2015-2019年衡陽(yáng)市酸雨情況及原因分析

李 恒

(湖南省衡陽(yáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，湖南 衡陽(yáng) 421001)

大氣降水的形式包括雨、雪、雹、霧等，酸雨是指pH值小于5.6的大氣降水[1-2]。酸雨的形成是大氣中發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，其主要是由二氧化硫和氮氧化物在大氣或水滴中轉(zhuǎn)化為硫酸和硝酸所致[3]。由于其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重危害，酸雨現(xiàn)已成為嚴(yán)重威脅世界環(huán)境的十大問(wèn)題之一，因此酸雨問(wèn)題亟待解決。

1 研究區(qū)域及監(jiān)測(cè)概況

衡陽(yáng)市位于湖南省中南部，湘江中游。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，因受季節(jié)環(huán)流和地形影響，降水在季節(jié)和地域分布上不均勻，一年中春夏兩季的降雨量占全年降雨量的比重較大[4]。

衡陽(yáng)市城區(qū)共有3個(gè)降水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，分別是衡陽(yáng)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站、珠暉區(qū)環(huán)保局和原169醫(yī)院，前兩個(gè)測(cè)點(diǎn)為評(píng)價(jià)監(jiān)控點(diǎn)位，原169醫(yī)院為對(duì)照點(diǎn)位，對(duì)照點(diǎn)不參與評(píng)價(jià)。降水監(jiān)測(cè)頻次為逢雨必測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目共11個(gè)，pH值、電導(dǎo)率指標(biāo)逢雨必測(cè)，其余9項(xiàng)指標(biāo)根據(jù)降雨量大小進(jìn)行確定，由湖南省衡陽(yáng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH和酸雨頻率年際變化趨勢(shì)

2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)降水質(zhì)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)降水pH年均值在4.75～5.66之間，酸雨pH年均值在4.27～5.12之間；2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)酸雨頻率在16.4 %～52.9 %之間，酸雨頻率呈上升趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)家對(duì)酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分規(guī)劃，衡陽(yáng)市城區(qū)2015年屬于無(wú)酸雨污染區(qū)，2016和2018年屬于酸雨輕度污染區(qū)，2017和2019年屬于酸雨中度污染區(qū)。

表1 2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)降水質(zhì)量統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of precipitation quality in Hengyang City from 2015 to 2019

2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)降水pH值年均值、酸雨pH值年均值和酸雨頻率變化趨勢(shì)經(jīng)Spearman秩相關(guān)系數(shù)(顯著性水平為0.05，wp=0.90)計(jì)算得出：近五年城區(qū)降水pH年均值保持穩(wěn)定(基本無(wú)變化)，酸雨頻率呈上升趨勢(shì)、且有顯著意義。

2.2 酸雨頻率季節(jié)變化趨勢(shì)

2015-2019年陽(yáng)市城區(qū)酸雨頻率月變化走勢(shì)詳見(jiàn)圖1，由圖1可得，每年的6月到10月酸雨頻率較低，而11月至次年5月，酸雨頻率較高，即夏季酸雨頻率低，冬季和春季頻率較高，秋季次之?？傮w來(lái)說(shuō)，從2015年至2019年，年內(nèi)各月變化走勢(shì)基本一致，各月各年度間呈現(xiàn)一種上升的趨勢(shì)。

圖1 2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)酸雨頻率月變化走勢(shì)圖Fig.1 The monthly variation chart of acid rain frequency in Hengyang City from 2015 to 2019

2.3 降水化學(xué)成分變化趨勢(shì)

衡陽(yáng)市城區(qū)降水中陰離子主要以硫酸根和硝酸根為主，陽(yáng)離子則以銨根離子和鈣離子為主，2015-2019年城區(qū)降水中的硫酸根離子和硝酸根離子濃度之比分別為1.67、1.57、1.34、1.67、1.36，比值相對(duì)穩(wěn)定，均屬于硫酸/硝酸混合型酸雨；并且硝酸鹽的比值逐漸增加，證明空氣中硝酸根的污染在逐步增大。由表2可得，衡陽(yáng)市城區(qū)酸雨的貢獻(xiàn)值主要是來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化硫和汽車尾氣中排放的氮氧化物。

表2 2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)降水化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果年均值統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of annual mean value of precipitation chemical composition detection results in Hengyangcity area from 2015 to 2019

2.4 2015-2019年衡陽(yáng)市二氧化硫和二氧化氮排放情況

2015-2019年衡陽(yáng)市城區(qū)工業(yè)生產(chǎn)、生活和移動(dòng)源中二氧化硫和二氧化氮的排放情況詳見(jiàn)表3和表4。從表中可以看出，從2015年起，衡陽(yáng)市二氧化硫和二氧化氮的排放量呈明顯的減小趨勢(shì)。工業(yè)生產(chǎn)中二氧化硫的比值逐年下降，但二氧化氮的比值卻呈上升趨勢(shì)。

