杭州市臨平城區(qū)2014—2018年酸雨特征及變化趨勢分析

郭愛娣，陳 斌，林勰鵬，周玉芳,馮曉峰，徐 昕

(1.杭州市余杭區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，浙江 杭州 311100；2.煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究有限公司，浙江 杭州 311201)

0 引言

降水酸度通常使用能夠代表溶液氫離子濃度指數(shù)的pH值來表示，降水的pH值是反映自然界降水特征的重要指標(biāo)之一，當(dāng)大氣降水(包括液態(tài)降水和固態(tài)降水)的pH值小于5.6時，被稱為酸雨[1]。它主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質(zhì)所造成的[2]。酸雨可直接危害植物、酸化土壤、造成水體污染、破壞生態(tài)系統(tǒng)、腐蝕建筑物[3]，因此預(yù)防和控制酸雨，凈化空氣，保證人們生命財產(chǎn)安全是很有必要的。杭州是著名的旅游城市，自從20世紀(jì)80年代開始，環(huán)保、氣象等部門的一些學(xué)者對杭州市酸雨時空變化特征以及環(huán)境氣象條件對酸雨的影響等方面進(jìn)行了研究[4]，趙偉等研究了臨安大氣本底站酸雨污染變化特征及影響因素[5]，胡景波探討了湖州地區(qū)酸雨特征及變化趨勢[6]，但是關(guān)于杭州市臨平城區(qū)的酸雨狀況尚未有報道。本文依據(jù)2014—2018年杭州市余杭區(qū)環(huán)境監(jiān)測站的酸雨觀測數(shù)據(jù)，分析與探討了杭州市臨平城區(qū)酸雨特征及變化趨勢，以期為當(dāng)?shù)丨h(huán)境管理提供一定依據(jù)。

1 實驗與方法

1.1 采樣地點及時間

1.2 酸雨監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法

文中所涉及到的年(季)降水pH、電導(dǎo)率和降水離子濃度均按照降水量加權(quán)平均計算[7]，酸雨率=(酸雨樣品數(shù)/降水樣品數(shù))×100%。

2 結(jié)果與討論

2.1 降雨pH值和酸雨頻率變化趨勢

根據(jù)浙江省環(huán)保廳對酸雨等級的劃分，臨平城區(qū)2014—2018年酸雨狀況見表1及圖1[8]。

表1 2014—2018年酸雨狀況等級情況表

監(jiān)測結(jié)果表明：2014年臨平城區(qū)降水pH年均值為4.45，屬于強酸雨(pH<4.5),酸雨率69.2%，為重度酸雨區(qū)。2015至2017年臨平城區(qū)降水pH年均值范圍4.73～5.16，年均值低于5.6，酸雨率19.0%～69.2%。2018年酸雨情況明顯好轉(zhuǎn)，pH年均值為5.63，酸雨發(fā)生率為19.0%。由于近年來二氧化硫、氮氧化物減排，黃標(biāo)車淘汰、鍋爐改造、大型燃煤電廠(2018年2月13日浙江海聯(lián)熱電股份有限公司關(guān)停)的關(guān)停等有效措施，pH值呈逐年升高趨勢，年酸雨頻率呈逐年降低趨勢。根據(jù)浙江省環(huán)保廳對酸雨等級的劃分，臨平城區(qū)酸雨情況已經(jīng)從重度酸雨區(qū)逐漸過渡到目前的非酸雨區(qū)。

電導(dǎo)率是反映溶液中所含可溶性離子的綜合指標(biāo)，可間接反映區(qū)域大氣污染程度。2014—2018年，降水電導(dǎo)率呈下降趨勢，年均值為1.96×10-3～2.99×10-3S/m，高于中國降水背景點瓦里關(guān)山降水的平均電導(dǎo)率(1.48×10-3S/m)[9]，表明臨平城區(qū)大氣環(huán)境仍然受到一定程度的污染。

