吉安市大气降水酸雨形成调查和成因分析

贺辉星

（吉安市环境监测站，江西吉安343000）

吉安市大气降水酸雨形成调查和成因分析

贺辉星

（吉安市环境监测站，江西吉安343000）

通过对吉安市近年来降水中pH和相关离子成分监测数据的研究，分析了吉安市降水酸雨现状及影响降水酸雨因素，提出了改善降水质量的措施。

降水酸雨；成因分析；措施

酸雨是指因空气污染而造成的酸性降水，降水变酸雨主要是人类生产和生活过程中（如工业、生活和交通）消耗化石燃料等产生和排放的酸性化合物引起的，酸性化合物包括硫氧化合物（S02）、氮氧化物（NOX）、以及挥发性有机化合物（VOC）。排放的S02、NOX及VOC在大气输送过程中，在光的作用下，发生复杂的光化学和热化学反应，物质的存在形态不断地从低氧化态转化为高氧化态，大气的氧化性逐渐增强，由S02转化为硫酸（H2S04），NOX转化为硝酸（HNO3），VOC转化为有机酸。酸雨形成是一个十分复杂过程，涉及大气中氧化剂、太阳光、酸性和碱性物质，包括污染源的排放、大气输送、大气气相化学转化、云雨化学转化和大气沉降等过程。

吉安市大气降水酸化比较严重，酸雨频率高，属国家酸雨控制区之一。吉安市大气中降水pH及相关离子成分监测，自20世纪八十年以来吉安市环境监测站一直进行了例行监测。本文将通过近年来大气降水pH及相关离子成分的监测处理统计处理，分析和研究吉安市大气降水酸性现状、降水化学特征以及形成酸雨的主要成因，为大气降水酸雨防治提供理论依据和决策支持。

1 降水监测点位和监测方法

1.1 监测点位

吉安市降水监测设点2个：一个设点于吉安市环境监测站监测大楼（城区），另一个设点于樟山镇赤塘小学教学楼（郊区）。

1.2 采样、监测项目和分析方法

采样器及采样方法按照《空气和废气监测分析方法》要求。

监测项目和分析方法：pH—电极法；电导率—电极法；（SO42-）—离子色谱法；（CL-）—离子色谱法；（NO3-）—离子色谱法；（F-）—离子选择电极法；（NH4+）—纳氏试剂比色法；钾、钠、钙、镁（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）—原子吸收分光光度法。

1.3 评价标准和方法

降水评价标准：pH小于5.6的降水即为酸雨；酸雨频率为pH小于5.6的降水次数占总降水次数的百分比。

pH=-log[H+]

pH平均=-log[H+]平均

[H+]平均=∑（[H+]×Vi）/∑Vi

其中，[H+]为氢离子的当量浓度；Vi为每次样品的降水量（mm）。

2 结果与分析

2.1 相关离子监测结果

根据吉安市2011-2014年对城区和农村2个监测点的监测数据加权计算统计，2011-2014年吉安市降水pH值范围、出现酸雨及频率统计情况见表1和图1，2011-2014年吉安市降水中相关离子监测统计情况见表2。

图1 2011-2014江西省年吉安市降水pH酸雨频率图

表1 2011-2014年江西省吉安市降水pH酸雨频率统计情况

表2 2011-2014年江西省吉安市降水中相关离子监测统计情况（mg/L）

2.2 吉安市降水酸雨基本情况

2011-2014年吉安市降水的pH变化情况如图2所示。

从图2可知，2011-2014年吉安市降水的pH值各年最低值范围为3.43～3.72，降水的pH各年平均值范围4.50～4.95，降水出现酸雨的频率为51.2%～79.2%，酸雨占总降水量比例49.2%～79.7%，吉安市的降水pH均值总体逐年提高，降水出现的频率总体逐年下降，酸雨占降水量比例总体逐年减少。因此，降水质量呈现出逐年好转态势。

图2 2011-2014年江西省吉安市降水的pH变化图

2.3 吉安市降水中酸雨月、季出现频率情况

吉安市2011-2014年降水监测数据按月和季度进行统计，其统计结果见表3、4和图3。2011-2014年中，2012年1、2、3、10月和12月5个月以及2011年10、11、12月3个月出现了“逢雨必酸”情况，降水酸雨最严重。按季度分析降水酸雨频率，一季度、四季度较二季度、三季度大。2011-2014年月降水酸雨频率和季降水酸雨频率分布图直观地反映了逐年呈下降的态势，降水酸度、频率均呈现一定的规律性变化。