表3 2015-2019年工業(yè)生產(chǎn)二氧化硫和二氧化氮排放情況匯總表Table 3 Summary of sulfur dioxide and nitrogen dioxide emissions from industrial production from 2015 to 2019

表4 2015-2019年生活源二氧化硫和二氧化氮排放情況匯總表Table 4 Summary of sulphur dioxide and nitrogen dioxide emissions from domestic sources from 2015 to 2019

圖2和圖3分別為2015-2019年衡陽(yáng)工業(yè)源和生活源二氧化硫和二氧化氮的年排放量。

圖2 2015-2019年市工業(yè)源中SO2和NO2的 年排放量走勢(shì)圖Fig.2 Annual emission trend of SO2 and NO2 from municipal industrial sources from 2015 to 2019

圖3 2015-2019年市生活源中SO2和NO2的 年排放量走勢(shì)圖Fig.3 Annual emission trend of SO2 and NO2 from municipal household sources from 2015 to 2019

3 酸雨成因分析

從2015年來(lái)，衡陽(yáng)市的酸雨問(wèn)題日趨明顯，酸雨頻率和降水pH年均值都有逐年上升的趨勢(shì)。酸雨的形成與空氣中二氧化硫的排放量有一定的關(guān)聯(lián)性，加之近年來(lái)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，城市機(jī)動(dòng)車擁有量也急劇增加，汽車尾氣的排放更促使酸雨濃度逐步增大，但根據(jù)本文中相關(guān)數(shù)據(jù)可得，大氣中的SO2和NO2含量與酸雨的發(fā)生并不完全呈正相關(guān)性，根據(jù)各種資料，衡陽(yáng)市酸雨的主要原因如下：

(1)工業(yè)排放的酸性氣體是造成酸雨污染的重要原因。衡陽(yáng)屬于重工業(yè)城市，金屬冶煉和壓延加工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)和采選業(yè)較多，加之近年來(lái)大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)，二氧化硫和二氧化氮等氣體污染物排放量巨大。這是造成衡陽(yáng)市酸雨頻發(fā)的重要原因之一。

(2)交通運(yùn)輸方式也是造成酸雨的重要原因。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城區(qū)汽車擁有量急速增加，大量汽車尾氣的排放，使得二氧化氮的排放量也不斷增加。

(3)周邊區(qū)域間的輸送也是引起衡陽(yáng)市酸雨情況加重的重要原因[6]。衡陽(yáng)處于湖南省中南部，東與株洲為鄰、南與郴州接界、西接永州和邵陽(yáng)、北靠婁底和湘潭。根據(jù)相關(guān)資料顯示，在“十二五”期間，株洲、湘潭、婁底、邵陽(yáng)等多個(gè)城市的酸雨頻率均較高，外源輸出也是導(dǎo)致衡陽(yáng)市酸雨加重的原因之一。

(4)自然因素和氣象條件的影響[7]。衡陽(yáng)市位于湖南省凹形面的軸帶部分，周圍環(huán)繞著嶺脊山地構(gòu)成典型的盆地形勢(shì)。衡陽(yáng)盆地南高北低，整個(gè)地勢(shì)由西南向東北傾斜，而盆地由四周向中部降低，這種地形條件使得城區(qū)內(nèi)污染物很難擴(kuò)散。衡陽(yáng)又地處于中亞熱帶季風(fēng)區(qū)，冬冷夏熱，干濕交替的氣候，春夏降水豐富，利于為酸雨提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)一些天然污染物排放源的存在也會(huì)導(dǎo)致酸雨的形成。

4 結(jié) 論

2015-2019年，衡陽(yáng)市城區(qū)降水pH年均值在4.75～5.66之間，酸雨頻率在16.4%～52.9%之間，酸雨頻率呈明顯上升趨勢(shì)；2015年屬于無(wú)酸雨污染區(qū)，2016和2018年屬于酸雨輕度污染區(qū)，2017和2019年屬于酸雨中度污染區(qū)；呈現(xiàn)出夏季酸雨頻率低、冬季和春季頻率較高、秋季次之的特征。

2015-2019年城區(qū)降水中的硫酸根離子和硝酸根離子濃度之比在1.34～1.67之間，比值相對(duì)穩(wěn)定，屬于硫酸/硝酸混合型酸雨；并且硝酸鹽的比值逐漸增加，證明空氣中硝酸根的污染在逐步增大。

自然因素和人為因素是造成衡陽(yáng)市酸雨形成的兩大重要原因，而人為原因起主要作用，衡陽(yáng)市的酸雨與工業(yè)生產(chǎn)和汽車尾氣的排放密切相關(guān)?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、加大先進(jìn)生產(chǎn)工藝企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、推進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)工藝創(chuàng)新、引進(jìn)新能源公交車等一系列措施來(lái)降低污染物的排放。