武漢市江漢區降水pH值及電導率監測分析
2016-10-11 06:53:49吳慈瓊
綠色科技 2016年16期
吳慈瓊
(湖北省武漢市江漢區環境監測站，湖北 武漢 430023)
?
武漢市江漢區降水pH值及電導率監測分析
吳慈瓊
(湖北省武漢市江漢區環境監測站，湖北 武漢 430023)
對江漢區2013～2015年共計205次降水樣品進行了分析，分析項目為降水pH值和電導率月變化特征和年變化趨勢。結果表明：降水量大也會出現酸雨，電導率也會出現較大值。降水pH值夏季高于冬季；電導率夏季低于冬季。降水pH值出現頻率最高區間為6.0～6.5。電導率每年變化趨勢為逐漸降低。說明近年來江漢區大氣污染程度有所改善，污染治理初顯成效。
降水；pH值；電導率；酸雨
1 引言
以雨、雪、雹等形式從大氣中降落到地面的物質統稱為降水。pH值和電導率是降水化學特征的綜合反映。pH值反映了降水中化學雜質的酸堿特征，電導率表示溶液傳導電流的能力。水溶液的電導率取決于離子的性質和濃度，以及溶液的溫度和粘度等。
在環境監測中，測定降水的電導率及陰陽離子濃度時，降水的溫度、粘度及離子性質都已確定，降水的電導率與降水的離子濃度總和之間存在一定的關系。因此，pH值和電導率都可以在一定程度上反映該區域大氣污染狀況。
2 監測項目、周期和頻率
3 降水監測布點
降水樣品采集點位于江漢區環境監測站樓頂的監測平臺上，避開污染源的干擾，采樣點四周無遮擋雨、雪的建筑物，采樣口距離基礎面的相對高度>1.2m，避免雨大時地面的泥水濺入樣品中。降水監測點位符合《酸沉降監測技術規范》(HJ/T 165-2004)的要求，所使用的自動采樣器為青島嶗應應用技術研究所生產的嶗應5020型智能降水采樣器，滿足《降雨自動采樣器技術要求及檢測方法》(HJ/T 174-2005)的要求。
定期對儀器進行保養維護：接雨(雪)器、樣品容器、管道、過濾網按規定清洗干凈；采雨漏斗和雨量計采集口是否有鳥屎等污物，要及時清理后用蒸餾水沖洗干凈，以免污染樣品和樣品數據不準。定期用干燥清潔的軟布蘸酒精擦拭感雨器頭，防止灰塵等污物影響感雨器的靈敏度。
4 降水樣品的采集
降水樣品的采集嚴格遵循《酸沉降監測技術規范》(HJ/T 165-2004)的技術要求。降水發生時，每24 h采樣一次(上午9:00到次日上午9:00)。不足24 h的數次降水過程應合并為一個樣品測定，若超過24 h的連續幾天降水，則應將上午9:00到次日9:00的降水視為一個樣品。
環境監測站使用的嶗山5020型智能降水采樣器依靠感雨(雪)傳感器探測降水，僅在下雨時打開蓋子。雨停后，蓋子關閉，以免干沉降混入。可根據環境溫度自動啟動接雨漏斗加熱，具備融雪功能，用于采集降雪。整機具有低溫加熱功能，在嚴寒條件下儀器也能正常工作。感雨器靈敏度為降雨強度≥0.05 mm/min，采雨漏斗內徑為(300±2)mm，可以采集到最大的降雨強度為4 mm/min。
采樣過程為當感雨器感應到有降水時，開啟計時器。如果在設置的開蓋延時時間內始終檢測到有降水，則判定為真正降水，防塵蓋自動打開并開始采樣；如果在設置的開蓋延時時間內檢測到降水停止，則停止計時，不把該次降水當做一次真正的降水。在一次真正降水的過程中，如果感雨器未感應到降水，則開啟計時器，在設置的關蓋延時時間內又感應到降水，則停止計時，仍將此過程作為一次降水，直到降水結束。
5 降水樣品的存放和分析
降水樣品采集后，保存在事先準備好的干凈無色聚乙烯塑料瓶中及時分析，如若不能及時分析，在4 ℃的環境中滿瓶冷藏儲存。用于測定電導率、pH值的降水樣品不需過濾。樣品分析儀器分別為上海雷磁生產的PHSJ-4F實驗室pH計和DDSJ-308F電導率儀。測定時先測定電導率，然后再測pH值，以防pH復合電極插入樣品后，飽和KCl溶液擴散到降水中，改變原樣品的電導率。
所有降水的pH值平均值均按照[H+]雨量加權平均方法計算，電導率平均值均按照雨量加權平均方法計算(表1)。
表1 大氣降水樣品分析方法
6 降水pH值的計算和統計
6.1降水pH值的月變化趨勢
由圖1可以分析得出江漢區2013～2015這三年間pH值的月變化趨勢大體每年一致，均為年初和年尾值較低，年中出現峰值，每年的pH月均值呈現一個近似M的形狀。其中2013和2014年的12月份均無降水。這三年的總體趨勢是pH值逐漸增大，向中性靠攏。具體每年的pH月均值見表2。
6.2降水pH的月平均值
由表2分析可知，江漢區2013-2015年降水的pH值年均值最高的是2015年為5.81，最低是2014年5.37,2013年居中為5.62。2014的pH值年均值低于5.60，為酸雨級別。每年最低值均出現在1月份，均低于5.60；最高值分別出現在8,9,4月份。pH值月均值低于5.60的月份2013年有5個月，占全年11個月的45.4%；2014年有7個月，占全年11個月的63.6%；2015年有4個月，占全年12個月的33.3%。
6.3降水pH的頻率分布特征
