大連市區(qū)酸雨特征分析

楊曉艷 王靜

摘要：隨著城市化發(fā)展的不斷加快，大連成為了我國北方酸雨影響較強的地區(qū)之一。利用大連酸雨觀測站2007-2016年觀測資料和氣象資料，對大連市酸雨的變化特征進行了分析，得出了大連市大氣降水的酸度特征、導電性及相關離子來源，在研究分析的基礎上，提出了大連市酸雨控制的主要對策措施。

關鍵詞：酸雨；污染特征；氣象要素

中圖分類號：X517 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0187-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.111

Abstract： With the rapid development of urbanization， Dalian has become one of the regions with strong acid rain in the north of China. The use of acid rain in Dalian Observatory 2007-2016 observation data and meteorological data， the variation characteristics of acid rain in Dalian city are analyzed， the chemical composition of precipitation in Dalian， acidity characteristics and sources， on the basis of research and analysis， put forward the main measures to control acid rain in Dalian city.

Key words： Acid rain；Pollution characteristics；Meteorological elements

酸雨的研究是從兩方面著手的，其一是研究某地區(qū)酸雨的特征與氣象條件的關系，其二是從微觀上研究酸雨化學成分與氣溶膠化學成分。在我國長江以南的廣大地區(qū)以及北方的小范圍地區(qū)存在酸雨區(qū)，并且北方的酸雨區(qū)正呈逐年增大的趨勢發(fā)展。大連市處于遼東半島的最南端，周圍環(huán)繞渤海、黃海、千山山脈，因而同時具備大陸性和海洋性的雙重氣候特征，作為東北重要的工業(yè)基地，我國重要的石油化工基地，冬季燃煤和汽車擁有量持續(xù)提升，直接導致酸性廢棄的排放量增加，形成酸雨，目前大連已經(jīng)成為我國酸雨危害較為嚴重的區(qū)域之一。

1 實驗條件與研究方法

采樣與處理：常規(guī)的對酸性降水樣品進行分析的步驟包括：降水pH值、電導率以及9項離子組分（F-、Cl-、SO42-、NO3-、Na+、NH4+、K+、Mg2+和Ca2+）濃度。pH值的分析方法是玻璃電極法；電導率分析方法是電導率儀法；9項離子使用的是離子色譜法進行分析[1]。其中，pH值的測定使用的是METER F-21型pH計，準確度為0.01級，測定所使用的pH值為4.00和6.86和9.18的緩沖液進行三點校準。電導率測定使用梅特勒FE30型電導率儀。每次測定樣品前使用0.1mol/L的氯化鉀標準溶液進行標定[2]。

一次降水后將樣品數(shù)據(jù)測出后進行相關的數(shù)據(jù)處理，包括對氫離子濃度的計算、降水平均pH值計算、酸雨頻率計算、離子濃度包括電導率的計算。其中，根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《酸雨觀測業(yè)務規(guī)范》，將pH值小于5.6、4.5和4.0的降水劃分為酸雨、較強酸雨和強酸雨的臨界指標。

2 大連市降水酸度特征

降水pH值是判斷雨水酸性程度的直接指標，國內(nèi)統(tǒng)一采用的酸雨判斷標準為pH=5.6。大連作為老工業(yè)區(qū)，酸雨成因較為復雜，污染物排放多并非導致酸雨污染嚴重的唯一因素，而是污染物影響降水的酸堿性，酸性氣體和緩沖物質堿性氣體以及顆粒物共同作用的結果。

根據(jù)氣象觀測站的數(shù)據(jù)，大連市全市5月份將會進入酸性降水季節(jié)，7、8月份降水的pH值都相對較低，春冬季節(jié)較高，這與夏季降水量較大有關。對于不同雨量的降水，酸雨的出現(xiàn)頻率也各不相同，酸雨出現(xiàn)在大雨量級的頻率為62.5%，中雨量級為51.9%暴雨量級為50.0%，小雨量級出現(xiàn)酸雨的頻率較低，為29.3%，另有研究指出，pH值在降水初期較高，降水發(fā)生一段時間后pH值開始逐漸下降，降水終期pH值開始反彈，又會有所升高[3]。形成這樣的降水過程是因為大氣中含有對雨水酸性物質起到抑制和緩沖的顆粒物，所以前期酸度較低，中期酸度較高，到后期由于雨水化學成分變少，蒸汽壓力變大，雨滴中的鹽酸和硝酸等揮發(fā)加快，從而致使雨水酸性下降。

