賀輝星

（吉安市環(huán)境監(jiān)測站，江西吉安343000）

吉安市大氣降水酸雨形成調(diào)查和成因分析

賀輝星

（吉安市環(huán)境監(jiān)測站，江西吉安343000）

通過對吉安市近年來降水中pH和相關(guān)離子成分監(jiān)測數(shù)據(jù)的研究，分析了吉安市降水酸雨現(xiàn)狀及影響降水酸雨因素，提出了改善降水質(zhì)量的措施。

降水酸雨；成因分析；措施

酸雨是指因空氣污染而造成的酸性降水，降水變酸雨主要是人類生產(chǎn)和生活過程中（如工業(yè)、生活和交通）消耗化石燃料等產(chǎn)生和排放的酸性化合物引起的，酸性化合物包括硫氧化合物（S02）、氮氧化物（NOX）、以及揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）。排放的S02、NOX及VOC在大氣輸送過程中，在光的作用下，發(fā)生復(fù)雜的光化學(xué)和熱化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的存在形態(tài)不斷地從低氧化態(tài)轉(zhuǎn)化為高氧化態(tài)，大氣的氧化性逐漸增強(qiáng)，由S02轉(zhuǎn)化為硫酸（H2S04），NOX轉(zhuǎn)化為硝酸（HNO3），VOC轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸。酸雨形成是一個十分復(fù)雜過程，涉及大氣中氧化劑、太陽光、酸性和堿性物質(zhì)，包括污染源的排放、大氣輸送、大氣氣相化學(xué)轉(zhuǎn)化、云雨化學(xué)轉(zhuǎn)化和大氣沉降等過程。

吉安市大氣降水酸化比較嚴(yán)重，酸雨頻率高，屬國家酸雨控制區(qū)之一。吉安市大氣中降水pH及相關(guān)離子成分監(jiān)測，自20世紀(jì)八十年以來吉安市環(huán)境監(jiān)測站一直進(jìn)行了例行監(jiān)測。本文將通過近年來大氣降水pH及相關(guān)離子成分的監(jiān)測處理統(tǒng)計(jì)處理，分析和研究吉安市大氣降水酸性現(xiàn)狀、降水化學(xué)特征以及形成酸雨的主要成因，為大氣降水酸雨防治提供理論依據(jù)和決策支持。

1 降水監(jiān)測點(diǎn)位和監(jiān)測方法

1.1 監(jiān)測點(diǎn)位

吉安市降水監(jiān)測設(shè)點(diǎn)2個：一個設(shè)點(diǎn)于吉安市環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測大樓（城區(qū)），另一個設(shè)點(diǎn)于樟山鎮(zhèn)赤塘小學(xué)教學(xué)樓（郊區(qū)）。

1.2 采樣、監(jiān)測項(xiàng)目和分析方法

采樣器及采樣方法按照《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》要求。

監(jiān)測項(xiàng)目和分析方法：pH—電極法；電導(dǎo)率—電極法；（SO42-）—離子色譜法；（CL-）—離子色譜法；（NO3-）—離子色譜法；（F-）—離子選擇電極法；（NH4+）—納氏試劑比色法；鉀、鈉、鈣、鎂（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）—原子吸收分光光度法。

1.3 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法

降水評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：pH小于5.6的降水即為酸雨；酸雨頻率為pH小于5.6的降水次數(shù)占總降水次數(shù)的百分比。

pH=-log[H+]

pH平均=-log[H+]平均

[H+]平均=∑（[H+]×Vi）/∑Vi

其中，[H+]為氫離子的當(dāng)量濃度；Vi為每次樣品的降水量（mm）。

2 結(jié)果與分析

2.1 相關(guān)離子監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)吉安市2011-2014年對城區(qū)和農(nóng)村2個監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)加權(quán)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，2011-2014年吉安市降水pH值范圍、出現(xiàn)酸雨及頻率統(tǒng)計(jì)情況見表1和圖1，2011-2014年吉安市降水中相關(guān)離子監(jiān)測統(tǒng)計(jì)情況見表2。

圖1 2011-2014江西省年吉安市降水pH酸雨頻率圖

表1 2011-2014年江西省吉安市降水pH酸雨頻率統(tǒng)計(jì)情況

表2 2011-2014年江西省吉安市降水中相關(guān)離子監(jiān)測統(tǒng)計(jì)情況（mg/L）

2.2 吉安市降水酸雨基本情況

2011-2014年吉安市降水的pH變化情況如圖2所示。

從圖2可知，2011-2014年吉安市降水的pH值各年最低值范圍為3.43～3.72，降水的pH各年平均值范圍4.50～4.95，降水出現(xiàn)酸雨的頻率為51.2%～79.2%，酸雨占總降水量比例49.2%～79.7%，吉安市的降水pH均值總體逐年提高，降水出現(xiàn)的頻率總體逐年下降，酸雨占降水量比例總體逐年減少。因此，降水質(zhì)量呈現(xiàn)出逐年好轉(zhuǎn)態(tài)勢。

圖2 2011-2014年江西省吉安市降水的pH變化圖

2.3 吉安市降水中酸雨月、季出現(xiàn)頻率情況

吉安市2011-2014年降水監(jiān)測數(shù)據(jù)按月和季度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3、4和圖3。2011-2014年中，2012年1、2、3、10月和12月5個月以及2011年10、11、12月3個月出現(xiàn)了“逢雨必酸”情況，降水酸雨最嚴(yán)重。按季度分析降水酸雨頻率，一季度、四季度較二季度、三季度大。2011-2014年月降水酸雨頻率和季降水酸雨頻率分布圖直觀地反映了逐年呈下降的態(tài)勢，降水酸度、頻率均呈現(xiàn)一定的規(guī)律性變化。