pH值從4.5開始，以4.5≤pH值<5.0，5.0≤pH值<5.5，5.5≤pH值<6.0，6.0≤pH值<6.5，6.5≤pH值<7.0和pH值>7.0共6個區間，分別統計分為pH值在各個區間的樣品個數，計算得頻率分布，結果如表3所示。
圖1 江漢區2013-2015年降水的pH值的月變化趨勢
年份月份123456789101112平均20134.745.324.955.946.196.005.876.666.325.485.09
表3 江漢區2013～2015年降水的pH值的頻率分布統計
由表3可知，pH值出現頻率最高區間2013年為6.0～6.5和6.5～7.0；2014年為5.5～6.0和6.5～7.0；2015年為6.0～6.5。最后得到綜合結果為，2013～2015 3年間pH值出現頻率最高區間為6.0～6.5。
6.4每月降水和酸雨的次數統計
酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落過程中，吸收并溶解了空氣中的二氧化硫、氮氧化合物等物質，形成了pH值低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質所造成的。中國的酸雨主要因大量燃燒含硫量高的煤而形成的，多為硫酸雨，少為硝酸雨，此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。將2013～2015年間每個月的降水次數和酸雨次數統計得出表4結果。
表4 江漢區2013～2015年每月降水和酸雨的次數統計
由表4可知，降水次數最多的是2015年，酸雨次數最多的是2014年。酸雨出現頻率最高是2014年，61次降水過程中出現24次酸雨，2015年較2014年出現酸雨次數和頻率都大幅度降低。
多數人認為降水量越大，稀釋越大，酸雨出現的幾率就越小，其實不然。圖2、圖3分別是江漢區2013～2015年的月降水量和酸雨量。
除開2013和2014兩年的12月均無降水，每年1月份的降水量均不大，2013～2015年的年降水量分別為1289.6 mm，1126.6 mm和1391.6 mm，相差不大，2013年和2015年的月降水量最大值和次大值都出現在7月和6月，遠遠高于其他月份；相比之下2014年的月降水量沒有出現很大的波動。
2013～2015年這三年的每個5月和9月均未產生酸雨。分析2013～2015這205次降水數據，單次降水量最大的酸雨發生在2015年7月23日的9：00到17：24，降水量為186.2 mm，pH值為5.36。往后降水量大于50.0 mm的由大到小依次73.3 mm，60.9 mm，58.9 mm。可見大降水量也會是酸雨，所以酸雨的產生跟降水量大小無直接必然聯系，跟當時當地的大氣污染狀況有一定聯系。
圖2 江漢區2013～2015年的月降水量(mm)
圖3 江漢區2013～2015年的月酸雨量(mm)
7 降水電導率的月變化和頻率分布特征
由圖4和表5可知，江漢區2013～2015年降水的電導率在2013年呈現年頭和年尾兩頭比較高，當中的夏季較干凈的趨勢，2014年和2015年均為年頭高，之后下降到較干凈區域并上下小范圍波動的趨勢。三年來電導率的均值分別為30.5 μs/cm，30.3 μs/cm和21.0 μs/cm，由此得知江漢區這三年來的降水電導率總體來說都較低，前兩年很相近，第三年相對來說降水較之前更潔凈一些。總體來說夏季的電導率最低，冬季的電導率最高。
圖4 江漢區2013～2015年降水的電導率的月變化趨勢
8 結論
(1)降水量大小與降水pH值是否更接近中性無直接關系，降水量大也依舊會出現酸雨；降水量與電導率也不成反比關系。
(2)降水pH值每年的月變化趨勢大體一致，夏季高于冬季；電導率每年的月變化除2013年的兩年大體一致，夏季低于冬季。
(3)降水pH值出現頻率最高區間為6.0～6.5，出現酸雨的情況在2014年為3年之最，2015年大幅降低。3年來pH值的變化趨勢為逐漸增大向中性靠攏；電導率的變化趨勢為逐漸降低，2015年較之前兩年潔凈很多。電導率能一定程度上反應區域大氣污染的程度。
[1]國家環境保護局.酸沉降監測技術規范HJ/T 165-2004[S].北京：國家環境保護局，2005.
[2] 國家環境保護局.降雨自動采樣器技術要求及檢測方法HJ/T 174-2005[S].北京：國家環境保護局，2005.
[3]武漢市環保局.武漢市環境監測技術規范[S]．武漢：武漢市環境保護局，1995：130～132.
[4]國家環境保護局.環境監測技術規范：第二冊 大氣和廢氣部分[S]．北京：國家環境保護局，1986：39～40.
[5]黃建青,郭彩萍,祁棟林．瓦里關地區降水pH值和電導率的初步分析[J]．青海環境，2001(9)：96～98.
[6]王歡，何麗．烏魯木齊市降水酸堿度及電導率監測結果分析及改進建議[J]．環境科學與管理，2012, 37(6)：115～119.
2016-05-18
吳慈瓊(1984—)，女，助理工程師，主要從事環境監測工作。
X83
A
1674-9944(2016)16-0122-04