3 大連市降水導電性研究

大氣中的各種氣體與人類活動排放的污染物溶解于降水，使降水帶有一定的導電性，降水電導率的高低同時也反映出降水中的化學物質的含量，也就是能夠反映出空氣污染的程度輕重不同季節(jié)降水導電率與降雨量呈負相關，分析如下：根據(jù)大連的地理環(huán)境和氣候來判斷，冬季是全年降水量最少的季節(jié)，大氣中的污染物排放量較高，風速較慢，污染物容易積聚，降水形成的雨滴較小，這時污染物更容易進入雨水，雨水中的離子濃度自然增加，因此冬季平均導電率達到全年最高的112.7ms/m。夏季為非采暖期，溫度高，污染物排放少，雨水豐富，稀釋了空氣中污染物，因而降水較為清潔。

大連市降水酸化屬于硫酸型污染，NO3-是導致雨水酸化的直接原因，大氣環(huán)境從側面表現(xiàn)出燃煤型污染向煤油混合型污染轉變的趨勢[4]。大氣污染物濃度的高低并不能夠直接導致酸雨的強度，大連市降水中水溶性無機離子年均濃度大小順序為：SO42->Ca2+>NH4+>Cl->NO3->Na+>K+>Mg2+>H+>F-。陰離子中SO42-、C1-、 NO3-為主要成分，三者占到總陰離子成分的96.7%。陽離子的主要成分是Ca2+、NH4+和Na+，三者占到總陽離子成分的77.9% 。

4 大連市降水導電離子來源

大氣降水中檢測出的各種離子都具備一定程度的相關性，多數(shù)離子間的相關性較好，根據(jù)相關性還可以判斷出污染的來源，如Mg2+和SO42-、NO3-和NH4+的相關性都在0.85以上，表明離子間具有相似的來源或者形成途徑。人們一般會認為Na+和Cl-主要來自于海洋，海水中Na+/Cl-的比值為0.56，低于二者在海水中的比例，這也充分地說明Cl-還有一部分是陸地來源。Na+和SO42-（r=0.95）、Na+和Mg2+（r=0.89），Na+和Ca2+（r=0.89）這些都說明了Mg2+和Ca2+受到一定的海洋來源影響。

降水中存在的Ca2+和K+來自于陸地源和土壤源的共同作用，兩種來源的具體比例還需要進一步研究確定，有研究指出K+是生物質燃燒的產(chǎn)物，另外還有部分來自于木材燃燒的細顆粒和某些土壤的粗顆粒中，這些來源和人工的貢獻很難區(qū)分。在上表所示的離子中，SO42-和NO3-基本來源于人類的生產(chǎn)活動，主要是汽車、飛機以及帶有內(nèi)燃機的機械的燃燒過程，同時也包括化工、冶煉企業(yè)的生產(chǎn)過程。

5 大連市大氣污染控制對策

大連市酸性降水的成因主要是人為的社會生產(chǎn)活動所致，為了減少相關的危害，降低酸雨發(fā)生的頻率與危害性，應當制定相關的法規(guī)嚴格管控大氣污染。通過以上的分析研究，結合大連市酸雨污染特征及現(xiàn)狀，提出以下建議：減少二氧化硫防控，要以清潔生產(chǎn)為主要控制措施；推廣使用清潔能源，將含硫化合物回收并資源化；進一步加快拆爐并網(wǎng)、集中供熱力度，為未達到排放標準和總量控制要求的燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐建設脫硫設施；優(yōu)先發(fā)展地鐵、輕軌等交通工具，提前執(zhí)行新車排放標準，嚴格執(zhí)行公交車定期報廢制度，推廣電動交通工具。另外，周邊地區(qū)的酸性氣體排放也直接導致了大連市區(qū)酸雨的形成，單純地實行本地的污染源控制條例也不能徹底解決酸雨污染，應該加強區(qū)域間的溝通合作，同步實現(xiàn)減排目標，從而最高效地緩解和解決酸雨污染。

參考文獻

[1]問青春.工業(yè)污染源對大連地區(qū)酸雨形成的影響研究[J].環(huán)境科學與管理，2014，39（11）：62-64.

[2]李丹，王牲，萬顯烈等.大連市酸雨污染時空分布特征及污染原因分析[J]. 科技傳播，2011，（23）：77-78.

[3]徐兆明，張媛.城市大氣污染的特征及其防治研究[J].城市建設理論研究：電子版，2016，（15）：79.

[4]熊美陽，呂煥哲，吳甫成.湖南省大氣污染特征與防治研究[J].湖南師范大學自然科學學報，2003，26（1）：89-92.

收稿日期：2018-01-11

作者簡介：楊曉艷（1972-），女，本科，中級工程師，研究方向為地面監(jiān)測，大氣成分等。