质量分析, 针对我国的降水电导率范围偏高等特点, 对国外推荐的CP D统计检验指标的适用性进行了讨论, 指出在我国应用CPD方法时宜采取pH值分组的方式, 并根据这种分组方式的统计分析, 估计4个大气本底观测站的部分pH值观测数据可能存在-0.05左右的测量误差。该文还依据降水中离子成分电导率的可加和性原理, 提出K-pH不等式方法, 可以用于中国气象局酸雨观测站网的pH值和电导率数据的现场校验和数据质量的分析评估。应用K-pH不等式方法对观测数据进行现场质量检验时, 对pH值小于5.0范围的酸性降水效果尤其显著。应用K-pH不等式方法对1992—2005年间全国酸雨观测站观测数据的统计分析显示, 部分酸雨观测站的pH值测量数据可能存在-0.1~-0.3左右的系统性负偏差。
  • 图  1  实测电导率与计算电导率K H++K OH-的比较

    Fig. 1  The comparison of the measured conductivity with calculated K H++K OH-

    图  2  不同pH值范围条件下CPD值的频率分布

    (方点为统计数据, 实线为拟合的高斯分布曲线) (a) pH≤4.0, (b) 4.05.6, (d) 全部数据

    Fig. 2  The distribution of CPD values in different pH ranges

    (solid squares denote the statistical values, and curves denote the regressed normal distributions )(a) pH≤4.0, (b)4.05.6, (d) all data

    图  3  实测电导率和K H++K OH-的差值分布随pH值的变化

    (竖线表示中心90%的数据分布范围, 方框表示中心50%的数据分布范围, 中间横线表示中值)

    Fig. 3  The differences of measured conductivities with K H++K OH- in different pH values

    (vertical lines denote the ranges of central 90% data, the squares denote the ranges of central 50% data, the bars denote medians)

    表  1  大气降水中主要离子的当量电导率*(单位: S·cm2·eq-1)

    Table  1  The mole conductance of major ions in precipitation (unit:S·cm2·eq-1)

    表  2  最大允许CPD值[1-2]

    Table  2  The acceptable CPD values suggested by different agencies[1-2]

    表  3  不同pH值时的K H+, KOH-K H++KOH-(单位: μS·cm-1)

    Table  3  The calculated K H+, K OH- and K H++K OH-in solutions with different pH (unit:μ S·cm-1)

    表  4  pH值测量误差ΔpH导致K H++K OH- (单位: μ S·cm-1) 计算偏差的变化

    Table  4  The error of calculated K H++K OH-(unit:μ S·cm-1) due to pH measurement error ΔpH

    表  5  4个大气本底站CPD值的统计分析 (单位:%)

    Table  5  The statistics of the CPD values for 4 stations (unit:%)

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    [5] 丁国安, 徐晓斌, 王淑凤等.中国气象局酸雨网基本资料数据集及初步分析.应用气象学报, 2004, 15(增刊):85-94. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YYQX2004S1012.htm
    [6] 中国气象局.中国灾害性天气气候图集 (1961-2006年).北京:气象出版社, 2007.
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    [8] 中国气象局.酸雨观测业务规范.北京:气象出版社, 2005.
    [9] 傅彩献, 沈文霞, 姚天扬.物理化学 (第四版).北京:高等教育出版社, 1990.
    [10] 斯塔克, 华莱士.化学数据手册.杨厚昌, 译.北京:石油工业出版社, 1980.
    [11] 汤洁, 杨志彪.OSMAR酸雨观测站数据录入软件 (第2.0.5版).中国气象局, 2006.
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    [13] 王文兴, 丁国安.中国降水酸度和离子浓度的时空分布.环境科学研究, 1997, 10(2):1-7. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HJKX702.000.htm
    [14] 唐孝炎, 张远航, 邵敏.大气环境化学 (第二版).北京:高等教育出版社, 2006.
    [15] 汤洁, 程红兵, 于晓岚, 等.全国酸雨观测网未知水样考核结果的统计分析.气象, 2007, 33(12):75-82. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXX200712012.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-07-05
  • 修回日期:  2008-05-07
  • 刊出日期:  2008-08-31

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