武汉市江汉区降水pH值及电导率监测分析

吴慈琼

(湖北省武汉市江汉区环境监测站，湖北 武汉 430023)



武汉市江汉区降水pH值及电导率监测分析

吴慈琼

(湖北省武汉市江汉区环境监测站，湖北 武汉 430023)

对江汉区2013～2015年共计205次降水样品进行了分析，分析项目为降水pH值和电导率月变化特征和年变化趋势。结果表明：降水量大也会出现酸雨，电导率也会出现较大值。降水pH值夏季高于冬季；电导率夏季低于冬季。降水pH值出现频率最高区间为6.0～6.5。电导率每年变化趋势为逐渐降低。说明近年来江汉区大气污染程度有所改善，污染治理初显成效。

降水；pH值；电导率；酸雨

1　引言

以雨、雪、雹等形式从大气中降落到地面的物质统称为降水。pH值和电导率是降水化学特征的综合反映。pH值反映了降水中化学杂质的酸碱特征，电导率表示溶液传导电流的能力。水溶液的电导率取决于离子的性质和浓度，以及溶液的温度和粘度等。

在环境监测中，测定降水的电导率及阴阳离子浓度时，降水的温度、粘度及离子性质都已确定，降水的电导率与降水的离子浓度总和之间存在一定的关系。因此，pH值和电导率都可以在一定程度上反映该区域大气污染状况。

2　监测项目、周期和频率

3　降水监测布点

降水样品采集点位于江汉区环境监测站楼顶的监测平台上，避开污染源的干扰，采样点四周无遮挡雨、雪的建筑物，采样口距离基础面的相对高度>1.2m，避免雨大时地面的泥水溅入样品中。降水监测点位符合《酸沉降监测技术规范》(HJ/T 165-2004)的要求，所使用的自动采样器为青岛崂应应用技术研究所生产的崂应5020型智能降水采样器，满足《降雨自动采样器技术要求及检测方法》(HJ/T 174-2005)的要求。

定期对仪器进行保养维护：接雨(雪)器、样品容器、管道、过滤网按规定清洗干净；采雨漏斗和雨量计采集口是否有鸟屎等污物，要及时清理后用蒸馏水冲洗干净，以免污染样品和样品数据不准。定期用干燥清洁的软布蘸酒精擦拭感雨器头，防止灰尘等污物影响感雨器的灵敏度。

4　降水样品的采集

降水样品的采集严格遵循《酸沉降监测技术规范》(HJ/T 165-2004)的技术要求。降水发生时，每24 h采样一次(上午9:00到次日上午9:00)。不足24 h的数次降水过程应合并为一个样品测定，若超过24 h的连续几天降水，则应将上午9:00到次日9:00的降水视为一个样品。

环境监测站使用的崂山5020型智能降水采样器依靠感雨(雪)传感器探测降水，仅在下雨时打开盖子。雨停后，盖子关闭，以免干沉降混入。可根据环境温度自动启动接雨漏斗加热，具备融雪功能，用于采集降雪。整机具有低温加热功能，在严寒条件下仪器也能正常工作。感雨器灵敏度为降雨强度≥0.05 mm/min，采雨漏斗内径为(300±2)mm，可以采集到最大的降雨强度为4 mm/min。

采样过程为当感雨器感应到有降水时，开启计时器。如果在设置的开盖延时时间内始终检测到有降水，则判定为真正降水，防尘盖自动打开并开始采样；如果在设置的开盖延时时间内检测到降水停止，则停止计时，不把该次降水当做一次真正的降水。在一次真正降水的过程中，如果感雨器未感应到降水，则开启计时器，在设置的关盖延时时间内又感应到降水，则停止计时，仍将此过程作为一次降水，直到降水结束。

5　降水样品的存放和分析

降水样品采集后，保存在事先准备好的干净无色聚乙烯塑料瓶中及时分析，如若不能及时分析，在4 ℃的环境中满瓶冷藏储存。用于测定电导率、pH值的降水样品不需过滤。样品分析仪器分别为上海雷磁生产的PHSJ-4F实验室pH计和DDSJ-308F电导率仪。测定时先测定电导率，然后再测pH值，以防pH复合电极插入样品后，饱和KCl溶液扩散到降水中，改变原样品的电导率。

所有降水的pH值平均值均按照[H+]雨量加权平均方法计算，电导率平均值均按照雨量加权平均方法计算(表1)。

表1　大气降水样品分析方法

6　降水pH值的计算和统计

6.1降水pH值的月变化趋势

由图1可以分析得出江汉区2013～2015这三年间pH值的月变化趋势大体每年一致，均为年初和年尾值较低，年中出现峰值，每年的pH月均值呈现一个近似M的形状。其中2013和2014年的12月份均无降水。这三年的总体趋势是pH值逐渐增大，向中性靠拢。具体每年的pH月均值见表2。

