東川地區(qū)酸雨污染特征及控制對策

東川地區(qū)酸雨污染特征及控制對策

安成花

(東川區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，昆明 東川 654100)

摘要：對東川酸雨污染的水平、變化特征、污染趨勢、酸雨組成權(quán)重、與氣象的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析研究。結(jié)果顯示：東川地區(qū)存在不同程度的酸雨污染，冶煉廠硫排放是造成該區(qū)域酸雨的主要成因。提出東川區(qū)酸雨控制的主要對策措施。

關(guān)鍵詞：酸雨；污染；特征；成因；防治；措施；東川

收稿日期：2014-05-26

中圖分類號：X517文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

東川區(qū)位于云南高原昆明北部，地理坐標(biāo)：東經(jīng)102°48′～103°19′，北緯25°47′～26°33′。轄區(qū)地形陡峻，南高北低，屬典型的河谷地帶。南北長84.6km，東西寬51.2km。

受大氣環(huán)流形勢和地貌的影響，東川區(qū)氣候具有垂直分帶明顯、降水集中等特點(diǎn)。東川區(qū)所處緯度較低，其地帶氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，11月至次年4月主要受西南風(fēng)支流控制，天氣晴朗，日照充足，降水少，降水僅占全年的12%左右，為干季；5至10月受來自印度洋、太平洋暖濕氣流的影響，降雨集中，占全年降水量的80%左右，為雨季。雨季中又以6—8月降水更集中，3個月降水量占全年的54%～59%。 轄區(qū)全年年均降雨量656.2 mm。

酸雨[1]指pH值低于5.6的大氣降水，包括酸雨、雪、霧和露。目前酸雨已成為全球性的環(huán)境問題[2]。我國南方地區(qū)酸雨發(fā)生的頻率較高，主要集中在廣西、四川及云南的一些區(qū)域。酸雨污染危害人群健康[3～4]，腐蝕建筑物，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，已成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。東川是全國著名的銅都，自漢代以來就開始開采冶煉銅礦。目前轄區(qū)內(nèi)主要工業(yè)類型為有色冶金、化工及有色冶金礦的采選，有企業(yè)數(shù)十家，經(jīng)調(diào)查每天有大量的含硫、含氮污染物向空氣環(huán)境排放。本文以東川酸雨污染為研究對象，進(jìn)行了酸雨成分和成因，酸雨污染的水平、變化特征、污染趨勢，酸雨組成、權(quán)重、氣象的關(guān)聯(lián)性等分析研究。

1材料與方法

2污染源排放狀況

“十一五”期間，東川的工業(yè)廢氣排放量不斷增加，經(jīng)統(tǒng)計2009年東川工業(yè)廢氣排放量增至894272萬Nm3(表1)，二氧化硫、二氧化氮排放量分別為3848.88t、2105.56t，二氧化硫、二氧化氮較2007年快速增長，增長率高達(dá)400%以上。2007年東川區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量中二氧化硫日均值最高濃度為0.435mg/m3，年均值為0.067 mg/m3，年均值超GB3095-1996《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)。

3酸雨污染現(xiàn)狀分析

3.1降水量變化

東川為高原地區(qū)金沙江流域的干熱河谷，區(qū)內(nèi)年平均氣溫30℃以上，從圖1可看出，東川區(qū)降水量最高值出現(xiàn)在2008年，為841.0 mm，降水量最低年份是2009年，為428.4mm，東川屬少雨地區(qū)。

3.2酸雨年際變化

2006—2013年，東川區(qū)降水pH均值范圍為4.42～6.51，其中2006年pH值最低為4.42，8年的pH均值為5.00，近5年pH均值為5.45，降雨酸度總體較強(qiáng)；酸雨頻率為0%～48%，平均酸雨頻率17%，近5年平均酸雨頻率10%。酸雨量占總雨量的比例為0%～54%，僅有2011年、2013年東川區(qū)未出現(xiàn)酸雨(圖2)。