2.2 降水pH值、酸雨率、降雨量的季節(jié)變化

根據(jù)余杭區(qū)的氣候特征，3、4、5月份為春季，6、7、8月份為夏季，9、10、11月為秋季，12、1、2月為冬季。按照季節(jié)劃分情況，對2014—2018年的酸雨數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2。酸雨率及降雨量隨季節(jié)變化趨勢見圖2。

表2 2014—2018年臨平城區(qū)降水pH值、酸雨率、降雨量的季節(jié)變化

據(jù)表2觀察得知，臨平城區(qū)酸雨冬季污染最重，春季次之，夏季最弱。由圖1趨勢圖可見，酸雨發(fā)生率與降雨量呈反相關(guān)關(guān)系，夏季、冬季最為突出。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能有三個：一是夏、秋兩季空氣流動較強，進(jìn)入梅汛期，降水量較大，使得大氣中酸性物質(zhì)逐漸稀釋，使得降水酸度、酸雨發(fā)生率都相對較低。二是冬春季的氣象條件，晴冷少雨，空氣干燥，不利于空氣污染物的擴散。三是浙江北部、江蘇、安徽省排入大氣中的SO2會不斷地向周邊地區(qū)擴散，即所謂的“酸雨前體物中遠(yuǎn)距離傳輸”，冬春季節(jié)，在北到東北的主導(dǎo)風(fēng)向下，對當(dāng)?shù)氐乃嵊晷纬僧a(chǎn)生疊加作用，外來酸雨前體物可能是造成酸雨污染的一個不可忽視的因素[10]。

2.3 降水的化學(xué)組成特征

臨平城區(qū)2014—2018年降水中主要離子濃度監(jiān)測結(jié)果如表3所示。

表3 2014—2018年臨平城區(qū)降水中主要離子濃度的監(jiān)測結(jié)果 mg/L

表4 大氣降水中主要陰離子摩爾濃度年平均統(tǒng)計 mmol/L

2.4 大氣中SO2、NO2濃度與酸雨情況變化關(guān)系

2014—2018年杭州市臨平城區(qū)(余杭區(qū))大氣監(jiān)測結(jié)果與污染物減排量見表5。

表5 2014—2018年杭州市臨平城區(qū)大氣監(jiān)測結(jié)果與污染物減排量(余杭區(qū))

2014-2018年余杭區(qū)臨平氣站大氣污染物變化趨勢分析評價采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行(置信度為0.05)，得出SO2年平均濃度秩相關(guān)系數(shù)為-1，NO2秩相關(guān)系數(shù)為-0.8。表明SO2和NO2這兩項污染物下降趨勢均比較顯著。這與表2中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果相印證，即從2014—2018年酸雨狀況逐漸好轉(zhuǎn)。

隨著持續(xù)的燃煤煙氣整治工作的開展，SO2、NO2濃度持續(xù)下降。近年來，錦江綠色能源、錦江環(huán)保能源、塘棲熱電、崇賢熱電、海聯(lián)熱電等公司相繼關(guān)停。從2015年起，SO2濃度進(jìn)一步達(dá)到了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)一級濃度限值。NO2濃度也在2017年達(dá)到了《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)一級濃度限值。說明臨平城區(qū)排放的SO2、NOx可能不是酸雨形成的主導(dǎo)因素，外來的“酸雨前體物”高空傳輸作用不可忽視。

3 結(jié)論

(1)臨平城區(qū)2014—2018年降水pH年均值范圍4.45～5.63，酸雨率19.0%～69.2%。pH值呈逐年升高趨勢，年酸雨頻率呈逐年降低趨勢。臨平城區(qū)已經(jīng)從重度酸雨區(qū)逐漸過渡到目前的非酸雨區(qū)。

(2)臨平城區(qū)酸雨季節(jié)污染特征為：冬季>春季>秋季>夏季。酸雨發(fā)生率與降雨量呈反相關(guān)關(guān)系，夏季、冬季最為突出。