十二五期間遼寧省酸雨污染變化趨勢分析

摘 要：本文在收集“十二五” 期間（2011—2015年）遼寧省范圍內62個降水監測點位數據基礎上，分析遼寧省2011—2015年酸雨污染時空變化特征及原因，為遼寧省酸雨污染治理提供參考。結果表明：“十二五” 期間，“遼寧省酸雨頻率下降、酸度減弱，總體呈減輕趨勢，丹東和大連2個城市是遼寧省酸雨發生頻率較高的區域。

關鍵詞：十二五；遼寧省；酸雨

中圖分類號：X517 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180732060

引言

人類活動排放的硫化物和氮氧化物在大氣環境中經過各種氧化反應生成的硫酸鹽和硝酸鹽可導致降水酸化[1]，從而形成酸雨。酸雨是指pH值小于5.6的大氣降水，包括酸性雨、酸性雪、酸性霧和酸性露雹[2]。有研究表明，自2004年以來，遼寧省降水酸度逐年增強，特別是東南沿海區域的酸雨污染存在加重趨勢[3，4]。本文分析了遼寧省2011—2015年酸雨污染狀況，以反映“十二五”期間遼寧省酸雨污染的變化趨勢，為酸雨污染防治提供數據支持。

1 研究方法

1.1 點位布設及樣品采集

在遼寧省范圍內共布設62個降水采樣點位， 分布在14個地級市、17個縣區；“十二五”期間逢雨、雪采樣，樣品采集后立即采用電極法（測量誤差±0.01）測定pH值。

1.2 數據處理方法

1.2.1 降水pH值

采用氫離子濃度—雨量加權平均法[5，6]。

式中，H+i為第i次降水的氫離子濃度，mol/L；

Vi為第i次降水的降雨量，mm。

1.2.2 酸雨頻率

采用酸雨樣品數占降水樣品總數比例來表示。

式中，a為統計周期內酸雨樣品數；

b為統計周期內降水樣品總數。

2 結果與討論

2.1 酸雨時空變化趨勢

“十二五”期間，遼寧省酸雨污染呈減輕趨勢，表現為酸雨頻率下降，酸度減弱，污染城市數量基本穩定。十二五”期間，遼寧省酸雨頻率由7.7%下降到2.3%，下降5.4個百分點， 2013年最高，2015年最低，變化趨勢不顯著。

“十二五”期間，出現酸雨的城市中除阜新外，其他城市酸雨頻率均呈下降趨勢。其中大連和丹東5a均出現酸雨，2011—2013年酸雨頻率均維持在50%上下波動，均自2014年起明顯下降；葫蘆島4a出現酸雨（僅2014年未出現），2012年酸雨頻率最高，之后下降；鐵嶺在2013年和2014年出現；錦州在2014年和2015年出現酸雨；阜新僅2015年出現，是自2007年退出酸雨污染區域后首次出現。17個縣級市中，僅莊河在2011年和2013年出現酸雨；與2010年相比，酸雨主要發生區域的大連、丹東和莊河也均呈下降趨勢。2011—2015年遼寧省出現酸雨的地級市和縣級市酸雨頻率見表1。

“十二五”期間，遼寧省降水年均pH值總體升高，但變化趨勢不顯著，2013年最低，2015年最高，降水酸度最弱。2014年起升高，并連續2a高于pH值5.6的酸雨限值，酸度明顯減弱。“十二五”期間，出現酸雨的城市數量維持在3～5之間，其中地級城市數量2015年最多。縣級城市中僅2011年和2013年莊河出現酸雨，屬于大連地區。

2.2 降水化學組成變化趨勢

“十二五”期間，遼寧省降水中陰離子濃度總體上略呈上升趨勢，除硝酸根在2014年最高外，其他3種陰離子濃度均在2015年最高。各年度中，硫酸根離子濃度均為最高，在11.00～15.21mg/L之間，2012年最低，2013年起連續3a逐漸上升；硝酸根濃度在3.58～7.19mg/L

之間，有一定波動；氟離子濃度和氯離子濃度分別在0.24～0.36mg/L之間、1.93～3.57mg/L之間，均在2015年明顯升高，其他年份沒有明顯變化。陽離子濃度總體呈波動狀態，各年度中均為鈣離子濃度最高，在3.79～5.43mg/L之間，銨離子濃度次之，在1.50～2.47mg/L之間，其他3種陽離子濃度較為接近。

“十二五”期間，遼寧省降水中各離子占離子總當量的比例無明顯變化，降水化學組分基本穩定。陰離子中硫酸根占比最高，在28.2%～30.9%之間，硝酸根占比在7.8%～11.2%之間，硫酸根與硝酸根的當量濃度比在2.52～3.96之間，2014年最低，屬于混合型酸雨污染，其他年份均為典型的硫酸型酸雨污染。陽離子以鈣離子為主，占離子總當量的比例在24.3%～28.6%之間，其次為銨離子，占比在9.6%～13.2%之間，鉀離子占比最小，在1.6%～3.1%之間。