表1　東川區(qū)2006—2010年工業(yè)廢氣排放與空氣質(zhì)量統(tǒng)計

3.3酸雨月變化

經(jīng)分析統(tǒng)計，酸雨出現(xiàn)率最多的月份是2月，其次是9月，11月及12月尚未出現(xiàn)酸雨。降水酸度和酸雨頻率的變化圖顯示(圖3)，降水pH值較高時，酸雨出現(xiàn)頻率較低。

3.4降水成分分析

表2　東川區(qū)2006—2013年降水離子組成　(mg/L)

3.5降水強(qiáng)度對酸度的影響分析

從酸雨的形成過程來看，雨水要經(jīng)歷云中酸化和云下洗脫酸化兩個過程，降雨對致酸性污染氣體以及顆粒物的吸收清除作用與降雨量、持續(xù)時間和強(qiáng)度有一定關(guān)聯(lián)性。

為了了解降雨強(qiáng)度對酸度的影響，對2006—2013年466個樣品出現(xiàn)的78個酸雨數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計，將雨量分為5個等級：0～10、10～25、25～50、50～100mm/d，分別代表小雨、中雨、大雨、暴雨。酸度以pH值為5.6、5.0、4.5、4.0分類統(tǒng)計。統(tǒng)計結(jié)果表明(表3)，東川區(qū)大雨、中雨的酸雨發(fā)生概率要高于小雨酸雨發(fā)生率，大雨、中雨強(qiáng)酸度(pH值<4.5)降雨率10%，高于小雨強(qiáng)酸度(pH值<4.5)降雨率6%。

4降水酸度變化趨勢分析

為了研究東川轄區(qū)酸雨的發(fā)展變化趨勢，將近5年的酸雨監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用spearman秩相關(guān)模型來定量分析轄區(qū)酸雨的變化與發(fā)展，當(dāng)spearman秩相關(guān)系數(shù)Rs>臨界值Wp時，表明變化趨勢有顯著意義，Rs為負(fù)值時，表明為有下降趨勢。

式中：Di=Xi-Yi，Rs為秩相關(guān)系數(shù)；Xi為污染物從小到大的排列序號 ；Yi為時間排列序號；N為時間周期。

經(jīng)統(tǒng)計分析，2006—2013年東川地區(qū)年均降水酸度數(shù)據(jù)的秩相關(guān)系數(shù)Rs=-0.095<0，|Rs|

表3　降水量與酸度監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計表

5防治對策

酸雨的形成和發(fā)展是一個逐步積累和漸進(jìn)的過程，當(dāng)大氣環(huán)境容量被消耗殆盡時，酸雨造成的生態(tài)危害就會顯現(xiàn)出來。這些特點(diǎn)決定了控制酸雨污染必須采取預(yù)防為主、總量控制的對策。

隨著地方經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民的生活水平也在不斷提高。當(dāng)前東川區(qū)的居民生活用能主要以電能、較為清潔的液化氣，替代了原來的燃煤，所以生活源對環(huán)境的影響幾乎可以忽略。酸雨的主要污染來源為工業(yè)源。

5.1采取總量控制措施減少酸雨發(fā)生率

防治酸雨最根本的措施是減少致酸物質(zhì)的排放[7]。應(yīng)根據(jù)本區(qū)域大氣中致酸物質(zhì)的環(huán)境容量[8]，評估污染物排放對于本區(qū)域降水的影響和環(huán)境對酸沉降的敏感程度，來確定本區(qū)域致酸物質(zhì)的排放總量，并對不同削減方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，篩選經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行的削減方案，進(jìn)而將其落實到主要污染源，以減少酸雨的發(fā)生率。

5.2加強(qiáng)環(huán)保監(jiān)督管理，減少致酸物質(zhì)的排放量

加強(qiáng)燃煤二氧化硫排放企業(yè)的監(jiān)督管理[8]，促使企業(yè)積極采取新技術(shù)，安裝除污、脫硫效果好的環(huán)保設(shè)施，對二氧化硫排放長期不達(dá)標(biāo)的企業(yè)實行關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、遷，確保二氧化硫穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。對新、改、擴(kuò)建項目，區(qū)環(huán)保局要嚴(yán)格把關(guān)，始終堅持“增產(chǎn)不增污、以新帶老、總量控制”的原則，確保區(qū)域二氧化硫排放總量控制在允許指標(biāo)范圍內(nèi)。

