南充市2009～2017年酸雨污染情況分析

張自全，李曉曼，舒 麗，宋 韜，羅紅霞，黃皓東

(1.南充市環(huán)境監(jiān)測中心站，四川 南充 637000； 2.西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽 621010)

1 引言

酸雨是指pH值小于5.60的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水，它是因人類活動或自然災(zāi)害等原因?qū)е聟^(qū)域降水酸化的一種污染現(xiàn)象。正常的大氣降水是中性的，pH值在7.00左右，當(dāng)大氣中SO2、NOX等酸性物質(zhì)濃度增加，與大氣中水汽經(jīng)過化學(xué)物理變化，形成pH值小于5.60的雨，即酸雨[1]。改革開放以來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長，煤炭、石油等化石燃料的使用量急劇增加，長江以南地區(qū)成為繼歐洲和北美地區(qū)之后世界第三大酸雨區(qū)[2～7]。大氣中主要酸性物質(zhì)來源為兩方面：一類為人類活動排放，主要由工業(yè)生產(chǎn)活動中燃燒大量煤炭、石油、天然氣等化學(xué)燃料，產(chǎn)生大量的SO2、NOX是主要的空氣污染物；另一類為自然界釋放。湖泊、濕地、大陸架等濕地單元，通過微生物的分解作用會排放H2S氣體，這些氣體在大氣中經(jīng)氧化生成SO2。此外，火山爆發(fā)也能夠產(chǎn)生大量酸性氣體[8]。

目前，我國酸雨覆蓋近40%的國土，主要位于長江以南的四川、貴州、湖南、湖北、江西以及沿海的福建、廣東等省[9]。我國酸雨主要是由于大量燃燒含硫量高的煤及機(jī)動車排放的尾氣造成的，大氣中主要強(qiáng)酸性氣體是SO2、NO2、HNO3[10]。南充市位于四川盆地東北、嘉陵江中游，地處淺丘，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，雨量豐富，四季分明。土壤類型屬亞熱帶氣候紅黃壤帶，平壩主要是沖積土，丘陵、低山區(qū)主要是紅壤帶。隨著城市、經(jīng)濟(jì)和社會快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和民用生活所排放的污染物增加，為有效控制酸雨污染，保護(hù)空氣環(huán)境質(zhì)量，南充市加大了大氣污染物排放的控制和治理力度，連續(xù)多年堅持開展了城區(qū)酸雨和降水離子組分分析的監(jiān)測工作，本文通過對南充市市區(qū)降水年均降水pH值、酸雨頻率、降水化學(xué)成分等的分析，來進(jìn)一步說明南充市酸雨污染情況，為環(huán)境管理和治理提供參考依據(jù)[11，12]。

2 資料與方法

本文采用的數(shù)據(jù)均來自于南充市監(jiān)測站2009～2017年在南充市城區(qū)(順慶區(qū)、高坪區(qū)及嘉陵區(qū))的監(jiān)測數(shù)據(jù)(包括每年的降水量、降水pH值、降水離子、降水電導(dǎo)率等)。當(dāng)降水pH值小于5.6可判定降水為酸雨。對酸雨的數(shù)據(jù)采用加權(quán)平均分及SPSS進(jìn)行分析處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 年均降水pH平均值與酸雨頻率

2009～2017年，順慶區(qū)、高坪區(qū)、嘉陵區(qū)站點及全市年均降水pH值、酸雨(pH<5.6)頻率變化見圖1。由圖a數(shù)據(jù)分析可得，2009～2017年間，順慶區(qū)站點的酸雨污染情況可以分為兩個階段:第一階段為2009～2012年，該階段由于南充城區(qū)的工業(yè)集中于順慶區(qū)，未對工業(yè)進(jìn)行大力整治，酸雨污染情況并未好轉(zhuǎn)，酸雨頻率及降水pH值幾乎無改善；第二階段為2013～2017年，該階段為酸雨污染整改階段，酸雨發(fā)生頻率呈顯著下降的趨勢，降水pH值隨時間增長，酸雨污染得到改善。由圖b可以看出，2009～2017年間，嘉陵區(qū)站點降水pH值呈波動上升，酸雨頻率呈波動下降。由于機(jī)動車數(shù)量增加及農(nóng)業(yè)活動更加頻繁，2012年降水pH值為5.96，未到達(dá)酸雨標(biāo)準(zhǔn)。通過上述數(shù)據(jù)分析可知2009～2017年，酸雨污染情況得到明顯改善。由圖c可知，2009～2017年間，高坪區(qū)站點為酸雨污染改善區(qū)，除2012年由于機(jī)動車數(shù)量增加降水pH值為5.58，導(dǎo)致酸雨污染加重，總體酸雨發(fā)生頻率呈下降趨勢，降水pH值逐年上升。圖d為2009～2017年南充市區(qū)站點年均降水pH值、酸雨發(fā)生頻率(pH<5.6)變化。由圖d可以看出，南充市市區(qū)整體變化趨勢基本與3個區(qū)的變化趨勢基本一致，2009～2017年間，南充市市區(qū)降水pH平均值呈整體上升的趨勢。酸雨發(fā)生頻率為整體下降走向，從而進(jìn)一步表明，南充市市區(qū)的酸雨污染情況得到了明顯改善。

