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        邵武市降水酸雨現(xiàn)狀及成因分析

        2014-03-10 08:16:16張素芬
        資源節(jié)約與環(huán)保 2014年12期
        關(guān)鍵詞:邵武市酸雨酸度

        張素芬

        (福建省邵武市環(huán)境監(jiān)測站 福建邵武 354000)

        酸雨是pH 值小于5.60 的雨、雪、冰、雹等形式降水。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質(zhì)造成的,酸雨只是極大的危害性。酸雨影響破壞生態(tài)系統(tǒng),使湖泊、河流酸化,影響魚類和其它水生生物生長,它使土壤酸化,損害森林和許多農(nóng)作物,它還破壞建筑物,加速金屬的腐蝕,酸度過強(qiáng)的雨能刺激人眼和皮膚,酸雨污染危害的范圍和程度已經(jīng)引起人們高度關(guān)注,酸雨監(jiān)測對于研究酸雨的類型成因及防治具有重要的意義。

        1 布點(diǎn)、采樣和分析

        1.1 點(diǎn)位設(shè)置

        按照中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《酸沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 165-2004)技術(shù)要求,結(jié)合邵武市人口數(shù)量實(shí)際情況設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位,即市環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測大樓(城區(qū)監(jiān)控點(diǎn))。

        1.2 采樣

        根據(jù)《酸沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HT/T 165-2004)要求采用自動采樣器采樣。

        采樣時(shí)間和頻率:下雨時(shí),每24h 采樣一次。若一天中有幾次降雨(雪)過程,可合并為一個(gè)樣品測定;若遇連續(xù)幾天降雨(雪),則將上午9:00 至次日上午9:00 的降雨(雪)視為一個(gè)樣品,監(jiān)測頻率逢雨必測。

        1.3 監(jiān)測項(xiàng)目及分析方法

        pH:電極法(WTW730 型pH 酸度計(jì))

        SO42-、NO3-、Cl-、F-:離子色譜法(ICS-1500 型離子色譜儀)

        Na+、NH4+、Mg2+、Ca2+:離子色譜法(ICS-1500 型離子色譜儀)

        1.4 數(shù)據(jù)處理方法

        pH 值平均值計(jì)算采用氫離子濃度雨量加權(quán)法,離子均值的計(jì)算采用雨量加權(quán)法。

        2 邵武市降水酸雨現(xiàn)狀及特征

        2.1 酸雨現(xiàn)狀

        邵武市區(qū)2007~2013 年降水監(jiān)測統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。七年共采集降水樣品786 個(gè),其中酸雨樣品527 個(gè),酸雨頻率為67.0%,酸雨量占采集雨量的68.3%;降水pH 最小值為3.45,最大值為7.55;降水pH 年均值的變化范圍為4.41~4.84,均<5.6 表明邵武市區(qū)的降水以酸性居多,酸雨污染較為嚴(yán)重。

        表1 邵武市區(qū)2007~2013 年酸雨頻率和pH 值

        2.2 酸雨的時(shí)間分布特征

        將2007~2013 年的酸雨出現(xiàn)頻率按月進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果見圖1。

        圖1 2007~2013 年邵武市各月酸雨頻率分布

        結(jié)果表明:酸雨頻率出現(xiàn)較高的是在1~4 月,達(dá)70%以上,酸雨頻率最低的是7 月份,為46.2%,其余幾個(gè)月的酸雨頻率處于51.7%~65.9%。

        邵武市將全年12 個(gè)月按實(shí)際氣溫劃分為春季2~5 月,夏季6~8 月,秋季9~11 月,冬季12~1 月。將2007~2013 年降水酸度指標(biāo)按季統(tǒng)計(jì)(見表2,圖2)。

        表2 2007~2013 年邵武市區(qū)降水酸度按季統(tǒng)計(jì)結(jié)果pH 值(無量綱)

        圖2 2007~2013 年邵武市酸雨頻率季節(jié)變化趨勢

        結(jié)果表明:雨水越多,酸雨頻率越高。春季是邵武市雨水較為充足的季節(jié),春季的降水酸化也較嚴(yán)重,春季的酸雨頻率最高達(dá)到91.1%;夏季的雨水較少,降水的質(zhì)量也明顯好轉(zhuǎn),酸雨頻率最低為43.5%。

        2007~2013 年春季降水酸雨頻率為77.0%,冬季酸雨頻率為76.1%,夏、秋季雨水相對較少,夏、秋季酸雨頻率分別為50.5%,58.9%,酸雨頻率隨季節(jié)變化為:春季>冬季>秋季>夏季;2007~2013 年春季降水pH 值范圍3.45~6.82,pH 均值為4.49;夏季降水pH 值范圍:3.89~7.54,pH 均值為4.86;秋季降水pH 值范圍:3.86~6.38,pH 均值為4.74;冬季降水pH 值范圍:3.76~6.16,pH 均值為4.52。夏季pH 均值相對較高,降水pH 值隨季節(jié)變化為春季<冬季<秋季<夏季。2007~2013 年最低pH 值為3.45,出現(xiàn)在2007 年3 月10 日,一般春季往往連續(xù)降水,降水量大,降水時(shí)間長,出現(xiàn)酸雨的機(jī)會也多,且隨降水時(shí)間的增加,pH 保持低值,可以連續(xù)數(shù)天出現(xiàn)酸雨,如表3。

