2008—2017年蕭山區(qū)酸雨變化特征及成因分析

楊曲文

（浙江蕭山中學(xué)，浙江杭州 311200）

酸雨通常是指pH值小于5.6的降水，包括酸性的雨、雪、霧或雹等。20世紀(jì)六十年代以來，全球先后出現(xiàn)三大酸雨區(qū)即歐洲、北美和我國長江以南地區(qū)。研究表明，酸雨對建筑、農(nóng)業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)及人體健康有嚴(yán)重危害，影響社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。改革開放以來，浙江省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展快速，其中蕭山區(qū)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)居浙江省縣(市、區(qū))級首位，煤炭、石油消耗量大，酸雨污染尤為嚴(yán)重。本研究以蕭山區(qū)2008—2017年降水監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，結(jié)合相關(guān)社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和大氣污染物數(shù)據(jù)，分析蕭山區(qū)近10年來酸雨變化特征及其成因，為控制酸雨污染提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料來源

2 蕭山區(qū)酸雨變化特征

2.1 降水pH值與k值年際變化特征

由表2可知，2008—2017年蕭山區(qū)降水pH值年均值在4.44-5.71之間，平均值為4.91；k值年均值(電導(dǎo)率：降水中的總離子濃度)在0.98-5.38μS/cm之間，平均值為3.23μS/cm。由圖1可見，2008—2012年pH值從最大值5.71逐年下降到最小值4.44，2012—2017年pH值逐年上升到5.13；10年間，pH值先降后升且下降幅度大于上升幅度， pH值總體呈現(xiàn)下降趨勢，降水酸性增強(qiáng)。2008年k值從4.29 μS/cm先降后升至2011年最大值5.38μS/cm，4年間k值總體呈上升趨勢；2011-2017年k值降升變化交替進(jìn)行，2016年下降到最小值0.98μS/cm后上升到2017年3.75μS/cm，6年間k值總體呈下降趨勢；10年間，k值降升過程交替進(jìn)行，總體呈下降趨勢，降水的總離子濃度總體減小。2008—2017年降水pH值與k值的總體變化趨勢一致，即總體上降水的k值減小時(shí)pH值下降，反之k值上升時(shí)pH值增大，但2011年和2016年除外。

2.2 酸雨頻率變化特征

由表2可知，2008—2017年蕭山區(qū)酸雨率在44.6%-100%之間，平均值為88.0%。由圖2可見，2008—2015年酸雨率從最小值44.6%開始上升，8年間升降變化交替進(jìn)行總體呈上升趨勢，到2015年酸雨率上升到100%即逢雨必酸；2015-2017年，酸雨率從100%逐年下降到78.8%；10年間酸雨率升降變化交替進(jìn)行，總體呈上升趨勢。與降水的pH值變化特征比較分析可知，2008—2017年降水pH值總體呈下降趨勢而酸雨率總體呈上升趨勢，即總體上降水的pH值減小酸雨率升高，反之pH值增大則酸雨率降低，但2012年和2014年除外。

表1 酸雨污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)

表2 蕭山區(qū)2008-2017年降水情況

表3 蕭山區(qū)2008-2017工業(yè)企業(yè)煤炭消耗量與機(jī)動(dòng)車擁有量情況

圖1 蕭山區(qū)2008～2017年降水pH值與k值年際變化

圖2 蕭山區(qū)2008～2017年酸雨年際變化特征

2.3 酸雨等級變化特征

由圖2可知，2008—2017年酸雨等級在Ⅲ級-Ⅴ級之間，隨著降水pH值總體減小與酸雨頻率總體降低，酸雨等級總體上升，酸雨污染日益嚴(yán)重，到2017年酸雨污染有所減輕。具體情況是：2008—2009年酸雨等級從Ⅲ級上升到Ⅴ級即蕭山區(qū)從中度酸雨區(qū)上升到重酸雨區(qū)，2011—2016年酸雨等級一直是Ⅴ級即蕭山區(qū)6年間一直處在重酸雨區(qū)；2017年隨著降水pH值的增大與酸雨頻率的降低，酸雨等級從Ⅴ級下降到Ⅳ級處于中度酸雨區(qū)，酸雨污染有所減輕。

2.4 酸雨類型變化特征

2.5 酸雨成分變化特征

圖3 蕭山區(qū)2008～2017年酸雨成分年際變化特征

3 酸雨成因分析

3.1 燃煤和機(jī)動(dòng)車對酸雨的影響

2008—2017年，蕭山區(qū)的酸雨主要屬燃煤和燃油引起的混合型酸雨，這與蕭山區(qū)的能源主要是煤炭和蕭山區(qū)機(jī)動(dòng)車使用量與日俱增密切相關(guān)(見表3)。

