鷹潭市大氣降雨變化特征分析

潘筱璐

(江西省鷹潭生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，江西 鷹潭 335000)

0 引言

酸雨是指pH值小于5.6的降水(雨或雪等)。中國(guó)從八十年代開(kāi)始對(duì)酸雨污染進(jìn)行觀測(cè)調(diào)查研究。在八十年代，中國(guó)的酸雨主要發(fā)生在重慶、貴陽(yáng)和柳州為代表的西南地區(qū)，酸雨的面積約為170萬(wàn)平方公里。到九十年代中期，酸雨已覆蓋到長(zhǎng)江以南、青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū)，酸雨地區(qū)面積擴(kuò)大了100多萬(wàn)平方公里。年均pH值低于5.6的區(qū)域面積已占我國(guó)國(guó)土面積的40%左右。鷹潭市位于江西省東北部，信江中下游。鷹潭市區(qū)及其周?chē)貐^(qū)地形以低緩丘陵及河谷平原為主，基本上屬低丘崗地帶，信江橫貫東西。鷹潭市區(qū)周?chē)蟛糠謱傩沤蚣?jí)剝蝕層堆積階地，基巖主要為第三紀(jì)磚紅色、紫紅色中細(xì)粒砂巖，地基土為第四紀(jì)沖積層、坡積層及紅砂巖，土壤多偏酸性。低丘崗地以紅壤為主，耕作土以紅壤性水稻土和沖積沙壤居多。鷹潭市屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，具有四季分明、氣候溫和、雨量豐沛、日照充裕、無(wú)霜期長(zhǎng)的特點(diǎn)。本文根據(jù)鷹潭市市區(qū)近10年降水監(jiān)測(cè)資料，對(duì)鷹潭市區(qū)酸雨時(shí)空變化及趨勢(shì)進(jìn)行初步研究。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源和處理

1.1 數(shù)據(jù)資料來(lái)源

采用鷹潭市2012～2021年降水監(jiān)測(cè)資料，市區(qū)內(nèi)共設(shè)置兩個(gè)降雨樣品監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，分別為市監(jiān)測(cè)站、山背。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為pH、電導(dǎo)率、降水量及硫酸根、硝酸根、氟、氯、銨、鈣、鎂、鈉、鉀9種離子濃度；監(jiān)測(cè)頻次為逢雨必測(cè)，每天上午9∶00到第二天上午9∶00為一個(gè)采樣監(jiān)測(cè)周期。

1.2 降水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

按pH值分段情況，全市pH值小于4.50的降水為重酸雨，pH值在4.50～5.00之間的降水為較重酸雨，pH值在5.00～5.60之間的降水為酸雨。

城市降水pH均值由該城市所有雨樣的氫離子濃度雨量加權(quán)計(jì)算得出；城市酸雨頻率為該城市所有點(diǎn)位酸雨樣品數(shù)占總降水樣品數(shù)的百分比。

2 降水結(jié)果與分析

2.1 整體趨勢(shì)

根據(jù)2012～2021年監(jiān)測(cè)結(jié)果，鷹潭市區(qū)10年的降水pH年均值在4.73～5.21之間，未出現(xiàn)重酸雨(pH值小于4.50)。2012年pH年均值最低(4.73)，2020年最高(5.21)；從降水pH年均值分布來(lái)看，2012～2018年呈上升趨勢(shì)，2018年以后呈波浪形上升。

鷹潭市區(qū)10年間的酸雨頻率為71.3%～86.6%。2019年酸雨頻率最低，2020年最高；從酸雨頻率分布來(lái)看，2012～2019年呈下降趨勢(shì)，2019年以后呈波浪形上升。

2012年～2021年鷹潭市降水pH值和酸雨頻率變化見(jiàn)圖1。

圖1 2012～2021年鷹潭市降水pH值和酸雨頻率變化趨勢(shì)

2.2 降水月度情況分析

鷹潭市近10年間每月降水監(jiān)測(cè)情況表明，各月的降水pH年均值在4.90～5.12之間，6月降水pH值最低(4.90)，8月降水pH值高(5.12)；各月的酸雨頻率在66.8%～85.8%之間。10月酸雨頻率最低，1月最高。

按照氣候特點(diǎn)，3月～5月為春季、6月～8月為夏季、9月～11月為秋季、12月～次年2月為冬季。2012年～2021年鷹潭市pH值最高為秋季(5.04)，次之為夏季(5.01)、其次為冬季(4.96)、最低為春季(4.94)；酸雨頻率最高為春季(84.1%)、次之為冬季(83.1%)、其次為夏季(77.1%)、最低為秋季(71.3%)。