        表3 2007 年3 月5-12 日降水pH 值

        2.3 降水的化學(xué)成分組成

        2013 年1~12 月邵武市降水中的離子組分統(tǒng)計(jì)見表4,結(jié)果表明降水中陰離子主要成分是SO42-、NO3-、Cl-和F-分別占陰離子總數(shù)的53.4%、19.7%、3.66%和0.98%;降水中含量相對較高的陽離子主要是Ca2+和NH4+分別為10.8%、4.57%,而Na+、K+、Mg2+分別為3.01%、2.57%、1.37%。上述結(jié)果顯示SO42-、NO3-、Ca2+和NH4+是決定邵武市區(qū)降水酸度的關(guān)鍵因素。其中SO42-與NO3-是降水化學(xué)組成中比重最大的陰離子,而2013 年1~12 月(9 月無降水)SO42-和NO3-之比分別為2.87、3.55、1.67、2.07、3.36、1.84、3.26、2.72、1.45、4.64、7.97,即SO42-與NO3-之比值范圍是1.45:1-7.97:1 范圍內(nèi),表明SO42-是降水酸度的主要貢獻(xiàn)者,而NO3-對降水酸度也有一定的貢獻(xiàn)。

        表4 邵武市2013 年降水的化學(xué)組成(mg/L)

        3 酸雨成因分析

        3.1 酸雨的形成機(jī)制

        酸雨形成是一個(gè)復(fù)雜的過程,主要是人為排放的SO2和NOX轉(zhuǎn)化生成H2SO4和HNO3過程。

        大氣中的SO2通過其自身的氧化氣相或液相反應(yīng),能生成H2SO4,它們的化學(xué)反應(yīng)過程十分復(fù)雜。大氣顆粒物中的鐵、銅、鎂等是成酸反應(yīng)的催化劑,大氣光化學(xué)反應(yīng)生成的臭氧和過氧化氫等又是SO2氧化的氧化劑,而SO2也可直接被氧化生成SO3后溶于水生成H2SO4;SO3直接與水蒸氣生成H2SO4。氮的氧化物在大氣中的一些微粒催化下發(fā)生反應(yīng),和水蒸氣結(jié)合生成HNO3。

        3.2 酸雨的成因分析

        3.2.1 大氣顆粒物對酸雨形成的影響

        進(jìn)入大氣中顆粒物的堿性物質(zhì)含量越高,對酸性降水中和緩沖能力越強(qiáng)。大氣中的顆粒物40%~60%來自土壤,酸雨的形成與土壤的酸堿性有關(guān),邵武市的土壤以紅壤為主,紅壤呈酸性。當(dāng)降水遇到大氣中的顆粒物時(shí),加重了雨水的酸化,所以我市酸性土壤也是促使酸雨形成的重要因素之一。

        3.2.2 排放源及排放特征對酸雨形成的影響

        雨水中SO42-和NO3-主要來自工業(yè)和交通污染;雖然近幾年來,通過總量減排不斷推進(jìn),SO2排放量明顯減少,但大氣中SO2含量和酸雨的趨勢并沒有顯著減少,說明邵武市酸雨形成的原因較復(fù)雜,雖然降水酸雨的主要成分硫酸是由人為排放的二氧化硫轉(zhuǎn)化而成,但它們可以是當(dāng)?shù)嘏欧?,也可以從遠(yuǎn)距離遷移而來,另一方面,汽車氣體尾氣排放的NOX對酸雨形成有一定的貢獻(xiàn),因此在減輕SO2污染的同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)對NOX污染的控制。

        4 酸雨防治對策及建議

        4.1 調(diào)查產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。淘汰能耗高、污染重的落后生產(chǎn)工藝和設(shè)備,推廣高效節(jié)能的清潔生產(chǎn)技術(shù),開發(fā)和推廣使用清潔能源,優(yōu)化能源質(zhì)量,提高能源利用效率。

        4.2 加強(qiáng)大氣污染防治,嚴(yán)格控制大氣污染物排放。按照國家節(jié)能減排目標(biāo),嚴(yán)格控制SO2排放,政府和環(huán)保部門應(yīng)采取資金扶持、技術(shù)指導(dǎo)等措施,支持鼓勵(lì)企業(yè)在生產(chǎn)使用低硫煤、脫硫煤,采取煙氣脫硫、脫氮等技術(shù)來減少SO2等工業(yè)廢氣的排放,同時(shí)控制汽車尾氣的污染推廣使用液化天然氣能源的節(jié)能環(huán)保型氣車,改造城市道路及時(shí)疏導(dǎo)交通,控制城區(qū)機(jī)動車持有量,減少NOX的排放量。

        4.3 加強(qiáng)邵武市綠化建設(shè),在工業(yè)園區(qū)有針對性地栽種一些對SO2有吸收能力的植物,如垂山楂、洋槐、云杉、桃樹等,以發(fā)揮植物凈化作用。

        [1]酸雨手冊[美]F.A.雷科德,著.1986.

        [2]酸沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ/T165-2004).

        [3]空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版增補(bǔ)版).

        [4]上海酸雨變化及對策.云南地理環(huán)境研究,2004.

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