經(jīng)相關(guān)性分析，2008—2017年蕭山區(qū)降水pH值與工業(yè)企業(yè)燃煤量成負(fù)相關(guān)(r=-0.584，P=0.05)，與機(jī)動(dòng)車總量成極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.806，P=0.05)；即隨著燃煤和機(jī)動(dòng)車使用量上升，降水的pH值減小酸性增強(qiáng)，反之隨著燃煤和機(jī)動(dòng)車使用量下降，降水pH值增大酸性減弱，其中機(jī)動(dòng)車使用量的變化對降水pH值的變化影響更顯著。由表3可見，2008—2016年蕭山區(qū)燃煤量總體上升，燃煤排放的酸雨前體物二氧化硫和氮氧化物總體增多，引起降水中SO和NO的質(zhì)量年均值總體增大，降水的pH值減小酸性增強(qiáng)；2017年燃煤量大幅度下降，排放的二氧化硫和氮氧化物大幅度減少，降水中SO和NO的質(zhì)量年均值減小，降水的pH值增大酸性減弱。10年間蕭山區(qū)機(jī)動(dòng)車使用量總體上升，機(jī)動(dòng)車使用的燃油量總體增加，燃油排放的氮氧化物總體增多，引起降水NO的質(zhì)量年均值總體增大，降水的pH值減小酸性增強(qiáng)。

與此同時(shí)，通過采取一系列有效措施(燃燒低硫煤、加入固硫劑、使用天然氣和太陽能等清潔能源、加強(qiáng)煙氣脫硫脫硝和汽車尾氣治理)，大力減少了二氧化硫和氮氧化物的排放量，到2017年蕭山區(qū)由重酸雨區(qū)轉(zhuǎn)為中度酸雨區(qū)，酸雨污染有所減輕。

3.2 降水對酸雨的影響

經(jīng)相關(guān)新分析，2008—2017年蕭山區(qū)降水pH值與降水量呈負(fù)相關(guān)((r=-0.369，P=0.05)，即隨著降雨量增加降水pH值降低，反之隨著降雨量減少降水pH值升高；10年間蕭山區(qū)降水量總體上增加，降水pH值總體上減小酸性增強(qiáng)，這與酸雨形成機(jī)制及大氣中污染物相關(guān)。酸雨由大氣中污染物通過“云內(nèi)清除”和“云下清除”作用進(jìn)入降水生成酸性物質(zhì)形成，“云下清除”過程中降水沖刷掉了懸浮于大氣中的顆粒物；研究表明蕭山區(qū)近地層建筑揚(yáng)塵等形成的懸浮顆粒物具有堿性特征，有一定的酸緩沖能力；2008—2017年蕭山區(qū)降水總體增多對顆粒物的沖刷和稀釋能力增強(qiáng)，大氣中顆粒物總體上減小對降水的酸緩沖能力減弱，兩者相互作用引起降水pH值總體上隨降雨量增加而降低酸性增強(qiáng)。

3.3 外來污染對酸雨的影響

蕭山區(qū)酸雨主要由燃燒煤炭和石油排放的二氧化硫和氮氧化物引起，同時(shí)該地區(qū)的酸雨也易受外來污染源的影響。蕭山區(qū)地勢南高北低，冷空氣易進(jìn)難出；當(dāng)秋冬季盛行的偏北風(fēng)來襲時(shí)， 將攜帶人口和工業(yè)密集的上海、嘉興等地空氣中的致酸物質(zhì)，進(jìn)入和停留在蕭山區(qū)上空，勢必引起降水的酸性物質(zhì)增多而酸度增大，加重蕭山區(qū)的酸雨污染。因此蕭山區(qū)的酸雨防治，除了繼續(xù)采取有效措施大力減少當(dāng)?shù)囟趸蚝偷趸锏呐欧磐?；還需通過長三角地區(qū)大氣污染的聯(lián)防聯(lián)控，減少蕭山區(qū)酸雨的外來污染源。

4 結(jié)語

（1）2008—2017年，蕭山區(qū)降水pH值和k值總體減小，酸雨頻率總體上升，酸雨污染日益嚴(yán)重，到2017年有所減輕；10年間，蕭山區(qū)酸雨2008年屬硫酸型，2009～2017屬混合型。

（2）蕭山區(qū)降水中陰離子質(zhì)量年均值總體上SO＞NO＞Cl＞F，陽離子年均值總體上NH＞Ca＞K＞Na＞Mg，陰離子和陽離子的年均值及兩者的差值在降升變化中總體呈下降趨勢，而降水酸性總體增強(qiáng)。

（3）蕭山區(qū)酸雨主要由當(dāng)?shù)厝紵禾亢褪团欧臩O和NO，通過云上和云下致酸作用形成，降水量的增加和外來污染源也會引起酸雨污染的加重。

（4）蕭山區(qū)的酸雨防治，除了繼續(xù)采取有效措施大力減少當(dāng)?shù)囟趸蚝偷趸锏呐欧磐猓贿€需通過長三角地區(qū)大氣污染的聯(lián)防聯(lián)控，減少蕭山區(qū)酸雨的外來污染源。