表3 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨月频率变化情况

表4 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨季频率变化情况

图3 2011-2014年江西省吉安市降水酸雨季频率变化情况图

2.4 酸雨与降水中相关离子情况

吉安市2011-2014年降水相关离子监测数据按照当量浓度进行统计，见表5、6、7和图4。阴离子当量浓度为排序为SO42-＞CL-＞＞F-。当量浓度占阴离子监测值的百分比范围为41.0%～50.9%。阳离子当量浓度为排序为Ca2+＞＞K+＞Mg2＞Na+。Ca2+当量浓度占阳离子监测值的百分比范围为45.2%～56.3%。从上述分析降水中主要阴离子为SO42-、CL-、，降水中主要阳离子为Ca2+、NH4+。

2.5 酸雨与空气中二氧化硫和氮氧化物关联情况

吉安市生产过程消耗的能源主要为煤炭，生活能源仍是部分使用煤炭，煤炭含有一定的硫份，煤炭在燃烧过程中硫也同时与氧气发生化学产生二氧化硫，是大气中二氧化硫的主要来源之一。煤炭、天然气、液化气等在燃烧过程中，还会使空气中的氮气与氧气发生反应生成氮氧化物，另外，车辆机尾气的氮氧化物也是大气中氮氧化物的主要来源。2011-2014年吉安市煤炭消耗、二氧化硫、氮氧化物排放以及吉安市区空气中二氧化硫（S02）、氮氧化物（NOX）环境质量年日均浓度统计情况见表8。

表5 2011-2014年降水中主要离子当量浓度统计情况表（μeq/L）

表6 2011-2014年降水中阴离子当量浓度百分比情况表

表7 2011-2014年降水中阳离子当量浓度百分比情况表

图4 2011-2014年降水中阴阳离子当量浓度百分比情况图

2011-2014年，煤炭消耗量全市在563万～464万t，其中城区在462万～373万t；2011-2014年，二氧化硫排放量全市在38 055～35 366 t，其中城区在19 077～11 457t；2011-2014年，氮氧化物排放量全市在50 998～37 445t，其中城区在30 305～10 125t。2011-2014年，城区空气中二氧化硫（S02）年日均值在0.030～0.036mg/m3；氮氧化物（NO2）年日均值在0.025～0.031mg/m3。2011-2014年吉安市降水的pH各年最低值范围为3.43～3.72，降水的pH各年平均值范围4.5～4.95，降水出现酸雨的频率为51.2%～79.2%，酸雨占总降水量比例49.2%～79.7%，吉安市的降水pH均值总体逐年提高，降水出现的频率总体逐年下降，酸雨占降水量比例总体逐年减少，降水酸雨呈现了一定的规律变化。但吉安市二氧化硫、氮氧化物排放量变化规律性不太，与煤炭消耗量和机动车辆呈线性关系，城区空气中二氧化硫、氮氧化物年日均值基本保持稳定。因此，吉安市降水酸雨、酸雨频率与二氧化硫、氮氧化物排放量以及其环境空气的浓度的关联性不太，降水酸雨、酸雨频率变化不但与本区域的相关污染物排放有关，还与大尺度（即远距离）输送的污染物、大气中气象条件、太阳光和云层等因素有关。

表8 2011-2014年江西省吉安市煤炭消耗及二氧化硫和氮氧化物排放统计情况

3 结论

吉安市大气降水酸化比重严重，酸雨频率高，属国家酸雨控制区之一。吉安市环境监测站一直对大气中降水pH及相关离子成分进行监测。通过对近年来大气降水pH及相关离子成分的监测处理统计处理，2011-2014年吉安市的降水pH均值总体逐年提高，降水出现的频率总体逐年下降，酸雨占降水量比例总体逐年减少，降水质量呈现出逐年好转态势。

[1]国家环境保护总局,《空气和废气监测分析方法》编委会.空气和废气监测分析方法[M].4版.北京:中国环境科学出版社,2003.

Investigation and Cause Analysis of Formation of Acid Rain in the Atmosphere of Ji'an City

He Hui-xing
(Ji’an Environmental Monitoring Center,Jiangxi Ji’an 343000)

The monitoring data of the pH value and ion compositions of precipitation in Ji’an city in recent years was investigated .The current situation and the influence factors of precipitation acid rain in Ji’an city was analyzed.It puts forward the measures to improve the quality of precipitation.

Precipitation acid rain;Genetic analysis;Measures

X517

A

2096-0387（2016）06-0008-04

贺辉星（1962-），男，高级工程师，研究方向：环境监测和评价。