吉安市大氣降水酸雨形成調(diào)查和成因分析

賀輝星

（吉安市環(huán)境監(jiān)測站，江西吉安343000）

吉安市大氣降水酸雨形成調(diào)查和成因分析

賀輝星

（吉安市環(huán)境監(jiān)測站，江西吉安343000）

通過對吉安市近年來降水中pH和相關離子成分監(jiān)測數(shù)據(jù)的研究，分析了吉安市降水酸雨現(xiàn)狀及影響降水酸雨因素，提出了改善降水質(zhì)量的措施。

降水酸雨；成因分析；措施

酸雨是指因空氣污染而造成的酸性降水，降水變酸雨主要是人類生產(chǎn)和生活過程中（如工業(yè)、生活和交通）消耗化石燃料等產(chǎn)生和排放的酸性化合物引起的，酸性化合物包括硫氧化合物（S02）、氮氧化物（NOX）、以及揮發(fā)性有機化合物（VOC）。排放的S02、NOX及VOC在大氣輸送過程中，在光的作用下，發(fā)生復雜的光化學和熱化學反應，物質(zhì)的存在形態(tài)不斷地從低氧化態(tài)轉(zhuǎn)化為高氧化態(tài)，大氣的氧化性逐漸增強，由S02轉(zhuǎn)化為硫酸（H2S04），NOX轉(zhuǎn)化為硝酸（HNO3），VOC轉(zhuǎn)化為有機酸。酸雨形成是一個十分復雜過程，涉及大氣中氧化劑、太陽光、酸性和堿性物質(zhì)，包括污染源的排放、大氣輸送、大氣氣相化學轉(zhuǎn)化、云雨化學轉(zhuǎn)化和大氣沉降等過程。

吉安市大氣降水酸化比較嚴重，酸雨頻率高，屬國家酸雨控制區(qū)之一。吉安市大氣中降水pH及相關離子成分監(jiān)測，自20世紀八十年以來吉安市環(huán)境監(jiān)測站一直進行了例行監(jiān)測。本文將通過近年來大氣降水pH及相關離子成分的監(jiān)測處理統(tǒng)計處理，分析和研究吉安市大氣降水酸性現(xiàn)狀、降水化學特征以及形成酸雨的主要成因，為大氣降水酸雨防治提供理論依據(jù)和決策支持。

1 降水監(jiān)測點位和監(jiān)測方法

1.1 監(jiān)測點位

吉安市降水監(jiān)測設點2個：一個設點于吉安市環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測大樓（城區(qū)），另一個設點于樟山鎮(zhèn)赤塘小學教學樓（郊區(qū)）。

1.2 采樣、監(jiān)測項目和分析方法

采樣器及采樣方法按照《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》要求。

監(jiān)測項目和分析方法：pH—電極法；電導率—電極法；（SO42-）—離子色譜法；（CL-）—離子色譜法；（NO3-）—離子色譜法；（F-）—離子選擇電極法；（NH4+）—納氏試劑比色法；鉀、鈉、鈣、鎂（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）—原子吸收分光光度法。

1.3 評價標準和方法

降水評價標準：pH小于5.6的降水即為酸雨；酸雨頻率為pH小于5.6的降水次數(shù)占總降水次數(shù)的百分比。

pH=-log[H+]

pH平均=-log[H+]平均

[H+]平均=∑（[H+]×Vi）/∑Vi

其中，[H+]為氫離子的當量濃度；Vi為每次樣品的降水量（mm）。

2 結果與分析

2.1 相關離子監(jiān)測結果

根據(jù)吉安市2011-2014年對城區(qū)和農(nóng)村2個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)加權計算統(tǒng)計，2011-2014年吉安市降水pH值范圍、出現(xiàn)酸雨及頻率統(tǒng)計情況見表1和圖1，2011-2014年吉安市降水中相關離子監(jiān)測統(tǒng)計情況見表2。

圖1 2011-2014江西省年吉安市降水pH酸雨頻率圖

表1 2011-2014年江西省吉安市降水pH酸雨頻率統(tǒng)計情況

表2 2011-2014年江西省吉安市降水中相關離子監(jiān)測統(tǒng)計情況（mg/L）

2.2 吉安市降水酸雨基本情況

2011-2014年吉安市降水的pH變化情況如圖2所示。

從圖2可知，2011-2014年吉安市降水的pH值各年最低值范圍為3.43～3.72，降水的pH各年平均值范圍4.50～4.95，降水出現(xiàn)酸雨的頻率為51.2%～79.2%，酸雨占總降水量比例49.2%～79.7%，吉安市的降水pH均值總體逐年提高，降水出現(xiàn)的頻率總體逐年下降，酸雨占降水量比例總體逐年減少。因此，降水質(zhì)量呈現(xiàn)出逐年好轉(zhuǎn)態(tài)勢。

圖2 2011-2014年江西省吉安市降水的pH變化圖

2.3 吉安市降水中酸雨月、季出現(xiàn)頻率情況

吉安市2011-2014年降水監(jiān)測數(shù)據(jù)按月和季度進行統(tǒng)計，其統(tǒng)計結果見表3、4和圖3。2011-2014年中，2012年1、2、3、10月和12月5個月以及2011年10、11、12月3個月出現(xiàn)了“逢雨必酸”情況，降水酸雨最嚴重。按季度分析降水酸雨頻率，一季度、四季度較二季度、三季度大。2011-2014年月降水酸雨頻率和季降水酸雨頻率分布圖直觀地反映了逐年呈下降的態(tài)勢，降水酸度、頻率均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化。