圖2 2012～2021年鷹潭市降水pH值和酸雨頻率月度變化

2.3 降水變化趨勢(shì)分析

2012～2021年，鷹潭市降水pH年均值秩相關(guān)系數(shù)為0.927，呈顯著性上升趨勢(shì)；酸雨頻率秩相關(guān)系數(shù)為-0.358，呈下降趨勢(shì)。由此可知，鷹潭市酸雨問(wèn)題得到明顯改善，污染程度呈減輕趨勢(shì)。

2.4 降水離子組分分析

降水的化學(xué)成分反映了其污染特征。2012～2021年，鷹潭市城區(qū)降水四種陰離子中硫酸根的濃度最高，其次是硝酸根，表明硫酸根是鷹潭市城區(qū)降水酸化的主要原因；降水中五種陽(yáng)離子中鈣離子濃度最大，其次是銨離子，表明來(lái)源于堿性顆粒物的鈣對(duì)酸雨中和作用最大。2012～2021年，鷹潭市硫酸根年均值秩相關(guān)系數(shù)為-0.588，呈下降趨勢(shì)；硝酸根秩相關(guān)系數(shù)為0.455，呈上升趨勢(shì)；鷹潭市城區(qū)降水中SO42-/NO3-秩相關(guān)系數(shù)為-0.552，呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明降水中硫酸根所占比重仍然較大，降水酸性屬硫酸鹽型。

總的來(lái)說(shuō)，造成鷹潭市酸雨的主要原因是硫酸鹽，但是硝酸鹽的影響作用也在持續(xù)增加。酸雨類(lèi)型由硫酸鹽型向硫酸鹽、硝酸鹽混合型轉(zhuǎn)變。

表1 2012～2021年離子組分濃度表

圖3 2012～2021年鷹潭市降水中硫酸根、硝酸根、SO42-/NO3-變化趨勢(shì)

3 結(jié)論

2012～2021年，鷹潭市城區(qū)降水pH年均值在4.73～5.21之間，年均值呈上升趨勢(shì)，降水酸度整體減弱，十年間酸雨情況逐年好轉(zhuǎn)，但鷹潭仍為酸雨城市。能源消耗產(chǎn)生的SO2和NOx是降水中主要酸性物質(zhì)來(lái)源，鷹潭市通過(guò)落實(shí)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、節(jié)能減排等一系列措施，對(duì)SO2和NOx排放進(jìn)行了重點(diǎn)控制，使得SO2和NOx等氣態(tài)前體物排放總量進(jìn)一步減少。

2012～2021年，鷹潭市酸雨污染季節(jié)變化明顯，春季最重，冬季次之，其次為夏季，最低為秋季，造成這一現(xiàn)象的原因可能秋季和夏季雨水多，降雨量的增大使酸雨強(qiáng)度和頻率減弱。

2012～2021年，鷹潭市降水中硫酸根離子濃度呈下降趨勢(shì)，而硝酸根離子呈上升趨勢(shì)，SO42-/NO3-呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明鷹潭市酸雨污染類(lèi)型由硫酸鹽型向硫酸鹽、硝酸鹽混合型轉(zhuǎn)變。機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中NOX排放量日益增加，使得硝酸根離子濃度呈上升趨勢(shì)。

4 對(duì)策和建議

加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車(chē)污染防治，減少汽車(chē)尾氣排放。促進(jìn)安裝尾氣凈化裝置，推廣使用清潔燃料，從而降低汽車(chē)尾氣中NOx的排放。另外，鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)和推廣使用以天然氣和電能等清潔能源為動(dòng)力的機(jī)動(dòng)車(chē)。改善非機(jī)動(dòng)車(chē)交通條件，鼓勵(lì)公眾更多地采用綠色出行的方式。

加強(qiáng)綠化，栽植抗酸性植物。篩選和培植抗酸性較強(qiáng)的農(nóng)作物和樹(shù)種，如常綠闊葉樹(shù)種杜英、樟樹(shù)有較強(qiáng)的抗酸能力，在植被恢復(fù)和生態(tài)建設(shè)中可用其逐步替代馬尾松等易受酸雨侵害的針葉樹(shù)種。在城市綠化工程中，可推廣種植一些對(duì)空氣中SO2和NOx有較強(qiáng)吸收能力的樹(shù)木和花草，從而降低城市大氣中的SO2和NOx濃度。

加強(qiáng)區(qū)域環(huán)保合作，推進(jìn)聯(lián)防聯(lián)治。酸雨的形成不僅取決于本地污染物的排放，同時(shí)顯著地受到其他地區(qū)排放污染物、天氣等因素的影響。現(xiàn)階段，鷹潭市應(yīng)著手建立區(qū)域城市間大氣聯(lián)合防治長(zhǎng)效機(jī)制，加強(qiáng)區(qū)域環(huán)保合作，推進(jìn)聯(lián)防聯(lián)治，共同開(kāi)展酸雨污染防治工作。