邵武市降水酸雨現(xiàn)狀及成因分析

張素芬

（福建省邵武市環(huán)境監(jiān)測(cè)站 福建邵武 354000）

酸雨是pH 值小于5.60 的雨、雪、冰、雹等形式降水。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質(zhì)造成的，酸雨只是極大的危害性。酸雨影響破壞生態(tài)系統(tǒng)，使湖泊、河流酸化，影響?hù)~(yú)類(lèi)和其它水生生物生長(zhǎng)，它使土壤酸化，損害森林和許多農(nóng)作物，它還破壞建筑物，加速金屬的腐蝕，酸度過(guò)強(qiáng)的雨能刺激人眼和皮膚，酸雨污染危害的范圍和程度已經(jīng)引起人們高度關(guān)注，酸雨監(jiān)測(cè)對(duì)于研究酸雨的類(lèi)型成因及防治具有重要的意義。

1 布點(diǎn)、采樣和分析

1.1 點(diǎn)位設(shè)置

按照中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 165-2004)技術(shù)要求，結(jié)合邵武市人口數(shù)量實(shí)際情況設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，即市環(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)大樓（城區(qū)監(jiān)控點(diǎn)）。

1.2 采樣

根據(jù)《酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HT/T 165-2004)要求采用自動(dòng)采樣器采樣。

采樣時(shí)間和頻率：下雨時(shí)，每24h 采樣一次。若一天中有幾次降雨（雪）過(guò)程，可合并為一個(gè)樣品測(cè)定；若遇連續(xù)幾天降雨（雪），則將上午9:00 至次日上午9:00 的降雨（雪）視為一個(gè)樣品，監(jiān)測(cè)頻率逢雨必測(cè)。

1.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及分析方法

pH：電極法（WTW730 型pH 酸度計(jì)）

SO42-、NO3-、Cl-、F-：離子色譜法（ICS-1500 型離子色譜儀）

Na+、NH4+、Mg2+、Ca2+:離子色譜法（ICS-1500 型離子色譜儀）

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

pH 值平均值計(jì)算采用氫離子濃度雨量加權(quán)法，離子均值的計(jì)算采用雨量加權(quán)法。

2 邵武市降水酸雨現(xiàn)狀及特征

2.1 酸雨現(xiàn)狀

邵武市區(qū)2007~2013 年降水監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。七年共采集降水樣品786 個(gè)，其中酸雨樣品527 個(gè)，酸雨頻率為67.0%，酸雨量占采集雨量的68.3%；降水pH 最小值為3.45，最大值為7.55；降水pH 年均值的變化范圍為4.41~4.84,均＜5.6 表明邵武市區(qū)的降水以酸性居多，酸雨污染較為嚴(yán)重。

表1 邵武市區(qū)2007~2013 年酸雨頻率和pH 值

2.2 酸雨的時(shí)間分布特征

將2007~2013 年的酸雨出現(xiàn)頻率按月進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 2007~2013 年邵武市各月酸雨頻率分布

結(jié)果表明：酸雨頻率出現(xiàn)較高的是在1~4 月，達(dá)70%以上，酸雨頻率最低的是7 月份，為46.2%，其余幾個(gè)月的酸雨頻率處于51.7%~65.9%。

邵武市將全年12 個(gè)月按實(shí)際氣溫劃分為春季2~5 月，夏季6~8 月，秋季9~11 月，冬季12~1 月。將2007~2013 年降水酸度指標(biāo)按季統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表2，圖2）。

表2 2007~2013 年邵武市區(qū)降水酸度按季統(tǒng)計(jì)結(jié)果pH 值（無(wú)量綱）

圖2 2007~2013 年邵武市酸雨頻率季節(jié)變化趨勢(shì)

結(jié)果表明：雨水越多，酸雨頻率越高。春季是邵武市雨水較為充足的季節(jié)，春季的降水酸化也較嚴(yán)重，春季的酸雨頻率最高達(dá)到91.1%；夏季的雨水較少，降水的質(zhì)量也明顯好轉(zhuǎn)，酸雨頻率最低為43.5%。

2007~2013 年春季降水酸雨頻率為77.0%，冬季酸雨頻率為76.1%，夏、秋季雨水相對(duì)較少，夏、秋季酸雨頻率分別為50.5%，58.9%，酸雨頻率隨季節(jié)變化為：春季＞冬季＞秋季＞夏季；2007~2013 年春季降水pH 值范圍3.45~6.82，pH 均值為4.49；夏季降水pH 值范圍：3.89~7.54，pH 均值為4.86；秋季降水pH 值范圍：3.86~6.38，pH 均值為4.74；冬季降水pH 值范圍：3.76~6.16，pH 均值為4.52。夏季pH 均值相對(duì)較高，降水pH 值隨季節(jié)變化為春季＜冬季＜秋季＜夏季。2007~2013 年最低pH 值為3.45，出現(xiàn)在2007 年3 月10 日，一般春季往往連續(xù)降水，降水量大，降水時(shí)間長(zhǎng)，出現(xiàn)酸雨的機(jī)會(huì)也多，且隨降水時(shí)間的增加，pH 保持低值，可以連續(xù)數(shù)天出現(xiàn)酸雨，如表3。