東川區(qū)二氧化硫大部分來源于有色金屬冶煉業(yè)?！笆濉逼陂g，東川區(qū)加大了環(huán)境執(zhí)法力度，有效控制了工業(yè)源污染物的排放，污染減排工作取得了成效。2010年以來先后拆除了4家設(shè)備落后的冶煉爐，并對2家冶煉企業(yè)進(jìn)行技改，這一系列整改項目的完成，使東川區(qū)環(huán)境空氣質(zhì)量得到了有效改善，東川區(qū)酸雨發(fā)生率也在逐步減少。

5.3完善致酸物質(zhì)排放企業(yè)的監(jiān)控體系

加強(qiáng)對大氣污染的監(jiān)測，建立大氣及酸雨自動監(jiān)測系統(tǒng)、酸備網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使環(huán)境管理者能隨時跟蹤大氣中的二氧化硫和氮氧化物濃度及時空分布情況，了解酸雨狀況，以便采取相應(yīng)措施。對未安裝在線監(jiān)測的二氧化硫年排放量達(dá)4t以上的排放源，應(yīng)增大監(jiān)督性監(jiān)測頻次，建立原料、燃料中硫含量監(jiān)管制度，采用含硫量低的優(yōu)質(zhì)煤，推廣型煤，重視新型燃燒技術(shù)。

6結(jié)語

(1)經(jīng)分析統(tǒng)計，酸雨出現(xiàn)率最多在2月份，其次是在9月份，11月及12月份尚未出現(xiàn)酸雨，降水pH值較高時，酸雨出現(xiàn)頻率較低。

(2)2006—2013年，東川區(qū)降水pH均值范圍為4.42～6.51，其中2006年pH值最低為4.42。近5年pH均值為5.45，降雨酸度總體較強(qiáng)，酸雨頻率為0%～48%，平均酸雨頻率為17%。酸雨量占總雨量的比例為0%～54%，僅有2011年、2013年未出現(xiàn)酸雨，秩相關(guān)模型預(yù)測結(jié)果表明東川出現(xiàn)酸雨呈現(xiàn)減緩下降趨勢。

(4)降水強(qiáng)度對雨水酸度的影響分析結(jié)果顯示，東川區(qū)大雨、中雨的酸雨發(fā)生概率要高于小雨酸雨發(fā)生率，大雨、中雨強(qiáng)酸度(pH值<4.5)降雨率10%，高于小雨強(qiáng)酸度(pH值<4.5)降雨率6%。

(5)經(jīng)分析，東川地區(qū)酸雨主要來源于周邊冶金、化工企業(yè)的含硫污染物的排放。因此，控源減污是控制轄區(qū)大氣酸雨發(fā)生的根本措施。根據(jù)本區(qū)域大氣中致酸物質(zhì)的環(huán)境容量，評估污染物排放對于本區(qū)域降水的影響和環(huán)境對酸沉降的敏感程度，來確定本區(qū)域致酸物質(zhì)的排放總量，采取各種有效的技術(shù)方法和工程措施，加強(qiáng)監(jiān)督管理，可有效控制酸雨的發(fā)生。

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Acid Rain and Its Control in Dongchuan

AN Cheng-hua

(Dongchuan Environmental Monitoring Station,Dongchuan Kunming 654100 China)

Abstract：The pollution level,changes,pollution trend,components weights,and the relationship with meteorology of acid rain in Dongchuan were studied.The results showed that acid rain pollution occurred in Dongchuan from time to time.Sulfur emissions from smelting plants were the major sources.The countermeasures were pointed out to control acid rain.

Key words： acid rain;pollution;characteristics;origin;control;countermeasures;Dongchuan