2005～2019年贵州省酸雨变化特征及成因分析

胡佳佳，尹 琴

(贵州省环境监测中心站，贵州 贵阳 550001)

1 引言

酸雨已成为当今世界备受关注的重大环境问题之一，我国是继北美、欧洲之后世界第三大重酸雨区域[1]。我国酸雨区域面积占国土面积的30%，主要集中在华中、西南和华东沿海3个区域。贵州省地处西南区域，是酸雨污染较为严重的区域。1998年，贵州省贵阳市、遵义市、安顺市、黔南州、黔东南州、黔西南州被列为“酸雨控制区”[2]，城市降水酸雨情况较严重。为了进一步了解贵州省的酸雨状况，本文分析了2005～2019年贵州省酸雨的时空分布特征，以期为贵州省酸雨的治理提供依据。

2 研究方法

2.1 数据来源

数据来源于贵州省9个地级市2005年1月至2019年12月酸雨监测点位有效监测样本，降水样品按照《酸沉降监测技术规范》(HJ/T165-2004)方法进行采集与处理。

2.2 分析方法

降水pH均值采用氢离子(H+)雨量加权法计算[3]。计算公式为：

pH=-log[H+]

(1)

pH平均=-log[H+]平均

(2)

(3)

式(1)～(3)中，[H+]为氢离子当量浓度，vi为各次样品的降水量(mm)。

酸雨频率取降水pH值小于5.6的次数，计算公式为：

酸雨频率=(酸雨样品数/总降水样品数)×100%

(4)

按照降水pH值范围，降水酸度等级可分为强酸性(pH值<4.50)、中度酸性(4.50≤pH值<5.00)、弱酸性(5.00≤pH值<5.60)[4]。

3 结果与分析

3.1 酸雨的时空变化特征

3.1.1 酸雨城市比例变化

由图1可知，2005～2019年，贵州省酸雨城市(降水pH值年均值小于5.6的城市)比例自2009年起呈明显的下降趋势。酸雨较重城市(降水pH值年均值小于5.0的城市)比例变化趋势与酸雨城市比例变化趋势基本一致，pH值年均值小于4.5的城市比例自2008年起均为0。

图1 2005～2019年贵州省酸雨城市比例变化

3.1.2 降水酸度变化

由图2可知，2005～2019年，贵州省降水酸度总体呈下降趋势。全省降水pH年均值自2009年起高于5.6，2005年降水酸度达到近年来的最低值，2018年降水酸度达到最高值。

图2 2005～2019年贵州省降水酸度变化

3.1.3 酸雨频率变化

由图3可知，自2007年起，贵州省发生酸雨的城市比例逐年下降，2016～2019年，酸雨发生频率均为0。2012年，贵州省酸雨发生频率在25%以下的城市比例虽然达到了67%，但是酸雨发生频率在25%以上、50%以上和75%以上的城市比例均为0。

图3 2005～2019年贵州省酸雨发生频率城市比例变化

3.1.4 酸雨区域分布变化

由图4可知，2005～2019年，贵州省酸雨区域分布变化较为明显。2005～2008年，贵州省酸雨区域面积较大，酸雨区域未发生明显变化，主要分布在中部，北部，东南部和南部，酸雨区域内发生较重酸雨的区域(降水pH值年均值低于5.0的区域)主要分布在北部的遵义市和东南部凯里市。2009～2011年，贵州省酸雨区域面积缩小，主要分布在中部，北部和东南部。酸雨区域内发生较重酸雨的区域面积缩小，主要分布在中部的安顺市。从2012年开始，贵州省无酸雨区域。

图4 2005～2019年贵州省降水pH值区域分布

3.2 酸雨形成的影响因素分析

能源消耗产生的二氧化硫和氮氧化物是降水中主要酸性物质的来源。贵州省酸雨类型以硫酸型为主，二氧化硫的大量排放是主要原因。由图5可知，2005～2018年(2019年二氧化硫排放量官方未公布),贵州省二氧化硫排放量与降水pH值年均值整体呈相反的变化趋势，随着二氧化硫排放量的降低，降水pH年均值也逐渐升高。由图6可知，2005～2018年(2019年二氧化硫排放量官方未公布)，贵州省二氧化硫排放量与酸雨频率变化趋势基本一致，随着二氧化硫排放量的降低，酸雨频率也逐渐降低。由此可见，贵州省酸雨污染程度与二氧化硫排放密切相关。

图5 2005～2018年贵州省二氧化硫排放总量与降水pH年均值变化趋势

图6 2005～2018年贵州省二氧化硫排放总量与酸雨频率变化趋势

区域二氧化硫排放量与降水酸度密切相关外，酸雨的形成还包括其他多种自然因素的影响。土壤中碱性离子含量及pH值是影响酸雨形成的重要因素之一[4]。雨水对土壤的淋浴作用十分强烈，使钠、钾、钙、镁迁移流失，铁、铝富集，缺少碱性物质的土壤微粒进入大气后，失去对降水中酸性物质的中和作用。同时，贵州红壤面积大，对酸雨的形成有一定的作用。贵州的酸雨形成还受到气象条件的影响，贵州省属亚热带季风气候，气温高、雨量足，气候潮湿，使贵州地面上空形成一个有利于各种化学过程发生的环境。另外，静风、逆温等扩散条件较差的天气条件,对酸雨的形成起到一定的促进作用。

4 结论

2005～2019年，贵州省酸雨城市比例自2009年起逐年下降；降水pH年均值自2009年起高于5.6，2018年降水酸度达到最高值；自2007年起，贵州省发生酸雨的城市比例逐年下降。2005～2008年，贵州省酸雨区域面积较大，主要分布在中部，北部，东南部和南部， 2009～2011年，贵州省酸雨区域面积缩小，主要分布在中部，北部和东南部，从2012年开始，贵州省无酸雨区域。

贵州省酸雨污染程度与二氧化硫排放密切相关。2005～2018年,贵州省二氧化硫排放量与降水pH值年均值整体呈相反的变化趋势，贵州省二氧化硫排放量与酸雨频率变化趋势基本一致。另外，酸雨的形成还受土壤和气象条件的影响。