2006—2018年濟寧市酸雨資料分析

高廣強 趙京峰 侯紅運

摘要? ? 分析2006—2018年濟寧國家一般氣象站共計654個降水樣品數據，其中酸雨樣品120個，占總樣品的18.3%。結果表明，濟寧市2006—2018年酸雨污染經歷了改善、惡化、再次改善的階段性變化，但總體趨于改善。濟寧市酸雨的形成主要與人為因素、氣象因素和地理因素有關;酸雨屬于一種污染性降水，對農業生產及生態環境、人類的身體健康、文物建筑及民用設施及附屬物等都有較大的破壞和影響，特別是對農業生產和生態環境影響尤為嚴重;控制污染物的排放，開發新能源引進新技術，多部門聯合監測是防治的主要措施。

關鍵詞? ? 酸雨資料;特征;成因;危害;措施;山東濟寧;2006—2018年

中圖分類號? ? X517? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2019）14-0178-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

中國已成為僅次于歐洲和北美的世界第三大酸雨區，其中降水酸度最強、面積最大的酸雨區在中國[1]。濟寧市位于山東省西南部，是山東重要的工業城市和煤炭產區，作為京津冀大氣污染傳輸通道上的“2+26”城市之一，酸雨治理問題顯得尤為重要。濟寧市氣象局于2002年11月建成了酸雨觀測站，并開始采集酸雨樣品，對酸雨相關要素進行測量。

本文對2006—2018年的酸雨觀測資料進行了整理，分析出濟寧市酸雨的主要特征、主要成因及危害，提出防治措施，以期為相關決策部門提供參考。

1? ? 酸雨的定義和資料統計方法

1.1? ? 酸雨的定義

酸雨是pH值<5.60的大氣降水。大氣降水的形式包括液態降水、固態降水和混合降水，如雨、雪、雨夾雪、雹等。

酸雨觀測的主要采集器皿為上口直徑40 cm、高45 cm的聚乙烯塑料桶，主要測量儀器為pH計（2006年1月至2016年2月為PHS-3B型，2016年3月至2018年12月為PHS-3E型）和電導率儀（2006年1月至2016年2月為DDS-307型，2016年3月至2018年12月為DDS-307A型）。采集日降水樣品，測量其pH值和電導率（K值）。

1.2? ? 酸雨資料的統計方法

本文對2006年1月至2018年12月濟寧市酸雨觀測站13年間的654個觀測降水樣本進行了統計分析。

1.2.1? ? 季節劃分。根據濟寧市的氣候特點將四季劃分為冬季（12月至翌年2月）、春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）。

1.2.2? ? 降水樣品采集方法。降水采樣以當天8：00至次日8：00為一個采樣日界，在一個降水采樣日內，降水量達到1.0 mm或以上，采樣一個日降水樣品，若一個降水采樣日內有幾次降水過程，則多次采樣后合并為一個日采樣樣品。

1.2.3? ? pH值。pH值是指大氣降水的酸堿度，pH值的定義為氫離子濃度的負對數，系無量綱量。計算公式如下：

pH=-lg[H+]

[H+]為氫離子的體積摩爾濃度，單位為mol/L。

1.2.4? ? 電導率。電導率為通過電導測量池中待測溶液的電流密度與施加其上的電場強度之比。電導率的單位為S/m，常用單位為μS/cm。大氣降水的電導率（K值）是反映大氣降水的導電能力的指標，而導電能力又可以反映大氣降水的潔凈程度[2]。

1.2.5? ? 月平均pH值。目前多采用雨量加權平均值為月平均pH值。

1.2.6? ? 酸雨發生頻率。酸雨發生頻率為本市酸雨次數占總降水次數比例，即降水pH值<5.6的次數，除以pH值觀測的總次數。

1.2.7? ? 酸雨的臨界指標區間劃分。pH值<4.0為特強酸雨;4.0≤pH值<4.5為強酸雨;4.5≤pH值<5.0為弱酸雨;5.0≤pH值<5.6為較弱酸雨。

2? ? 濟寧市酸雨特征

2006—2018年共采集降水樣品654個，其中酸雨樣品120個，占總樣品的18.3%。

2.1? ? 酸雨月平均pH值和酸雨發生頻率統計分析

由圖1可以看出，2006—2018年中月平均降水最大pH值出現在2月，pH值為6.44，月平均降水最小pH值出現在9月，pH值為5.67;而從酸雨頻率月變化可以看出，12月酸雨發生頻率最高，為30.4%，2月酸雨發生頻率最低，為6.9%。

2.2? ? 酸雨季平均pH值和酸雨發生頻率統計分析

由圖2可以看出，不同季節酸雨pH值和發生頻率的變化規律：秋季在一年中降水pH值最小，為5.92，冬、春兩季在一年中降水pH值最大，均為6.23;春季酸雨發生頻率最小，為13.5%，秋季酸雨發生頻率最高，為22.2%。酸雨發生頻率統計結果表明，秋季>夏季>冬季>春季。

2.3? ? 酸雨年平均pH值和酸雨發生頻率統計分析

2006—2018年濟寧的年酸雨平均pH值為6.09，年平均發生頻率為18.3%。由表1可以看出，年平均酸雨最大pH值出現在2015年，為6.83;年平均酸雨最小pH值出現在2006年和2007年，均為5.24，且只有這2年平均pH值 <5.6;其他年份平均pH值均>5.6。酸雨發生頻率最高為2007年，為48.9%;最低為2015年，為0.0%。從發生頻率變化趨勢來看，2006—2008年較高，之后逐漸降低，2015年達到一個最低點，2016年又有回升，之后又迅速降低，從總體趨勢來看，是一個逐漸降低的過程。