3 污染特征及原因分析

3.1 夏、秋季污染略重

“十二五”期間，遼寧省酸雨污染季節間存在差異。夏季和秋季酸雨污染略重，酸雨頻率較高，酸度較強；春季和冬季較輕，酸雨頻率較低，酸度較弱。其中，春季酸雨頻率最低，為3.6%，冬季次之，為4.1%，夏季和秋季水平基本一致，分別為6.0%和6.1%；秋季降水年均pH值最低，為5.42，低于pH值5.6的酸雨限值，酸度最強，其他季節的降水年均pH值均高于5.6酸雨限值，在5.66～5.83之間，冬季最大，春季次之。

3.2 污染地域性特征

“十二五”期間，遼寧省酸雨污染空間分布表現為以東南沿海城市為主，西北個別城市偶發的特征。14個地級市、17個縣級市中，東南沿海的大連、丹東和莊河3個出現酸雨的城市共采集酸雨樣品427個，占遼寧省酸雨樣品總數（458個）的93.2%，丹東采集到的酸雨樣品最多，為254個，占56.1%，其次為大連，為170個，占37.1%；西北地區出現酸雨的城市中，葫蘆島市采集到的酸雨樣品最多，為20個，占4.4%，阜新最少，僅1個，占0.2%。

從城市尺度來看，東南沿海的大連和丹東酸雨頻率較高，“十二五”期間的平均酸雨頻率分別為35.5%和38.5%，平均pH值分別為5.04和4.85，均低于pH值5.6的酸雨限值，屬于輕度酸雨區；扣除大連和丹東地區外的其他城市酸雨頻率僅為0.5%，平均pH值為6.63，高于pH值5.6的酸雨限值，其中西北地區的4個出現酸雨城市的酸雨頻率在0.3%～7.6%之間，平均pH值在5.77～6.84之間，均高于pH值5.6的酸雨限值，屬于酸雨偶發區，阜新市僅2015年出現酸雨，是繼2007年起退出遼寧西北酸雨帶后的首次出現。

3.3 硫酸型酸雨為主要類型

“十二五”期間，遼寧省降水中的主要陰離子為硫酸根，平均占離子總當量的29.4%，然后是硝酸根，占8.8%；主要陽離子為鈣離子，占26.5%，然后是銨離子，占11.1%；氟離子和鉀離子占總當量比例最少，分別為1.6%和2.4%。

“十二五”期間，遼寧省降水中硫酸根與硝酸根的當量濃度比平均為3.3，為硫酸型污染。各年比值在2.5～4.0之間，逐年呈下降趨勢，2015年略有升高，2014年最低，屬混合型污染，其他年份仍為硫酸型污染，說明遼寧省降水中硫酸根的致酸作用仍為主導，呈弱化趨勢，硝酸根的致酸作用有所增強。說明工業二氧化硫排放得到控制，而隨著機動車數量的增加，氮氧化物的排放量增加，使得降水中的硝酸根濃度增加。

3.4 離子綜合作用影響降水酸性

降水中各種離子的綜合作用會對降水酸性產生影響。陰離子中濃度占比較高的硫酸根和硝酸根對降水產生致酸作用，而陽離子中的鈣離子和銨離子等堿性離子會對降水酸度起到中和作用。“十二五”期間出現酸雨的5個地級市中，大連和丹東降水中雖然硫酸根和硝酸根濃度較低，但起到中和作用的堿性離子濃度也較低，中和作用較弱，所以降水pH值較低；其他城市中的堿性離子濃度較高，中和作用較強，特別是阜新的鈣離子濃度明顯高于其他城市，可能來自于土壤揚塵和沙塵等因素，從而緩沖了降水中的酸性物質。

3.5 氣象因素影響酸雨頻率

氣象條件會對降水中酸雨的頻率產生影響。“十二五”期間丹東市采集酸雨樣品數量最多，酸雨頻率最高，因此結合氣象因素對其逐次降水數據進行分析，結果顯示：單次降水隨著雨量的增加，出現酸雨的頻率增加，小雨（雨量<10mm）時出現酸雨的頻率最小，為25.6%，大雨（25mm<雨量<50mm）時出現酸雨的頻率最大，為58.7%。處于靜風條件時的降水出現酸雨的頻率最高，為71.4%，說明靜風時大氣中的污染物擴散較差，易于經降雨落下而形成酸雨；在有風天氣條件下，以南風為主的天氣出現酸雨的頻率較高，為47.8%，其他風向天氣的酸雨頻率水平基本一致，在27.9%～30.4%之間，北風時最低。

4 結論

“十二五”期間，遼寧省酸雨頻率下降、酸度減弱，總體呈減輕趨勢；“十二五”期間，丹東和大連2個城市是遼寧省酸雨發生頻率較高的區域，酸雨頻率總體也呈現下降趨勢；“十二五”期間，遼寧省降水中陰離子濃度總體上略呈上升趨勢，陽離子濃度總體呈波動狀態，各年度中均為鈣離子濃度最高，遼寧省降水中各離子占離子總當量的比例無明顯變化，降水化學組分基本穩定。

參考文獻

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作者簡介：祖彪（1982-），男，遼寧阜新人，碩士，工程師，研究方向：大氣環境質量監測與分析。