圖1 2009～2017年南充市各地區(qū)的酸雨頻率與降水pH平均值a、 順慶區(qū) b、高坪區(qū) c、嘉陵區(qū) d、南充市

3.2 主要離子分析及酸雨類別判斷

由圖2分析可知，電導(dǎo)率和總離子的年際變化趨勢總體一致，根據(jù)表1的相關(guān)性分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)總離子量和電導(dǎo)率的皮爾遜相關(guān)性為0.521，即總離子量的變化對電導(dǎo)率是有一定的貢獻(xiàn)；從圖2中亦可直觀看出電導(dǎo)率的變化與降水pH值的變化趨勢一致，但通過SPSS進(jìn)行相關(guān)性計算可以發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率與降水pH值的相關(guān)性為0，從這兩個結(jié)果可以推出最終結(jié)論，趨勢一致只能判斷變化程度，而與兩者之間的相關(guān)程度并無直接的聯(lián)系。

表1 總離子量與電導(dǎo)率相關(guān)性分析結(jié)果

3.3 降水化學(xué)成分組成及變化分析

表2說明2009～2017年南充市降水化學(xué)成分變化。2009～2012年，硫酸根濃度與硝酸根濃度為波動上升，總離子量不斷升高，說明該階段的酸雨污染情況發(fā)生惡化。2013～2017年，硫酸根濃度和硝酸根濃度呈總體下降趨勢，總離子量不斷下降。上述分析說明近年來，南充市酸雨污染情況得到逐步改善。

圖2 全市降水pH、電導(dǎo)率及總離子量變化

由表3數(shù)據(jù)分析可得，總陽離子/總陰離子不斷下降。2009～2013年，硫酸根/硝酸根的比值范圍為4.27～4.8，這幾年的酸雨污染類型為典型的硫酸型酸雨；2014～2017年，兩者比值不斷下降，直至0.86。這說明2014-2017年，硫酸型酸雨逐漸過渡為硝酸型污染酸雨。

表2 2009～2017年南充市降水化學(xué)成分變化

表3 2009～2017年南充市主要降水離子濃度比

4 結(jié)語

(1)2009～2017年，南充市市區(qū)降水pH平均值呈現(xiàn)整體上升的趨勢；酸雨發(fā)生頻率呈整體下降趨勢。其中，南充市順慶區(qū)在2013年前的酸雨污染情況較為嚴(yán)重且并未得到妥善治理，在2013～2017年出現(xiàn)改善跡象。這一跡象進(jìn)一步表明，2009～2017年，南充市市區(qū)的酸雨污染情況得到了顯著改善。

(2)電導(dǎo)率與總離子量有一定的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.521。但是變化趨勢與二者變量之間的相關(guān)性并無直接聯(lián)系；南充市城區(qū)的降水pH值變化趨勢與整個南充市的趨勢大體一致。

(3)2009～2013年，污染源主要來自于燃料的燃燒，酸雨污染類型為典型的硫酸型酸雨。2013年后，由于經(jīng)濟(jì)的快速增長，城市機(jī)動車數(shù)量逐年上漲，使得硝酸根離子占酸雨比重升至第一位，成為酸雨的首要污染物。

AnalysisofAcidRainPollutioninNanchongFrom2009to2017

Zhang Ziquan1, Li Xiaoman1, Shu Li1, Song Tao2, Luo Hongxia2, Huang Haodong2

(1.NanchongEnvironmentalMonitoringCenter,Nanchong,Sichuan, 637000,China; 2.SchoolofEnvironmentandResource,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang,Sichuan, 621010,China)

Abstract: Acid rain is one of the most important pollutants in the environment.The observation and researchon acid rain provide a solid foundation for the future governance work.According to the acid rain observation data of Nanchong from 2009 to 2017, the variation characteristics of acid rain, the determination value of precipitation pH and the chemical composition of precipitation were analyzed statistically. The results show that the pH of precipitation is increasing year by year and the frequency of acid rain is fluctuating. The analysis of acid rain components shows that the acid rain pollution source in Nanchong is mainly from the tail gas emission of motor vehicles, and the concentration of sulfate ion and nitrate ion are decreasing. In 2009-2017, the acid rain pollution situation in the urban area of Nanchong City was improved through effective governance work.

Keywords: Acid rain; pH; ionic composition; acid rain frequency