2011～2015年西昌市酸雨污染特征及變化趨勢

蘇永潔，劉 碧

(涼山州環(huán)境監(jiān)測中心站 四川 西昌 615000)

· 試驗(yàn)研究 ·

2011～2015年西昌市酸雨污染特征及變化趨勢

蘇永潔，劉 碧

(涼山州環(huán)境監(jiān)測中心站 四川 西昌 615000)

根據(jù)2011～2015年西昌市環(huán)境監(jiān)測站的大氣降水監(jiān)測資料，分析西昌市近年來的酸雨污染特征和變化趨勢。結(jié)果表明，西昌市降水pH值和酸雨頻率的變化穩(wěn)定，在輕酸雨區(qū)～非酸雨區(qū)變化；降水pH值城區(qū)與郊區(qū)點(diǎn)5年的變化率均基本持平，酸雨污染非局地污染；降水集中出現(xiàn)在4～10月，降水月均pH值最小值是2012年8月的4.76、酸雨頻率最大值出現(xiàn)在2012年9月的87%；降水化學(xué)離子中,主要陰離子為硫酸根離子、硝酸根離子，主要陽離子為銨離子、鈣離子，它們的變化穩(wěn)定，其中西昌市降水受硫酸根離子影響較大。

酸雨；污染特征；變化趨勢；西昌市

酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落過程中，吸收并溶解了空氣中的二氧化硫、氮氧化合物等物質(zhì)，形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質(zhì)所造成的。中國的酸雨主要因大量燃燒含硫量高的煤而形成的，多為硫酸雨，少為硝酸雨。我國一些地區(qū)已經(jīng)成為酸雨多發(fā)區(qū)，酸雨污染的范圍和程度已經(jīng)引起人們的密切關(guān)注。

本文通過對2011～2015年期間四川省涼山彝族自治州西昌市657個(gè)采集的降水測定結(jié)果的分析研究，探尋本地區(qū)的降水污染特征及變化趨勢。

1 實(shí)驗(yàn)部分

西昌市共設(shè)有3個(gè)降雨的采樣點(diǎn)位，城區(qū)布設(shè)2個(gè)采樣點(diǎn)：大水井、市環(huán)境監(jiān)測站，郊區(qū)布設(shè)1個(gè)采樣點(diǎn)：青龍寺，見圖1。

按照《酸沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T165-2004)要求，采用長沙湘藍(lán)科學(xué)儀器有限公司的APSA-2型降雨自動(dòng)采雨器，全年值班、逢雨必測。雨樣采集回來后，用0.45μm的有機(jī)微孔濾膜過濾后立即進(jìn)行離子組分測定或置于冰箱內(nèi)低溫4℃保存。該自動(dòng)采雨器自動(dòng)監(jiān)測記錄降雨時(shí)間、降雨量、pH值和電導(dǎo)率。

圖1 西昌市降水點(diǎn)位分布Fig.1 The sampling points of precipitation in Xichang

2 結(jié)果分析

2.1 降水酸度和酸雨頻率

2011～2015年，西昌市共采集降水樣品657個(gè)，根據(jù)酸雨污染分級標(biāo)準(zhǔn)，2011～2015年西昌市在輕酸雨區(qū)～非酸雨區(qū)變化，降水年均pH值在5.07～5.89范圍，pH值最小值出現(xiàn)在2012年、最大值出現(xiàn)在2013年，其中2012年、2014年降水pH值小于5.6，見表1。

2015年，西昌市為非酸雨區(qū)，降水年均pH值為5.62，pH值范圍4.38～6.99；四川省為輕酸雨區(qū)、降水年均pH值為5.42。2015年，西昌市降水年均pH值高于四川省。

2011～2015年，西昌市共采集降水樣品657個(gè)，其中酸雨樣品為178個(gè)，酸雨頻率范圍15.5%～48.1%，最小值出現(xiàn)在2013年，最大值出現(xiàn)在2012年，見表1。

2015年，西昌市共采集降水樣品162個(gè)，其中酸雨樣品為30個(gè)，酸雨頻率為18.5%、酸雨量占總雨量的20.4%；四川省酸雨頻率為16.5%、酸雨量占總雨量的17.3%。2015年，西昌市酸雨頻率、酸雨量占總雨量的比例均高于四川省。

表1 西昌市降雨情況統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of precipitation in Xichang

