上海市松江區(qū)“十二五”期間降水的變化特征分析

周　焱

(上海市松江區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海　201600)

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上海市松江區(qū)“十二五”期間降水的變化特征分析

周焱

(上海市松江區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海201600)

本文通過(guò)分析上海市松江區(qū) “十二五”期間降水pH值、酸雨頻率及化學(xué)組分和濃度變化趨勢(shì)，得出“十二五”期間松江區(qū)酸雨由硫酸型向硫酸-硝酸混合型演變的趨勢(shì)，且降水酸化仍在繼續(xù)，并對(duì)其主要成因進(jìn)行了分析。建議松江區(qū)“十三五”期間在鞏固控硫成果的基礎(chǔ)上，加大對(duì)氮氧化物的控制力度。

“十二五”；pH值；酸雨頻率；變化特征

1　研究方法

1.1采樣點(diǎn)位

2011年至2015年，在松江區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站頂樓設(shè)置了一個(gè)降水樣品采集點(diǎn)位(東經(jīng)121°15′59″，北緯31°03′06″)，樓層高度為5層。周邊為中山街道工業(yè)園區(qū)，東南面為G60滬昆高速，直線距離約為2km。

1.2采樣方法

樣品的采集方法[2]參照《酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 165-2004)，采用ZJC-I型智能降水采樣器進(jìn)行采樣，用聚乙烯塑料桶收集樣品。采樣頻次為逢雨必測(cè)(毛毛雨除外，毛毛雨是指24小時(shí)降雨強(qiáng)度小于2 mm的降雨)。下雨時(shí)，每 24h采樣一次；若一天中有幾次降水，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。

1.3分析方法

2　結(jié)果與討論

2.1降雨量的變化特征

松江區(qū)“十二五”的年降雨量和月均降雨量變化情況如表1和圖1、圖2所示。由圖1可知，松江區(qū)“十二五”期間年降雨量基本成周期性的波動(dòng)，并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。這五年中降雨量最低出現(xiàn)在2013年，為786.0 mm，降雨量最高出現(xiàn)在2015年，為1362.6 mm，五年的年均降雨量為1078.6 mm。由圖2可知，除2013年降雨量全年較為平均外，其余年份降水主要集中在6-8月，2011、2012、2014和2015年6-8月的降雨量分別占全年降雨量的66.0%、32.1%、57.0%和40.1%，這與松江地處亞熱帶季風(fēng)氣候地區(qū)降雨主要集中在夏季的特征相符。

圖1　2011-2015年降雨量變化圖

圖2　2011-2015年月均降雨量變化圖

2.2降水pH值和酸雨頻率的變化特征

2011-2015年松江區(qū)降水pH值和酸雨頻率年變化情況如圖3所示?！笆濉逼陂g，各年度pH年均值均低于5.60的界限，從酸雨頻率來(lái)看，2011-2015年酸雨頻率分別為：30.4%、84.5%、52.1%、63.6%和59.5%，其中2012年酸雨頻率最高，pH值最低，雨水酸化情況較為嚴(yán)重，之后三年酸雨污染情況有所改善。

圖3　2011-2015年松江區(qū)降水pH值和酸雨頻率年變化

2.3降水的化學(xué)組成變化特征[3，4]

2.3.1離子濃度變化

“十二五”期間，松江區(qū)降水中的主要離子濃度均呈下降趨勢(shì)，如圖4和5所示。硫酸根、硝酸根、氯離子、氟離子、鎂離子、鈉離子、鉀離子、鈣離子和銨離子濃度分別較2011年下降65.3%、61.7%、62.0%、 32.0%、76.6%、55.0%、73.8%、30.4%和62.0%。

圖4　2011-2015年降水中陰離子濃度變化

圖5　2011-2015年降水中陽(yáng)離子濃度變化

采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法[5，6]進(jìn)行趨勢(shì)分析，結(jié)果表明，“十二五”期間，降水中各離子濃度變化的秩相關(guān)系數(shù)均為負(fù)值，其中硫酸根、硝酸根、氟離子、鉀離子和鎂離子的絕對(duì)值均≥0.7，表明這5個(gè)離子濃度均在0.05可信度水平上呈顯著下降趨勢(shì)。其余離子濃度經(jīng)過(guò)秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行趨勢(shì)分析，未發(fā)現(xiàn)明顯的相關(guān)性。

