武漢市江漢區(qū)降水pH值及電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)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(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，湖北 武漢 430023)
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武漢市江漢區(qū)降水pH值及電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)分析
吳慈瓊
(湖北省武漢市江漢區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，湖北 武漢 430023)
對(duì)江漢區(qū)2013～2015年共計(jì)205次降水樣品進(jìn)行了分析，分析項(xiàng)目為降水pH值和電導(dǎo)率月變化特征和年變化趨勢(shì)。結(jié)果表明：降水量大也會(huì)出現(xiàn)酸雨，電導(dǎo)率也會(huì)出現(xiàn)較大值。降水pH值夏季高于冬季；電導(dǎo)率夏季低于冬季。降水pH值出現(xiàn)頻率最高區(qū)間為6.0～6.5。電導(dǎo)率每年變化趨勢(shì)為逐漸降低。說明近年來江漢區(qū)大氣污染程度有所改善，污染治理初顯成效。
降水；pH值；電導(dǎo)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(zhì)統(tǒng)稱為降水。pH值和電導(dǎo)率是降水化學(xué)特征的綜合反映。pH值反映了降水中化學(xué)雜質(zhì)的酸堿特征，電導(dǎo)率表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。水溶液的電導(dǎo)率取決于離子的性質(zhì)和濃度，以及溶液的溫度和粘度等。
在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，測(cè)定降水的電導(dǎo)率及陰陽離子濃度時(shí)，降水的溫度、粘度及離子性質(zhì)都已確定，降水的電導(dǎo)率與降水的離子濃度總和之間存在一定的關(guān)系。因此，pH值和電導(dǎo)率都可以在一定程度上反映該區(qū)域大氣污染狀況。
2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、周期和頻率
3 降水監(jiān)測(cè)布點(diǎn)
降水樣品采集點(diǎn)位于江漢區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站樓頂?shù)谋O(jiān)測(cè)平臺(tái)上，避開污染源的干擾，采樣點(diǎn)四周無遮擋雨、雪的建筑物，采樣口距離基礎(chǔ)面的相對(duì)高度>1.2m，避免雨大時(shí)地面的泥水濺入樣品中。降水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位符合《酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 165-2004)的要求，所使用的自動(dòng)采樣器為青島嶗應(yīng)應(yīng)用技術(shù)研究所生產(chǎn)的嶗應(yīng)5020型智能降水采樣器，滿足《降雨自動(dòng)采樣器技術(shù)要求及檢測(cè)方法》(HJ/T 174-2005)的要求。
定期對(duì)儀器進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)：接雨(雪)器、樣品容器、管道、過濾網(wǎng)按規(guī)定清洗干凈；采雨漏斗和雨量計(jì)采集口是否有鳥屎等污物，要及時(shí)清理后用蒸餾水沖洗干凈，以免污染樣品和樣品數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。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(yán)格遵循《酸沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 165-2004)的技術(shù)要求。降水發(fā)生時(shí)，每24 h采樣一次(上午9:00到次日上午9:00)。不足24 h的數(shù)次降水過程應(yīng)合并為一個(gè)樣品測(cè)定，若超過24 h的連續(xù)幾天降水，則應(yīng)將上午9:00到次日9:00的降水視為一個(gè)樣品。
環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)降水，僅在下雨時(shí)打開蓋子。雨停后，蓋子關(guān)閉，以免干沉降混入?？筛鶕?jù)環(huán)境溫度自動(dòng)啟動(dòng)接雨漏斗加熱，具備融雪功能，用于采集降雪。整機(jī)具有低溫加熱功能，在嚴(yán)寒條件下儀器也能正常工作。感雨器靈敏度為降雨強(qiáng)度≥0.05 mm/min，采雨漏斗內(nèi)徑為(300±2)mm，可以采集到最大的降雨強(qiáng)度為4 mm/min。
采樣過程為當(dāng)感雨器感應(yīng)到有降水時(shí)，開啟計(jì)時(shí)器。如果在設(shè)置的開蓋延時(shí)時(shí)間內(nèi)始終檢測(cè)到有降水，則判定為真正降水，防塵蓋自動(dòng)打開并開始采樣；如果在設(shè)置的開蓋延時(shí)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到降水停止，則停止計(jì)時(shí)，不把該次降水當(dāng)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(yīng)到降水，則開啟計(jì)時(shí)器，在設(shè)置的關(guān)蓋延時(shí)時(shí)間內(nèi)又感應(yīng)到降水，則停止計(jì)時(shí)，仍將此過程作為一次降水，直到降水結(jié)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(zhǔn)備好的干凈無色聚乙烯塑料瓶中及時(shí)分析，如若不能及時(shí)分析，在4 ℃的環(huán)境中滿瓶冷藏儲(chǔ)存。用于測(cè)定電導(dǎo)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(chǎn)的PHSJ-4F實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)和DDSJ-308F電導(dǎo)率儀。測(cè)定時(shí)先測(cè)定電導(dǎo)率，然后再測(cè)pH值，以防pH復(fù)合電極插入樣品后，飽和KCl溶液擴(kuò)散到降水中，改變?cè)瓨悠返碾妼?dǎo)率。