2.2 降水化學(xué)離子組分

2011～2015年期間，西昌市降水化學(xué)離子中,主要陰離子5年均為硫酸根離子，硫酸根離子/硝酸根離子的當(dāng)量濃度比值1.9～9.8，均大于1，表明硫酸根離子為降水中的主要致酸物質(zhì)，降水酸度污染仍以硫酸型為主；主要陽離子為鈣離子或銨離子，表明鈣或銨對酸雨的中和作用最強(qiáng)。鈣離子濃度較高與揚(yáng)塵或土壤中含鈣物質(zhì)較多有較大關(guān)系。見表2。

根據(jù)各元素分析方法的要求及實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備情況，制定了以下分析方法配套方案：原子熒光光譜法(AFS)檢測As、Sb、Bi；ICP-OES檢測Cu、Zn、Co、Ni、Cr；示波極譜法(POL)檢測W、Mo；光譜深孔電極法(AES)檢測Ag、Sn、Pb；石墨爐檢測Au。

表2 西昌市降水離子濃度Tab.2 Ionic concentration of precipitation in Xichang (μeq/L)

2015年西昌市降水中主要陰離子為硫酸根離子、主要陽離子為銨離子，其當(dāng)量濃度百分比依次為37.8%、13.2%。硫酸根離子/硝酸根離子的當(dāng)量濃度比值為5.9，大于1，表明硫酸根離子為降水中的主要致酸物質(zhì)；銨離子為主要中和物質(zhì)。見圖2。

2015年，四川省降水中主要陰離子為硫酸根離子、主要陽離子為鈣離子，其當(dāng)量濃度百分比依次為26.7%、29.8%。硫酸根離子/硝酸根離子的當(dāng)量濃度比值為2.4，大于1，表明硫酸根離子為降水中的主要致酸物質(zhì)；鈣離子為主要中和物質(zhì)。

圖2 2015年西昌市降水離子當(dāng)量分擔(dān)率Fig.2 Ionic equivalent’s share ratio of precipitation in Xichang 2015

3 酸雨污染特征

3.1 空間特征

2011～2015年期間，西昌市降水pH值城區(qū)與郊區(qū)5年的變化率均基本持平(變化≤±10%)，酸雨污染非局地污染；酸雨頻率5年均是郊區(qū)大于城區(qū)。見表3。

2012年西昌市郊區(qū)監(jiān)測點(diǎn)處于中酸雨區(qū)，酸雨頻率達(dá)到51.9%、pH值4.99。

表3 西昌市城區(qū)與郊區(qū)降水pH值變化Tab.3 The change of precipitation pH in Xichang urban and suburban area

3.2 時(shí)間特征

2011～2015年，西昌市降水集中出現(xiàn)在4-10月，其降水月均pH值最小值是2012年8月的4.76、最大值是2011年5月的6.94。其中，無月平均pH值<4.50情況出現(xiàn)、月平均pH值在4.50～5.0的比例為8.6%、月平均pH值在5.0～5.6的比例為31.4%、月平均pH值≥5.6的比例為60.0%。見圖3。

圖3 2011～2015年降水pH值月對比Fig.3 Monthly variation of precipitation pH from 2011 to 2015

2011～2015年，西昌市酸雨頻率最大值出現(xiàn)在2012年9月的87%。其中，月平均酸雨頻率為0%的比例為17.1%、月平均酸雨頻率在0%～20%的比例為34.3%、月平均酸雨頻率在20%～40%的比例為31.4%、月平均酸雨頻率在40%～60%的比例為8.6%、月平均酸雨頻率在60%～80%的比例為5.7%、月平均酸雨頻率在80%～100%的比例為2.9%。見圖4。

圖4 2011～2015年降水頻率月對比Fig.4 Monthly variation of acid rain rate from 2011 to 2015

2012年西昌市降水pH值最小時(shí)酸雨頻率最高、2013年降水pH值最大時(shí)酸雨頻率最低。見圖5。

4 變化趨勢分析

本文采用國內(nèi)外常用的污染趨勢定量分析方法——秩相關(guān)系數(shù)法，對2011～2015年期間西昌市降水pH值、酸雨頻率及部分降水化學(xué)離子濃度進(jìn)行分析。

圖5 西昌市降水pH值與酸雨頻率變化Fig.5 Annual trends of precipitation pH and acid rain rate in Xichang