2.3.2離子構(gòu)成變化

圖6中，硫酸根所占比例基本持平，維持在33%～38%之間；硝酸根所占比例則呈緩慢上升趨勢(shì)，2015年末，占比為26%，是繼硫酸根之后所占比例第二高的離子；氯離子、氟離子、鎂離子、鉀離子、鈉離子和銨離子所占比例均有不同程度的下降；鈣離子比例略有上升，維持在10%左右。

圖6　2011-2015年降水中陰離子濃度占比變化圖

降水酸化主要是降水中各種離子綜合作用的結(jié)果，由于大氣中酸性物質(zhì)的增加，而堿性物質(zhì)濃度降低而導(dǎo)致雨水酸化。降水中硝酸根濃度的變化特征和所占比例的上升趨勢(shì)可以從側(cè)面反映流動(dòng)源尤其是機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)環(huán)境空氣的影響。

2.4降水pH值與主要空氣質(zhì)量指標(biāo)的關(guān)系

松江區(qū)2011-2015年年均SO2、NO2濃度的變化如圖7所示，經(jīng)過(guò)分析得出，降水年均pH值與SO2濃度呈現(xiàn)明顯的線性相關(guān)性(R=0.8)，與NO2濃度無(wú)線性相關(guān)性。

圖7　降水pH和環(huán)境空氣質(zhì)量指標(biāo)的線性關(guān)系

3　結(jié)論與建議

3.1結(jié)論

(1)“十二五”期間，年降雨量基本成周期性的波動(dòng)，并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，除2013年降雨量全年較為平均外，其余年份降水主要集中在6-8月。2012年酸雨頻率最高，pH值最低，雨水酸化情況較為嚴(yán)重，之后三年酸雨污染情況有所改善。

(2)“十二五”期間，松江區(qū)降水中的硫酸根離子濃度呈下降趨勢(shì)，而硝酸根離子則呈緩慢上升趨勢(shì)，且

硝酸根離子的占比有較大幅度的上升，表明本地區(qū)的酸雨已由硫酸型開(kāi)始向硫酸-硝酸混合型演變。

(3)“十二五”期間，降水年均pH值與SO2濃度呈現(xiàn)明顯的線性相關(guān)性，與NO2濃度無(wú)線性相關(guān)性。

3.2建議

由于“十二五”期間松江區(qū)實(shí)施并大力推進(jìn)污染企業(yè)清拆整治和清潔能源替代工作[6]，能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變。機(jī)動(dòng)車保有量的大幅增加，氮氧化物的排放量也不斷增加，使得硝酸根對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)增加，成為大氣中一種重要的致酸物質(zhì)。建議繼續(xù)開(kāi)展清潔能源改造，加強(qiáng)對(duì)機(jī)動(dòng)車尾氣排放的管理，加大高污染車輛淘汰力度，控制主要污染排放總量，實(shí)現(xiàn)污染物持續(xù)減排。

[1]王文興，許鵬舉.中國(guó)大氣降水化學(xué)研究進(jìn)展[M].化學(xué)進(jìn)展.2009，2l(2/3)：266-280.

[2]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)[S].2004.

[3]黃銀芝，張明旭，鄭曉紅.上海市近16年濕沉降化學(xué)特征分析[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2008，21(6)：1-3.

[4]徐虹.畢曉輝.林豐妹.杭州市大氣降雨化學(xué)組成特征及來(lái)源分析[J].環(huán)境污染與防治，2010，32(7)：75.81.

[5]黃嫣旻.上海市“十一五”期間酸雨?duì)顩r與成因分析[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2013，5(4)：32-35

[6]楊龍譽(yù)，于興娜.常州市酸雨化學(xué)特征及其與大氣污染物的關(guān)系[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2010，23(5)：30-33.

The Analysis of Acid Rain Characteristics during “Twelfth Five-Year” Period in Songjiang District of Shanghai

ZHOU Yan

(Shanghai Songjiang Environmental Monitoring Station，Shanghai 201600)

In this paper，according to analyzing the acid rain pH，acid rain frequency and the change of the chemical composition and concentration in Songjiang District of Shanghai during “twelfth five-year” period，it is concluded that the acid rain evolved from sulfuric acid type to mixed acid type of nitric acid and sulphuric acid，and the precipitation acidification continuously happened . Also，the main causes of these phenomena were further analysed. Finally，it is suggested to strengthen nitrogen oxide control based on the effect of sulfur control during “thirteenth five-year” period.

twelfth five-year；pH；acid rain frequency；acid rain characteristics

周焱，工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境科學(xué)研究

X51

A

1673-288X(2016)05-0193-03

引用文獻(xiàn)格式：周焱.上海市松江區(qū)“十二五”期間降水的變化特征分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(5)：193-195.