合肥市酸雨?duì)顩r調(diào)查

汪海波，張嫣彥

（安徽省合肥生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，安徽 合肥 230088）

大氣中酸性污染物的沉降叫做酸沉降。酸沉降分為濕沉降和干沉降兩大類：干沉降指不發(fā)生降水時(shí)，大氣中酸性污染物受重力、顆粒物吸附等作用由大氣沉降到地面的過程[1]；濕沉降即我們通常所說的“酸雨”，它是指pH小于5.6的雨、雪、雹、霧等其他形式的降水[2]。

1 酸雨的成因、類型

酸雨的成因主要分為自然因素和人為因素。自然因素主要是火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、有機(jī)物腐敗、細(xì)菌分解等；人為因素主要是指人為向大氣中排放大量的酸性物質(zhì)，例如燃燒化石燃料、對含硫礦石進(jìn)行金屬冶煉、化工生產(chǎn)等。這些過程都會產(chǎn)生大量的二氧化硫，有部分回收不充分的尾氣會進(jìn)入大氣，另外隨著機(jī)動車保有量的逐年提高，汽車尾氣排放也成為重要的酸雨因素。

大氣中的二氧化硫和氮氧化物凝結(jié)成雨滴，在下降過程中不斷吸附其他含酸微粒和氣體（氟化氫、氯氣、硫化氫等），降落到地面形成酸雨。酸雨一般分為硫酸型或燃煤型、硝酸型或燃油型、混合型三種。

2 酸雨的危害

遭受酸雨侵蝕的土壤會被酸化，以致礦物質(zhì)流失，影響植物的生長，同時(shí)流失的礦物質(zhì)流入水體會導(dǎo)致水中重金屬濃度升高；酸雨會導(dǎo)致湖泊呈現(xiàn)酸性，水生生物死亡；酸雨還會腐蝕建材，損壞建筑物，同時(shí)加快裸露鐵軌、電纜等設(shè)施的老化，可以說，酸雨會危害整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。

3 酸雨的分布

西歐、北美、東南亞是全球三大酸雨區(qū)，西南、華中、華東沿海是中國的主要酸雨區(qū)。安徽省的酸雨主要屬于硫酸型，主要酸雨區(qū)域分布在南部地區(qū)，這和本省氣候及地貌等關(guān)系較大。安徽省的地貌南北差異較大：北方多平原，土壤多呈中性或偏堿性，風(fēng)沙大，大氣污染物易擴(kuò)散；南方多山區(qū)，易形成不易擴(kuò)散的山谷風(fēng)，土壤多呈酸性，隨空氣飄浮的土壤塵會加劇降雨的酸度[3]。

合肥市位于安徽省中部地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，具有氣候溫和、雨量充沛的特點(diǎn)，地形屬于江淮丘陵地帶，以丘陵崗地為主，境內(nèi)地形整體平緩。現(xiàn)就合肥市酸雨監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)及監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查，以便更好地了解合肥市酸雨現(xiàn)狀。

4 合肥市酸雨?duì)顩r調(diào)查

4.1 合肥市酸雨監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)

全國開展例行降水監(jiān)測的城市約500個(gè)左右，監(jiān)測點(diǎn)位超過1 000個(gè)。一般情況下，人口50萬以上的城市布設(shè)3個(gè)點(diǎn)：城區(qū)2個(gè)，遠(yuǎn)郊1個(gè)；人口50萬以下的城市布設(shè)2個(gè)點(diǎn)：城區(qū)和遠(yuǎn)郊各1個(gè)。酸雨監(jiān)測點(diǎn)位選擇一般有如下原則：不受局地氣象條件影響大的地方；不受局地污染源影響的地方；有持續(xù)供電的地點(diǎn)[4]。

目前合肥實(shí)行“逢雨必測”，即每次的降水都進(jìn)行監(jiān)測分析。市區(qū)共設(shè)有三個(gè)酸雨收集、監(jiān)測點(diǎn)位，分別位于三里庵原合肥市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心（以下簡稱三里庵）、湖濱水質(zhì)自動監(jiān)測站（以下簡稱湖濱水站或水站）、印染廠。