采用Daniel趨勢檢驗(yàn)，使用Spearman秩相關(guān)系數(shù)，公式如下：

式中：rs為秩相關(guān)系數(shù)，di為變量Xi與Yi的差值，Xi為周期i到周期N按濃度值從小到大排列的序號(hào)，Yi為按時(shí)間排列的序號(hào)，N為周期次數(shù)。

將rs的絕對值同Spearman秩相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)表中的臨界值Wp進(jìn)行比較，如果rs≥Wp則表明變化趨勢有顯著意義；如果rs

表4 2011～2015年西昌市降水各指標(biāo)秩相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)Tab.4 Spearman’s rank correlation coefficient test of precipitationindexes in Xichang from 2011 to 2015

由表4可見，各項(xiàng)指標(biāo)的∣rs∣均小于Wp，表明2011～2015年期間西昌市降水酸度、酸雨頻率、硫酸根離子、硝酸根離子、銨離子、鈣離子濃度及硫酸根離子/硝酸根離子的比值的變化趨勢均沒有顯著意義，比較穩(wěn)定。

5 酸雨污染原因分析

5.1 酸雨污染類型

2011～2015年，西昌市降水中硫酸根離子與硝酸根離子的當(dāng)量濃度比值為4.5～9.8，均大于1，說明硫酸根離子為西昌市降水中的主要致酸物質(zhì)。西昌市降水受硫酸根離子影響較大，符合我國內(nèi)陸硫酸型的降水特點(diǎn)。

5.2 酸雨與大氣污染物排放量的關(guān)系

煤是西昌市各產(chǎn)業(yè)所用的主要能源。大量的降水吸收空氣污染物中的二氧化硫、氮氧化物等，將其轉(zhuǎn)換成強(qiáng)酸，使得氫離子濃度增加、降水酸化。2011-2015年西昌市降水pH均值與全市大氣污染物排放情況見表5所示。

表5 西昌市降水pH年均值與全市大氣污染物排放情況Tab.5 Precipitation annual average pH and air pollutants emission in Xichang (萬t)

2011～2015年，西昌市二氧化硫、煙(粉)塵、氮氧化物排放量總體均是呈上升趨勢。二氧化硫、氮氧化物為酸性，使得空氣中的酸性物質(zhì)增多；煙(粉)塵為堿性，可對空氣中酸性物質(zhì)起到中和、洗脫作用。酸、堿性物質(zhì)均呈上升趨勢，使得降水pH值整體平穩(wěn)、沒有太大波動(dòng)。

6 結(jié) 論

(1)2011～2015年期間，西昌市降水pH值和酸雨頻率的變化穩(wěn)定，在輕酸雨區(qū)～非酸雨區(qū)變化；降水pH值城區(qū)與郊區(qū)點(diǎn)5年的變化率均基本持平，酸雨污染非局地污染；降水集中出現(xiàn)在4～10月，降水月均pH值最小值是2012年8月的4.76、酸雨頻率最大值出現(xiàn)在2012年9月的87%。

(2)2011～2015年期間，西昌市降水化學(xué)離子中,主要陰離子為硫酸根離子、硝酸根離子，主要陽離子為銨離子、鈣離子，它們的變化穩(wěn)定，其中西昌市降水受硫酸根離子影響較大。

[1] HJ/T165-2004，中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——酸沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 王健為，等.“十五”期間廊坊市區(qū)降水污染特征分析[J].廊坊師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23(6)：81-82.

[3] 賀 斌.“十一五”期間撫順市酸雨污染特征[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012，(8)：273-274，276.

[4] 黃勝紅，周 淼，等.2015年四川省環(huán)境質(zhì)量報(bào)告書[R].四川省環(huán)境監(jiān)測總站，2015.

Research on Pollution Characteristics and Developing Trend of Acid Rain During the Twelfth Five-Year Plan in Xichang City

SU Yong-jie， LIU Bi

(EnvironmentalMonitoringCenterStationofLiangshan,Xichang,Sichuan615000，China)

Acid rain; pollution characteristic; developing trend; Xichang City; the Twelfth Five-Year Plan

2017-02-07

蘇永潔(1982-)，女，四川鹽源縣人，西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)2012級在讀碩士，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析工作。

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1001-3644(2017)03-0020-05