表3 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨月頻率變化情況

表4 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨季頻率變化情況

圖3 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨季頻率變化情況圖

2.4 酸雨與降水中相關離子情況

吉安市2011-2014年降水相關離子監(jiān)測數(shù)據(jù)按照當量濃度進行統(tǒng)計，見表5、6、7和圖4。陰離子當量濃度為排序為SO42-＞CL-＞＞F-。當量濃度占陰離子監(jiān)測值的百分比范圍為41.0%～50.9%。陽離子當量濃度為排序為Ca2+＞＞K+＞Mg2＞Na+。Ca2+當量濃度占陽離子監(jiān)測值的百分比范圍為45.2%～56.3%。從上述分析降水中主要陰離子為SO42-、CL-、，降水中主要陽離子為Ca2+、NH4+。

2.5 酸雨與空氣中二氧化硫和氮氧化物關聯(lián)情況

吉安市生產(chǎn)過程消耗的能源主要為煤炭，生活能源仍是部分使用煤炭，煤炭含有一定的硫份，煤炭在燃燒過程中硫也同時與氧氣發(fā)生化學產(chǎn)生二氧化硫，是大氣中二氧化硫的主要來源之一。煤炭、天然氣、液化氣等在燃燒過程中，還會使空氣中的氮氣與氧氣發(fā)生反應生成氮氧化物，另外，車輛機尾氣的氮氧化物也是大氣中氮氧化物的主要來源。2011-2014年吉安市煤炭消耗、二氧化硫、氮氧化物排放以及吉安市區(qū)空氣中二氧化硫（S02）、氮氧化物（NOX）環(huán)境質(zhì)量年日均濃度統(tǒng)計情況見表8。

表5 2011-2014年降水中主要離子當量濃度統(tǒng)計情況表（μeq/L）

表6 2011-2014年降水中陰離子當量濃度百分比情況表

表7 2011-2014年降水中陽離子當量濃度百分比情況表

圖4 2011-2014年降水中陰陽離子當量濃度百分比情況圖

2011-2014年，煤炭消耗量全市在563萬～464萬t，其中城區(qū)在462萬～373萬t；2011-2014年，二氧化硫排放量全市在38 055～35 366 t，其中城區(qū)在19 077～11 457t；2011-2014年，氮氧化物排放量全市在50 998～37 445t，其中城區(qū)在30 305～10 125t。2011-2014年，城區(qū)空氣中二氧化硫（S02）年日均值在0.030～0.036mg/m3；氮氧化物（NO2）年日均值在0.025～0.031mg/m3。2011-2014年吉安市降水的pH各年最低值范圍為3.43～3.72，降水的pH各年平均值范圍4.5～4.95，降水出現(xiàn)酸雨的頻率為51.2%～79.2%，酸雨占總降水量比例49.2%～79.7%，吉安市的降水pH均值總體逐年提高，降水出現(xiàn)的頻率總體逐年下降，酸雨占降水量比例總體逐年減少，降水酸雨呈現(xiàn)了一定的規(guī)律變化。但吉安市二氧化硫、氮氧化物排放量變化規(guī)律性不太，與煤炭消耗量和機動車輛呈線性關系，城區(qū)空氣中二氧化硫、氮氧化物年日均值基本保持穩(wěn)定。因此，吉安市降水酸雨、酸雨頻率與二氧化硫、氮氧化物排放量以及其環(huán)境空氣的濃度的關聯(lián)性不太，降水酸雨、酸雨頻率變化不但與本區(qū)域的相關污染物排放有關，還與大尺度（即遠距離）輸送的污染物、大氣中氣象條件、太陽光和云層等因素有關。

表8 2011-2014年江西省吉安市煤炭消耗及二氧化硫和氮氧化物排放統(tǒng)計情況

3 結論

吉安市大氣降水酸化比重嚴重，酸雨頻率高，屬國家酸雨控制區(qū)之一。吉安市環(huán)境監(jiān)測站一直對大氣中降水pH及相關離子成分進行監(jiān)測。通過對近年來大氣降水pH及相關離子成分的監(jiān)測處理統(tǒng)計處理，2011-2014年吉安市的降水pH均值總體逐年提高，降水出現(xiàn)的頻率總體逐年下降，酸雨占降水量比例總體逐年減少，降水質(zhì)量呈現(xiàn)出逐年好轉(zhuǎn)態(tài)勢。

[1]國家環(huán)境保護總局,《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》編委會.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法[M].4版.北京:中國環(huán)境科學出版社,2003.

Investigation and Cause Analysis of Formation of Acid Rain in the Atmosphere of Ji'an City

He Hui-xing
(Ji’an Environmental Monitoring Center,Jiangxi Ji’an 343000)

The monitoring data of the pH value and ion compositions of precipitation in Ji’an city in recent years was investigated .The current situation and the influence factors of precipitation acid rain in Ji’an city was analyzed.It puts forward the measures to improve the quality of precipitation.

Precipitation acid rain;Genetic analysis;Measures

X517

A

2096-0387（2016）06-0008-04

賀輝星（1962-），男，高級工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測和評價。