4.2 酸雨的采集、常規(guī)監(jiān)測項(xiàng)目及監(jiān)測方法

現(xiàn)在全國已普遍使用降雨自動監(jiān)測儀，它可以自動收集降雨并測量雨量、pH值和電導(dǎo)率，同時(shí)將結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳送至服務(wù)器。管理員無需到現(xiàn)場便可以在自己的電腦上看到檢測數(shù)據(jù)，同時(shí)管理員還可以通過遠(yuǎn)程操作對儀器進(jìn)行清洗等日常維護(hù)工作。相對于以往的人工收集和測量，自動監(jiān)測設(shè)備具有極大的優(yōu)勢：它能夠?qū)崟r(shí)自動監(jiān)測降雨場次、每場降雨的起止時(shí)間，儀器一般在檢測到降雨1 min內(nèi)可以打開采雨蓋，降雨停止5 min內(nèi)可以關(guān)閉采雨蓋，克服了人工計(jì)時(shí)不準(zhǔn)、雨量不易計(jì)算、時(shí)效性差等弊端；降雨自動監(jiān)測儀采用梳狀雨水傳感器，具有加熱功能，靈敏度高，可有效防止露水、大霧、霜降、鳥糞等引起的誤操作；另外，儀器自帶冰箱，可將樣品及時(shí)保存于0℃～4℃中，為后期實(shí)驗(yàn)室分析項(xiàng)目數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了保障。對于沒有自動采集監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測點(diǎn)，也可以采用手動采樣。手動采樣器口徑應(yīng)不小于20 cm，一般由聚乙烯漏斗、漏斗支架、收集桶組成，其中收集桶的容量要足夠大，保證遇到當(dāng)?shù)刈畲笕战邓恳膊粫绯觥?/p>

酸雨的監(jiān)測項(xiàng)目一般為雨量、pH、EC、F-、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+。合肥市目前已采用降雨自動監(jiān)測儀在線設(shè)備，雨量、pH、EC由降雨自動監(jiān)測儀自動測定，其他項(xiàng)目則是將收集的降雨送回實(shí)驗(yàn)室分析。其中F-、Cl-、NO3-、SO42-使用離子色譜法測定，NH4+采用氣相分子吸收光譜法或納氏試劑分光光度法測定，K+、Na+、Ca2+、Mg2+使用原子吸收分光光度法測定。

4.3 近年來的監(jiān)測數(shù)據(jù)

據(jù)安徽省合肥生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年至2021年合肥市共采集分析1 266個(gè)酸雨樣品，包含2015年169個(gè)，2016年212個(gè)，2017年198個(gè)，2018年181個(gè)，2019年149個(gè)，2020年198個(gè)，2021年159個(gè)。按點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)：湖濱水站共計(jì)369個(gè)，其中2015年51個(gè)，2016年47個(gè)；三里庵合肥市站475個(gè)，其中2015年66個(gè)，2016年84個(gè)；印染廠422個(gè)，其中2015年52個(gè)，2016年81個(gè)。由于各點(diǎn)位分析項(xiàng)目較多，定義酸雨主要依據(jù)是pH，而影響pH值的陰離子主要是SO42-和NO3-，所以本文僅統(tǒng)計(jì)合肥市三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位近7年的酸堿度和SO42-、NO3-濃度。三個(gè)點(diǎn)位年度pH測定結(jié)果范圍詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1；三個(gè)點(diǎn)位年度SO42-、NO3-濃度詳細(xì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2。

表1 各點(diǎn)位pH值統(tǒng)計(jì)表

表2 各點(diǎn)位SO42-、NO3-濃度年均值統(tǒng)計(jì)表

由表1可看出，2017～2021年合肥市均未出現(xiàn)酸雨，2015年度湖濱水站、三里庵、印染廠3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位均出現(xiàn)了pH＜5.6的降雨，2016年度僅湖濱水站出現(xiàn)過pH＜5.6的降雨，酸雨具體出現(xiàn)時(shí)間、酸堿度、酸雨等級統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)詳見表3。

表3 各點(diǎn)位酸雨等級數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

由表2可看出，在出現(xiàn)酸雨的2015年和2016年各點(diǎn)位SO42-、NO3-濃度總體大于未出現(xiàn)酸雨的2017～2021年；自2015年起，三個(gè)點(diǎn)位的SO42-、NO3-濃度總體呈逐年下降趨勢，其中2019年出現(xiàn)反彈，但2020年開始回落并于2021年達(dá)到近7年總體最低。

