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        杭州市臨平城區(qū)2014—2018年酸雨特征及變化趨勢分析

        2020-03-09 02:32:40郭愛娣林勰鵬周玉芳馮曉峰
        能源環(huán)境保護 2020年1期
        關鍵詞:大氣特征

        郭愛娣,陳 斌,林勰鵬,周玉芳,馮曉峰,徐 昕

        (1.杭州市余杭區(qū)環(huán)境監(jiān)測站,浙江 杭州 311100;2.煤科集團杭州環(huán)保研究有限公司,浙江 杭州 311201)

        0 引言

        降水酸度通常使用能夠代表溶液氫離子濃度指數(shù)的pH值來表示,降水的pH值是反映自然界降水特征的重要指標之一,當大氣降水(包括液態(tài)降水和固態(tài)降水)的pH值小于5.6時,被稱為酸雨[1]。它主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質所造成的[2]。酸雨可直接危害植物、酸化土壤、造成水體污染、破壞生態(tài)系統(tǒng)、腐蝕建筑物[3],因此預防和控制酸雨,凈化空氣,保證人們生命財產安全是很有必要的。杭州是著名的旅游城市,自從20世紀80年代開始,環(huán)保、氣象等部門的一些學者對杭州市酸雨時空變化特征以及環(huán)境氣象條件對酸雨的影響等方面進行了研究[4],趙偉等研究了臨安大氣本底站酸雨污染變化特征及影響因素[5],胡景波探討了湖州地區(qū)酸雨特征及變化趨勢[6],但是關于杭州市臨平城區(qū)的酸雨狀況尚未有報道。本文依據(jù)2014—2018年杭州市余杭區(qū)環(huán)境監(jiān)測站的酸雨觀測數(shù)據(jù),分析與探討了杭州市臨平城區(qū)酸雨特征及變化趨勢,以期為當?shù)丨h(huán)境管理提供一定依據(jù)。

        1 實驗與方法

        1.1 采樣地點及時間

        1.2 酸雨監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法

        文中所涉及到的年(季)降水pH、電導率和降水離子濃度均按照降水量加權平均計算[7],酸雨率=(酸雨樣品數(shù)/降水樣品數(shù))×100%。

        2 結果與討論

        2.1 降雨pH值和酸雨頻率變化趨勢

        根據(jù)浙江省環(huán)保廳對酸雨等級的劃分,臨平城區(qū)2014—2018年酸雨狀況見表1及圖1[8]。

        表1 2014—2018年酸雨狀況等級情況表

        監(jiān)測結果表明:2014年臨平城區(qū)降水pH年均值為4.45,屬于強酸雨(pH<4.5),酸雨率69.2%,為重度酸雨區(qū)。2015至2017年臨平城區(qū)降水pH年均值范圍4.73~5.16,年均值低于5.6,酸雨率19.0%~69.2%。2018年酸雨情況明顯好轉,pH年均值為5.63,酸雨發(fā)生率為19.0%。由于近年來二氧化硫、氮氧化物減排,黃標車淘汰、鍋爐改造、大型燃煤電廠(2018年2月13日浙江海聯(lián)熱電股份有限公司關停)的關停等有效措施,pH值呈逐年升高趨勢,年酸雨頻率呈逐年降低趨勢。根據(jù)浙江省環(huán)保廳對酸雨等級的劃分,臨平城區(qū)酸雨情況已經從重度酸雨區(qū)逐漸過渡到目前的非酸雨區(qū)。

        電導率是反映溶液中所含可溶性離子的綜合指標,可間接反映區(qū)域大氣污染程度。2014—2018年,降水電導率呈下降趨勢,年均值為1.96×10-3~2.99×10-3S/m,高于中國降水背景點瓦里關山降水的平均電導率(1.48×10-3S/m)[9],表明臨平城區(qū)大氣環(huán)境仍然受到一定程度的污染。

        2.2 降水pH值、酸雨率、降雨量的季節(jié)變化

        根據(jù)余杭區(qū)的氣候特征,3、4、5月份為春季,6、7、8月份為夏季,9、10、11月為秋季,12、1、2月為冬季。按照季節(jié)劃分情況,對2014—2018年的酸雨數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2。酸雨率及降雨量隨季節(jié)變化趨勢見圖2。

        表2 2014—2018年臨平城區(qū)降水pH值、酸雨率、降雨量的季節(jié)變化

        據(jù)表2觀察得知,臨平城區(qū)酸雨冬季污染最重,春季次之,夏季最弱。由圖1趨勢圖可見,酸雨發(fā)生率與降雨量呈反相關關系,夏季、冬季最為突出。產生這種現(xiàn)象的原因可能有三個:一是夏、秋兩季空氣流動較強,進入梅汛期,降水量較大,使得大氣中酸性物質逐漸稀釋,使得降水酸度、酸雨發(fā)生率都相對較低。二是冬春季的氣象條件,晴冷少雨,空氣干燥,不利于空氣污染物的擴散。三是浙江北部、江蘇、安徽省排入大氣中的SO2會不斷地向周邊地區(qū)擴散,即所謂的“酸雨前體物中遠距離傳輸”,冬春季節(jié),在北到東北的主導風向下,對當?shù)氐乃嵊晷纬僧a生疊加作用,外來酸雨前體物可能是造成酸雨污染的一個不可忽視的因素[10]。

        2.3 降水的化學組成特征

        臨平城區(qū)2014—2018年降水中主要離子濃度監(jiān)測結果如表3所示。

        表3 2014—2018年臨平城區(qū)降水中主要離子濃度的監(jiān)測結果 mg/L

        表4 大氣降水中主要陰離子摩爾濃度年平均統(tǒng)計 mmol/L

        2.4 大氣中SO2、NO2濃度與酸雨情況變化關系

        2014—2018年杭州市臨平城區(qū)(余杭區(qū))大氣監(jiān)測結果與污染物減排量見表5。

        表5 2014—2018年杭州市臨平城區(qū)大氣監(jiān)測結果與污染物減排量(余杭區(qū))

        2014-2018年余杭區(qū)臨平氣站大氣污染物變化趨勢分析評價采用Spearman秩相關系數(shù)法進行(置信度為0.05),得出SO2年平均濃度秩相關系數(shù)為-1,NO2秩相關系數(shù)為-0.8。表明SO2和NO2這兩項污染物下降趨勢均比較顯著。這與表2中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果相印證,即從2014—2018年酸雨狀況逐漸好轉。

        隨著持續(xù)的燃煤煙氣整治工作的開展,SO2、NO2濃度持續(xù)下降。近年來,錦江綠色能源、錦江環(huán)保能源、塘棲熱電、崇賢熱電、海聯(lián)熱電等公司相繼關停。從2015年起,SO2濃度進一步達到了《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—2012)一級濃度限值。NO2濃度也在2017年達到了《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095—2012)一級濃度限值。說明臨平城區(qū)排放的SO2、NOx可能不是酸雨形成的主導因素,外來的“酸雨前體物”高空傳輸作用不可忽視。

        3 結論

        (1)臨平城區(qū)2014—2018年降水pH年均值范圍4.45~5.63,酸雨率19.0%~69.2%。pH值呈逐年升高趨勢,年酸雨頻率呈逐年降低趨勢。臨平城區(qū)已經從重度酸雨區(qū)逐漸過渡到目前的非酸雨區(qū)。

        (2)臨平城區(qū)酸雨季節(jié)污染特征為:冬季>春季>秋季>夏季。酸雨發(fā)生率與降雨量呈反相關關系,夏季、冬季最為突出。

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