表3 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨月頻率變化情況

表4 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨季頻率變化情況

圖3 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨季頻率變化情況圖

2.4 酸雨與降水中相關(guān)離子情況

吉安市2011-2014年降水相關(guān)離子監(jiān)測數(shù)據(jù)按照當(dāng)量濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表5、6、7和圖4。陰離子當(dāng)量濃度為排序?yàn)镾O42-＞CL-＞＞F-。當(dāng)量濃度占陰離子監(jiān)測值的百分比范圍為41.0%～50.9%。陽離子當(dāng)量濃度為排序?yàn)镃a2+＞＞K+＞Mg2＞Na+。Ca2+當(dāng)量濃度占陽離子監(jiān)測值的百分比范圍為45.2%～56.3%。從上述分析降水中主要陰離子為SO42-、CL-、，降水中主要陽離子為Ca2+、NH4+。

2.5 酸雨與空氣中二氧化硫和氮氧化物關(guān)聯(lián)情況

吉安市生產(chǎn)過程消耗的能源主要為煤炭，生活能源仍是部分使用煤炭，煤炭含有一定的硫份，煤炭在燃燒過程中硫也同時與氧氣發(fā)生化學(xué)產(chǎn)生二氧化硫，是大氣中二氧化硫的主要來源之一。煤炭、天然氣、液化氣等在燃燒過程中，還會使空氣中的氮?dú)馀c氧氣發(fā)生反應(yīng)生成氮氧化物，另外，車輛機(jī)尾氣的氮氧化物也是大氣中氮氧化物的主要來源。2011-2014年吉安市煤炭消耗、二氧化硫、氮氧化物排放以及吉安市區(qū)空氣中二氧化硫（S02）、氮氧化物（NOX）環(huán)境質(zhì)量年日均濃度統(tǒng)計(jì)情況見表8。

表5 2011-2014年降水中主要離子當(dāng)量濃度統(tǒng)計(jì)情況表（μeq/L）

表6 2011-2014年降水中陰離子當(dāng)量濃度百分比情況表

表7 2011-2014年降水中陽離子當(dāng)量濃度百分比情況表

圖4 2011-2014年降水中陰陽離子當(dāng)量濃度百分比情況圖

2011-2014年，煤炭消耗量全市在563萬～464萬t，其中城區(qū)在462萬～373萬t；2011-2014年，二氧化硫排放量全市在38 055～35 366 t，其中城區(qū)在19 077～11 457t；2011-2014年，氮氧化物排放量全市在50 998～37 445t，其中城區(qū)在30 305～10 125t。2011-2014年，城區(qū)空氣中二氧化硫（S02）年日均值在0.030～0.036mg/m3；氮氧化物（NO2）年日均值在0.025～0.031mg/m3。2011-2014年吉安市降水的pH各年最低值范圍為3.43～3.72，降水的pH各年平均值范圍4.5～4.95，降水出現(xiàn)酸雨的頻率為51.2%～79.2%，酸雨占總降水量比例49.2%～79.7%，吉安市的降水pH均值總體逐年提高，降水出現(xiàn)的頻率總體逐年下降，酸雨占降水量比例總體逐年減少，降水酸雨呈現(xiàn)了一定的規(guī)律變化。但吉安市二氧化硫、氮氧化物排放量變化規(guī)律性不太，與煤炭消耗量和機(jī)動車輛呈線性關(guān)系，城區(qū)空氣中二氧化硫、氮氧化物年日均值基本保持穩(wěn)定。因此，吉安市降水酸雨、酸雨頻率與二氧化硫、氮氧化物排放量以及其環(huán)境空氣的濃度的關(guān)聯(lián)性不太，降水酸雨、酸雨頻率變化不但與本區(qū)域的相關(guān)污染物排放有關(guān)，還與大尺度（即遠(yuǎn)距離）輸送的污染物、大氣中氣象條件、太陽光和云層等因素有關(guān)。

表8 2011-2014年江西省吉安市煤炭消耗及二氧化硫和氮氧化物排放統(tǒng)計(jì)情況

3 結(jié)論

吉安市大氣降水酸化比重嚴(yán)重，酸雨頻率高，屬國家酸雨控制區(qū)之一。吉安市環(huán)境監(jiān)測站一直對大氣中降水pH及相關(guān)離子成分進(jìn)行監(jiān)測。通過對近年來大氣降水pH及相關(guān)離子成分的監(jiān)測處理統(tǒng)計(jì)處理，2011-2014年吉安市的降水pH均值總體逐年提高，降水出現(xiàn)的頻率總體逐年下降，酸雨占降水量比例總體逐年減少，降水質(zhì)量呈現(xiàn)出逐年好轉(zhuǎn)態(tài)勢。

[1]國家環(huán)境保護(hù)總局,《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》編委會.空氣和廢氣監(jiān)測分析方法[M].4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2003.

Investigation and Cause Analysis of Formation of Acid Rain in the Atmosphere of Ji'an City

He Hui-xing
(Ji’an Environmental Monitoring Center,Jiangxi Ji’an 343000)

The monitoring data of the pH value and ion compositions of precipitation in Ji’an city in recent years was investigated .The current situation and the influence factors of precipitation acid rain in Ji’an city was analyzed.It puts forward the measures to improve the quality of precipitation.

Precipitation acid rain;Genetic analysis;Measures

X517

A

2096-0387（2016）06-0008-04

賀輝星（1962-），男，高級工程師，研究方向：環(huán)境監(jiān)測和評價(jià)。