2005～2019年貴州省酸雨變化特征及成因分析

胡佳佳，尹 琴

(貴州省環(huán)境監(jiān)測中心站，貴州 貴陽 550001)

1 引言

酸雨已成為當(dāng)今世界備受關(guān)注的重大環(huán)境問題之一，我國是繼北美、歐洲之后世界第三大重酸雨區(qū)域[1]。我國酸雨區(qū)域面積占國土面積的30%，主要集中在華中、西南和華東沿海3個區(qū)域。貴州省地處西南區(qū)域，是酸雨污染較為嚴(yán)重的區(qū)域。1998年，貴州省貴陽市、遵義市、安順市、黔南州、黔東南州、黔西南州被列為“酸雨控制區(qū)”[2]，城市降水酸雨情況較嚴(yán)重。為了進一步了解貴州省的酸雨狀況，本文分析了2005～2019年貴州省酸雨的時空分布特征，以期為貴州省酸雨的治理提供依據(jù)。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于貴州省9個地級市2005年1月至2019年12月酸雨監(jiān)測點位有效監(jiān)測樣本，降水樣品按照《酸沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T165-2004)方法進行采集與處理。

2.2 分析方法

降水pH均值采用氫離子(H+)雨量加權(quán)法計算[3]。計算公式為：

pH=-log[H+]

(1)

pH平均=-log[H+]平均

(2)

(3)

式(1)～(3)中，[H+]為氫離子當(dāng)量濃度，vi為各次樣品的降水量(mm)。

酸雨頻率取降水pH值小于5.6的次數(shù)，計算公式為：

酸雨頻率=(酸雨樣品數(shù)/總降水樣品數(shù))×100%

(4)

按照降水pH值范圍，降水酸度等級可分為強酸性(pH值<4.50)、中度酸性(4.50≤pH值<5.00)、弱酸性(5.00≤pH值<5.60)[4]。

3 結(jié)果與分析

3.1 酸雨的時空變化特征

3.1.1 酸雨城市比例變化

由圖1可知，2005～2019年，貴州省酸雨城市(降水pH值年均值小于5.6的城市)比例自2009年起呈明顯的下降趨勢。酸雨較重城市(降水pH值年均值小于5.0的城市)比例變化趨勢與酸雨城市比例變化趨勢基本一致，pH值年均值小于4.5的城市比例自2008年起均為0。

圖1 2005～2019年貴州省酸雨城市比例變化

3.1.2 降水酸度變化

由圖2可知，2005～2019年，貴州省降水酸度總體呈下降趨勢。全省降水pH年均值自2009年起高于5.6，2005年降水酸度達到近年來的最低值，2018年降水酸度達到最高值。

圖2 2005～2019年貴州省降水酸度變化

3.1.3 酸雨頻率變化

由圖3可知，自2007年起，貴州省發(fā)生酸雨的城市比例逐年下降，2016～2019年，酸雨發(fā)生頻率均為0。2012年，貴州省酸雨發(fā)生頻率在25%以下的城市比例雖然達到了67%，但是酸雨發(fā)生頻率在25%以上、50%以上和75%以上的城市比例均為0。

圖3 2005～2019年貴州省酸雨發(fā)生頻率城市比例變化

3.1.4 酸雨區(qū)域分布變化

由圖4可知，2005～2019年，貴州省酸雨區(qū)域分布變化較為明顯。2005～2008年，貴州省酸雨區(qū)域面積較大，酸雨區(qū)域未發(fā)生明顯變化，主要分布在中部，北部，東南部和南部，酸雨區(qū)域內(nèi)發(fā)生較重酸雨的區(qū)域(降水pH值年均值低于5.0的區(qū)域)主要分布在北部的遵義市和東南部凱里市。2009～2011年，貴州省酸雨區(qū)域面積縮小，主要分布在中部，北部和東南部。酸雨區(qū)域內(nèi)發(fā)生較重酸雨的區(qū)域面積縮小，主要分布在中部的安順市。從2012年開始，貴州省無酸雨區(qū)域。

圖4 2005～2019年貴州省降水pH值區(qū)域分布

3.2 酸雨形成的影響因素分析

能源消耗產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物是降水中主要酸性物質(zhì)的來源。貴州省酸雨類型以硫酸型為主，二氧化硫的大量排放是主要原因。由圖5可知，2005～2018年(2019年二氧化硫排放量官方未公布),貴州省二氧化硫排放量與降水pH值年均值整體呈相反的變化趨勢，隨著二氧化硫排放量的降低，降水pH年均值也逐漸升高。由圖6可知，2005～2018年(2019年二氧化硫排放量官方未公布)，貴州省二氧化硫排放量與酸雨頻率變化趨勢基本一致，隨著二氧化硫排放量的降低，酸雨頻率也逐漸降低。由此可見，貴州省酸雨污染程度與二氧化硫排放密切相關(guān)。

圖5 2005～2018年貴州省二氧化硫排放總量與降水pH年均值變化趨勢

圖6 2005～2018年貴州省二氧化硫排放總量與酸雨頻率變化趨勢

區(qū)域二氧化硫排放量與降水酸度密切相關(guān)外，酸雨的形成還包括其他多種自然因素的影響。土壤中堿性離子含量及pH值是影響酸雨形成的重要因素之一[4]。雨水對土壤的淋浴作用十分強烈，使鈉、鉀、鈣、鎂遷移流失，鐵、鋁富集，缺少堿性物質(zhì)的土壤微粒進入大氣后，失去對降水中酸性物質(zhì)的中和作用。同時，貴州紅壤面積大，對酸雨的形成有一定的作用。貴州的酸雨形成還受到氣象條件的影響，貴州省屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣溫高、雨量足，氣候潮濕，使貴州地面上空形成一個有利于各種化學(xué)過程發(fā)生的環(huán)境。另外，靜風(fēng)、逆溫等擴散條件較差的天氣條件,對酸雨的形成起到一定的促進作用。

4 結(jié)論

2005～2019年，貴州省酸雨城市比例自2009年起逐年下降；降水pH年均值自2009年起高于5.6，2018年降水酸度達到最高值；自2007年起，貴州省發(fā)生酸雨的城市比例逐年下降。2005～2008年，貴州省酸雨區(qū)域面積較大，主要分布在中部，北部，東南部和南部， 2009～2011年，貴州省酸雨區(qū)域面積縮小，主要分布在中部，北部和東南部，從2012年開始，貴州省無酸雨區(qū)域。

貴州省酸雨污染程度與二氧化硫排放密切相關(guān)。2005～2018年,貴州省二氧化硫排放量與降水pH值年均值整體呈相反的變化趨勢，貴州省二氧化硫排放量與酸雨頻率變化趨勢基本一致。另外，酸雨的形成還受土壤和氣象條件的影響。