根據(jù)《酸雨和酸雨區(qū)等級》QX/T 372-2017中酸雨等級劃分標(biāo)準(zhǔn)：5.0≤pH＜5.6為較弱酸雨，4.5≤pH＜5.0為弱酸雨；酸雨頻率等級劃分：F＜5%為酸雨偶發(fā)，5%＜F＜20%為酸雨少發(fā)[4]。由此可知，合肥市2015年和2016年的酸雨等級均為較弱酸雨或弱酸雨，具體詳見表3。湖濱水站2015年度酸雨出現(xiàn)次數(shù)為3次，降雨次數(shù)共51次，酸雨頻率為5.9%，屬酸雨少發(fā)；2016年度酸雨出現(xiàn)次數(shù)為2次，降雨次數(shù)共47次，酸雨頻率為4.2%，屬酸雨偶發(fā)。三里庵2015年度酸雨出現(xiàn)次數(shù)為5次，降雨次數(shù)共66次，酸雨頻率為7.6%，屬酸雨少發(fā)；2016年度酸雨出現(xiàn)次數(shù)為1次，降雨次數(shù)共84次，酸雨頻率為1.2%，屬酸雨偶發(fā)。印染廠2015年度酸雨出現(xiàn)次數(shù)為2次，降雨次數(shù)共52次，酸雨頻率為3.8%，屬酸雨偶發(fā)。詳見表4各點(diǎn)位酸雨頻率統(tǒng)計(jì)表。

表4 各點(diǎn)位酸雨頻率統(tǒng)計(jì)表

4.4 統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

從2015年到2021年合肥市各酸雨監(jiān)測點(diǎn)的降水分析數(shù)據(jù)可知，合肥市近7年來僅2015年和2016年出現(xiàn)過酸雨，且2016年度出現(xiàn)酸雨的頻次總體低于2015年。從酸雨級別上看，合肥市酸雨主要為較弱酸雨和弱酸雨；從酸雨頻率等級上看，2015年到2016年合肥市酸雨頻率主要為偶發(fā)及少發(fā)。

合肥市近年來空氣污染狀況整體向好，酸雨?duì)顩r得到改善，這跟政府的重視息息相關(guān)。2013年9月國務(wù)院出臺《大氣污染物防治行動計(jì)劃》即“大氣十條”，其工作目標(biāo)：經(jīng)過五年的努力，全國空氣質(zhì)量總體改善，重污染天氣較大幅度減少；京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。力爭再用五年或更長時(shí)間，逐步消除重污染天氣，全國空氣質(zhì)量明顯改善。到2017年，全國空氣質(zhì)量總體得到改善[5]，“大氣十條”確定的目標(biāo)已如期實(shí)現(xiàn)。2018年6月國務(wù)院發(fā)布了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計(jì)劃》，計(jì)劃目標(biāo)中提到：到2020年，二氧化硫、氮氧化物排放總量分別比2015年下降15%以上。這幾年國家不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，大力推進(jìn)發(fā)展綠色交通，不斷加大環(huán)保監(jiān)督力度，種種舉措對空氣質(zhì)量的改善起到了巨大的作用。大氣污染物中的二氧化硫、氮氧化物是導(dǎo)致酸雨的主要成分，而大量使用的燃煤及龐大數(shù)量的汽車尾氣是其主要來源，現(xiàn)在普遍推廣使用電、天然氣等清潔能源，大力發(fā)展電動汽車制造等，都大幅度減少了酸性污染物的排放。

5 結(jié)論

由于空氣的流動性，酸雨問題不是一個(gè)城市、一個(gè)省份甚至一個(gè)國家的事，酸雨問題已經(jīng)得到了世界各國的重視，經(jīng)過各國協(xié)同努力，目前酸雨?duì)顩r已得到了一定程度的改善。經(jīng)過對合肥市的酸雨布點(diǎn)情況、酸雨監(jiān)測方法、監(jiān)測數(shù)據(jù)的調(diào)查可以看出，合肥市已采用先進(jìn)的降雨自動檢測儀對降雨?duì)顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測；同時(shí)從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上看，合肥市酸雨?duì)顩r逐漸向好發(fā)展，近五年已未出現(xiàn)酸雨。