表3 2007 年3 月5-12 日降水pH 值

2.3 降水的化學(xué)成分組成

2013 年1~12 月邵武市降水中的離子組分統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4，結(jié)果表明降水中陰離子主要成分是SO42-、NO3-、Cl-和F-分別占陰離子總數(shù)的53.4%、19.7%、3.66%和0.98%；降水中含量相對(duì)較高的陽(yáng)離子主要是Ca2+和NH4+分別為10.8%、4.57%，而Na+、K+、Mg2+分別為3.01%、2.57%、1.37%。上述結(jié)果顯示SO42-、NO3-、Ca2+和NH4+是決定邵武市區(qū)降水酸度的關(guān)鍵因素。其中SO42-與NO3-是降水化學(xué)組成中比重最大的陰離子，而2013 年1~12 月（9 月無(wú)降水）SO42-和NO3-之比分別為2.87、3.55、1.67、2.07、3.36、1.84、3.26、2.72、1.45、4.64、7.97，即SO42-與NO3-之比值范圍是1.45:1-7.97:1 范圍內(nèi)，表明SO42-是降水酸度的主要貢獻(xiàn)者，而NO3-對(duì)降水酸度也有一定的貢獻(xiàn)。

表4 邵武市2013 年降水的化學(xué)組成（mg/L)

3 酸雨成因分析

3.1 酸雨的形成機(jī)制

酸雨形成是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，主要是人為排放的SO2和NOX轉(zhuǎn)化生成H2SO4和HNO3過(guò)程。

大氣中的SO2通過(guò)其自身的氧化氣相或液相反應(yīng)，能生成H2SO4，它們的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程十分復(fù)雜。大氣顆粒物中的鐵、銅、鎂等是成酸反應(yīng)的催化劑，大氣光化學(xué)反應(yīng)生成的臭氧和過(guò)氧化氫等又是SO2氧化的氧化劑，而SO2也可直接被氧化生成SO3后溶于水生成H2SO4；SO3直接與水蒸氣生成H2SO4。氮的氧化物在大氣中的一些微粒催化下發(fā)生反應(yīng)，和水蒸氣結(jié)合生成HNO3。

3.2 酸雨的成因分析

3.2.1 大氣顆粒物對(duì)酸雨形成的影響

進(jìn)入大氣中顆粒物的堿性物質(zhì)含量越高，對(duì)酸性降水中和緩沖能力越強(qiáng)。大氣中的顆粒物40%~60%來(lái)自土壤，酸雨的形成與土壤的酸堿性有關(guān)，邵武市的土壤以紅壤為主，紅壤呈酸性。當(dāng)降水遇到大氣中的顆粒物時(shí)，加重了雨水的酸化，所以我市酸性土壤也是促使酸雨形成的重要因素之一。

3.2.2 排放源及排放特征對(duì)酸雨形成的影響

雨水中SO42-和NO3-主要來(lái)自工業(yè)和交通污染；雖然近幾年來(lái)，通過(guò)總量減排不斷推進(jìn)，SO2排放量明顯減少，但大氣中SO2含量和酸雨的趨勢(shì)并沒(méi)有顯著減少，說(shuō)明邵武市酸雨形成的原因較復(fù)雜，雖然降水酸雨的主要成分硫酸是由人為排放的二氧化硫轉(zhuǎn)化而成，但它們可以是當(dāng)?shù)嘏欧?，也可以從遠(yuǎn)距離遷移而來(lái)，另一方面，汽車(chē)氣體尾氣排放的NOX對(duì)酸雨形成有一定的貢獻(xiàn)，因此在減輕SO2污染的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)NOX污染的控制。

4 酸雨防治對(duì)策及建議

4.1 調(diào)查產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。淘汰能耗高、污染重的落后生產(chǎn)工藝和設(shè)備，推廣高效節(jié)能的清潔生產(chǎn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)和推廣使用清潔能源，優(yōu)化能源質(zhì)量，提高能源利用效率。

4.2 加強(qiáng)大氣污染防治，嚴(yán)格控制大氣污染物排放。按照國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)，嚴(yán)格控制SO2排放，政府和環(huán)保部門(mén)應(yīng)采取資金扶持、技術(shù)指導(dǎo)等措施，支持鼓勵(lì)企業(yè)在生產(chǎn)使用低硫煤、脫硫煤，采取煙氣脫硫、脫氮等技術(shù)來(lái)減少SO2等工業(yè)廢氣的排放，同時(shí)控制汽車(chē)尾氣的污染推廣使用液化天然氣能源的節(jié)能環(huán)保型氣車(chē)，改造城市道路及時(shí)疏導(dǎo)交通，控制城區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)持有量，減少NOX的排放量。

4.3 加強(qiáng)邵武市綠化建設(shè)，在工業(yè)園區(qū)有針對(duì)性地栽種一些對(duì)SO2有吸收能力的植物，如垂山楂、洋槐、云杉、桃樹(shù)等，以發(fā)揮植物凈化作用。

[1]酸雨手冊(cè)[美]F.A.雷科德，著.1986.

[2]酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（HJ/T165-2004).

[3]空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法（第四版增補(bǔ)版）.

[4]上海酸雨變化及對(duì)策.云南地理環(huán)境研究,2004.