所有降水的pH值平均值均按照[H+]雨量加權(quán)平均方法計(jì)算，電導(dǎo)率平均值均按照雨量加權(quán)平均方法計(jì)算(表1)。
表1 大氣降水樣品分析方法
6 降水pH值的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)
6.1降水pH值的月變化趨勢(shì)
由圖1可以分析得出江漢區(qū)2013～2015這三年間pH值的月變化趨勢(shì)大體每年一致，均為年初和年尾值較低，年中出現(xiàn)峰值，每年的pH月均值呈現(xiàn)一個(gè)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(shì)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(qū)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(jí)別。每年最低值均出現(xiàn)在1月份，均低于5.60；最高值分別出現(xiàn)在8,9,4月份。pH值月均值低于5.60的月份2013年有5個(gè)月，占全年11個(gè)月的45.4%；2014年有7個(gè)月，占全年11個(gè)月的63.6%；2015年有4個(gè)月，占全年12個(gè)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(gè)區(qū)間，分別統(tǒng)計(jì)分為pH值在各個(gè)區(qū)間的樣品個(gè)數(shù)，計(jì)算得頻率分布，結(jié)果如表3所示。
圖1 江漢區(qū)2013-2015年降水的pH值的月變化趨勢(shì)
年份月份123456789101112平均20134.745.324.955.946.196.005.876.666.325.485.09
表3 江漢區(qū)2013～2015年降水的pH值的頻率分布統(tǒng)計(jì)
由表3可知，pH值出現(xiàn)頻率最高區(qū)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(jié)果為，2013～2015 3年間pH值出現(xiàn)頻率最高區(qū)間為6.0～6.5。
6.4每月降水和酸雨的次數(shù)統(tǒng)計(jì)
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(zhì)，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(zhì)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(jī)動(dòng)車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。將2013～2015年間每個(gè)月的降水次數(shù)和酸雨次數(shù)統(tǒng)計(jì)得出表4結(jié)果。
表4 江漢區(qū)2013～2015年每月降水和酸雨的次數(shù)統(tǒng)計(jì)
由表4可知，降水次數(shù)最多的是2015年，酸雨次數(shù)最多的是2014年。酸雨出現(xiàn)頻率最高是2014年，61次降水過程中出現(xiàn)24次酸雨，2015年較2014年出現(xiàn)酸雨次數(shù)和頻率都大幅度降低。
多數(shù)人認(rèn)為降水量越大，稀釋越大，酸雨出現(xiàn)的幾率就越小，其實(shí)不然。圖2、圖3分別是江漢區(qū)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(xiàn)在7月和6月，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他月份；相比之下2014年的月降水量沒有出現(xiàn)很大的波動(dòng)。
2013～2015年這三年的每個(gè)5月和9月均未產(chǎn)生酸雨。分析2013～2015這205次降水?dāng)?shù)據(jù)，單次降水量最大的酸雨發(fā)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?？梢姶蠼邓恳矔?huì)是酸雨，所以酸雨的產(chǎn)生跟降水量大小無直接必然聯(lián)系，跟當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿馕廴緺顩r有一定聯(lián)系。
圖2 江漢區(qū)2013～2015年的月降水量(mm)
圖3 江漢區(qū)2013～2015年的月酸雨量(mm)
7 降水電導(dǎo)率的月變化和頻率分布特征
由圖4和表5可知，江漢區(qū)2013～2015年降水的電導(dǎo)率在2013年呈現(xiàn)年頭和年尾兩頭比較高，當(dāng)中的夏季較干凈的趨勢(shì)，2014年和2015年均為年頭高，之后下降到較干凈區(qū)域并上下小范圍波動(dòng)的趨勢(shì)。三年來電導(dǎo)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(qū)這三年來的降水電導(dǎo)率總體來說都較低，前兩年很相近，第三年相對(duì)來說降水較之前更潔凈一些。總體來說夏季的電導(dǎo)率最低，冬季的電導(dǎo)率最高。
圖4 江漢區(qū)2013～2015年降水的電導(dǎo)率的月變化趨勢(shì)
8 結(jié)論
(1)降水量大小與降水pH值是否更接近中性無直接關(guān)系，降水量大也依舊會(huì)出現(xiàn)酸雨；降水量與電導(dǎo)率也不成反比關(guān)系。
(2)降水pH值每年的月變化趨勢(shì)大體一致，夏季高于冬季；電導(dǎo)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(xiàn)頻率最高區(qū)間為6.0～6.5，出現(xiàn)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(shì)為逐漸增大向中性靠攏；電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)為逐漸降低，2015年較之前兩年潔凈很多。電導(dǎo)率能一定程度上反應(yīng)區(qū)域大氣污染的程度。
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2016-05-18
吳慈瓊(1984—)，女，助理工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。
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1674-9944(2016)16-0122-04