按照酸雨的臨界指標劃分來看，2006年和2007年年平均pH值屬于弱酸性，其他年份年平均pH值均達不到酸雨劃分標準。從13年間的pH值變化范圍來看，濟寧市最低值為4.02，出現在2006年;最高值為7.98，也出現在2006年。

由統計資料分析可知，濟寧市2006—2018年酸雨污染經歷了改善、惡化、再次改善的階段性變化，但總體趨于改善。

3? ? 濟寧市酸雨成因

3.1? ? 大氣污染物

濟寧市是能源型城市，是山東省重要的工業城市和煤炭產區，并占有重要的戰略地位。眾多的煤礦、化工、電廠、水泥制造、藥品、造紙、建筑等企業，汽車尾氣和冬季取暖鍋爐排放等是重要的污染來源。濟寧市近10多年主要的大氣污染物有二氧化硫（SO2）、氮氧化物（N0x）、一氧化碳（CO）、總懸浮顆粒物（TSP）、可吸入顆粒物（PM10）、降塵（DF）等，其中SO2、N0x、CO主要來源于工業生產和交通運輸，TSP和DF主要來源于餐飲業和建筑業[3]。針對本市具體情況，環保部門加強了整理力度，2017年全市大氣環境質量改善居全省首位，南四湖流域水環境質量已連續15年得到改善，躋身全國14個水質良好湖泊行列。為了改善生態環境質量，2018年濟寧市印發了《濟寧市生態環境保護三年攻堅計劃（2018—2020年）》，將大幅減少污染物的排放。環保部門的積極治理是濟寧市2006—2018年酸雨污染總體趨于改善的主要原因。

3.2? ? 氣候特點和地理因素

濟寧屬魯南泰沂低山丘陵與魯西南黃淮海平原交接地帶，地質構造上屬華北地區魯西南，斷塊凹陷區。濟寧市地形以平原洼地為主，地勢東高西低，地貌較為復雜。

濟寧市位于東亞季風氣候區，屬暖溫帶季風氣候，四季分明。夏季多偏南風，受熱帶海洋氣團或變性熱帶海洋氣團影響，高溫多雨;冬季多偏北風，受極地大陸氣團影響，多晴寒天氣;春、秋2季為大氣環流調整時期，春季易旱多風，回暖較快;秋季涼爽，但時有陰雨。

3.2.1? ? 氣象條件。氣象條件對酸雨形成的影響主要表現在2個方面。在大氣物理方面影響著酸性物質的清除、擴散和輸送過程。在化學方面影響著酸雨前體物的轉化速率[4]。濟寧市酸雨中的酸性物質主要源于大氣中的SO2和N0x，可由自然源放射，但主要來源于人類的生產、生活活動。在相同源強條件下，氣象條件的不同可引起酸雨強度分布不同。

3.2.2? ? 氣象要素和地理因素。酸雨的分布主要與風向、風速、降水量、霧霾等氣象要素和地理因素有密切關聯。濟寧市冬半年（10月至翌年3月）多偏北風，夏半年（4—9月）多偏南風，濟寧市的北方和西北方向是濟寧市重要的煤炭產區，釋放的污染物易形成酸雨。此外，濟寧市的東部為山區，對致酸物質的擴散和稀釋也起到一定的抑制作用。這也是濟寧冬半年酸雨頻率略高于夏半年的主要原因之一。

降水次數多和降水量大，對酸性污染物起到一定的稀釋作用，所以酸雨在夏季出現的頻率一般較低。濟寧市春季酸雨出現頻率較低，主要原因與春季多風且平均風速較大有關。

霧滴極易吸附和吸收各種酸性顆粒物和氣體，在大霧或輕霧天氣里，這些霧滴經久不散，一經降水沖刷，這些物質溶于水中降落到地面，形成酸雨。同時霧滴里硫化物和氮氧化物的含量很高，不僅能導致酸性降水，還可能產生二次污染;霾是指大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中，使水平能見度<10.0 km的空氣普遍混濁現象[5]，霾如果伴隨著降水降落到地面上，也易形成酸性降水。

4? ? 酸雨的危害

從表1可以看出，濟寧市2006—2018年只有2015年最小pH值>5.6，為6.03，其他年份的最小pH值均<5.6， 2006年最小pH值甚至達到4.02。酸雨屬于一種污染性降水，對農業生產及生態環境、人類的身體健康、文物建筑及民用設施及附屬物等都有較大的破壞和影響，特別是對農業生產和生態環境影響尤為嚴重。

4.1? ? 對農業生產和生態環境的影響

酸雨可嚴重影響種植業和養殖業，破壞陸生和水生生態系統。濟寧市土地總面積112.07萬hm2，其中，農用地面積77.41萬hm2，占土地總面積的69.07%，酸雨可使農田土壤酸化造成減產，使本來固定在土壤礦化物中的有害金屬，如汞、鎘、鉛等再溶出，繼而被糧食作物、蔬菜吸收和富集。濟寧市水系較發達，均屬淮河水系南四湖流域，中部京杭運河貫穿南北，南四湖位于本區中南部，為我國十大淡水湖之一，較大河流有泗河、白馬河、洸府河等，酸雨可使水體變為酸性，造成水生生物的死亡，對養殖水體也會產生影響，造成養殖業減產甚至絕產。

4.2? ? 對人類健康的影響

濟寧市常住人口約為829.92萬人，在山東省排名第五，是人口大市。酸雨可以刺激人們的呼吸器官、黏膜、皮膚，可導致紅眼病和支氣管炎，誘發肺病等;被酸化的土壤種植出的農作物和被酸化的水體養殖出的水生生物往往重金屬超標，人們如果長期食用這種食物，有害物質被人體吸收后難以排出，長此以往將嚴重影響身體健康。