6.2降水pH的月平均值

由表2分析可知，江汉区2013-2015年降水的pH值年均值最高的是2015年为5.81，最低是2014年5.37,2013年居中为5.62。2014的pH值年均值低于5.60，为酸雨级别。每年最低值均出现在1月份，均低于5.60；最高值分别出现在8,9,4月份。pH值月均值低于5.60的月份2013年有5个月，占全年11个月的45.4%；2014年有7个月，占全年11个月的63.6%；2015年有4个月，占全年12个月的33.3%。

6.3降水pH的频率分布特征

pH值从4.5开始，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个区间，分别统计分为pH值在各个区间的样品个数，计算得频率分布，结果如表3所示。

图1　江汉区2013-2015年降水的pH值的月变化趋势

年份月份123456789101112平均20134.745.324.955.946.196.005.876.666.325.485.095.6220144.865.705.485.136.486.696.025.516.785.334.965.3720155.276.085.316.536.136.245.596.476.346.056.395.445.81

表3　江汉区2013～2015年降水的pH值的频率分布统计

由表3可知，pH值出现频率最高区间2013年为6.0～6.5和6.5～7.0；2014年为5.5～6.0和6.5～7.0；2015年为6.0～6.5。最后得到综合结果为，2013～2015 3年间pH值出现频率最高区间为6.0～6.5。

6.4每月降水和酸雨的次数统计

酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中，吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质，形成了pH值低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质所造成的。中国的酸雨主要因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸雨，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。将2013～2015年间每个月的降水次数和酸雨次数统计得出表4结果。

表4　江汉区2013～2015年每月降水和酸雨的次数统计

由表4可知，降水次数最多的是2015年，酸雨次数最多的是2014年。酸雨出现频率最高是2014年，61次降水过程中出现24次酸雨，2015年较2014年出现酸雨次数和频率都大幅度降低。

多数人认为降水量越大，稀释越大，酸雨出现的几率就越小，其实不然。图2、图3分别是江汉区2013～2015年的月降水量和酸雨量。

除开2013和2014两年的12月均无降水，每年1月份的降水量均不大，2013～2015年的年降水量分别为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现在7月和6月，远远高于其他月份；相比之下2014年的月降水量没有出现很大的波动。

2013～2015年这三年的每个5月和9月均未产生酸雨。分析2013～2015这205次降水数据，单次降水量最大的酸雨发生在2015年7月23日的9：00到17：24，降水量为186.2 mm，pH值为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。可见大降水量也会是酸雨，所以酸雨的产生跟降水量大小无直接必然联系，跟当时当地的大气污染状况有一定联系。

图2　江汉区2013～2015年的月降水量(mm)

图3　江汉区2013～2015年的月酸雨量(mm)

7　降水电导率的月变化和频率分布特征

由图4和表5可知，江汉区2013～2015年降水的电导率在2013年呈现年头和年尾两头比较高，当中的夏季较干净的趋势，2014年和2015年均为年头高，之后下降到较干净区域并上下小范围波动的趋势。三年来电导率的均值分别为30.5 μs/cm，30.3 μs/cm和21.0 μs/cm，由此得知江汉区这三年来的降水电导率总体来说都较低，前两年很相近，第三年相对来说降水较之前更洁净一些。总体来说夏季的电导率最低，冬季的电导率最高。

图4　江汉区2013～2015年降水的电导率的月变化趋势

8　结论

(1)降水量大小与降水pH值是否更接近中性无直接关系，降水量大也依旧会出现酸雨；降水量与电导率也不成反比关系。

(2)降水pH值每年的月变化趋势大体一致，夏季高于冬季；电导率每年的月变化除2013年的两年大体一致，夏季低于冬季。

(3)降水pH值出现频率最高区间为6.0～6.5，出现酸雨的情况在2014年为3年之最，2015年大幅降低。3年来pH值的变化趋势为逐渐增大向中性靠拢；电导率的变化趋势为逐渐降低，2015年较之前两年洁净很多。电导率能一定程度上反应区域大气污染的程度。

[1]国家环境保护局.酸沉降监测技术规范HJ/T 165-2004[S].北京：国家环境保护局，2005.

[2] 国家环境保护局.降雨自动采样器技术要求及检测方法HJ/T 174-2005[S].北京：国家环境保护局，2005.

[3]武汉市环保局.武汉市环境监测技术规范[S]．武汉：武汉市环境保护局，1995：130～132.

[4]国家环境保护局.环境监测技术规范：第二册 大气和废气部分[S]．北京：国家环境保护局，1986：39～40.

[5]黄建青,郭彩萍,祁栋林．瓦里关地区降水pH值和电导率的初步分析[J]．青海环境，2001(9)：96～98.

[6]王欢，何丽．乌鲁木齐市降水酸碱度及电导率监测结果分析及改进建议[J]．环境科学与管理，2012, 37(6)：115～119.

2016-05-18

吴慈琼(1984—)，女，助理工程师，主要从事环境监测工作。

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1674-9944(2016)16-0122-04