北方城市酸雨形成過程的影響因素及防治對策分析

齊 峰 李 燁 楊衛芳

（安陽市環境監測中心站，河南 安陽 455001）

北方城市酸雨形成過程的影響因素及防治對策分析

齊 峰 李 燁 楊衛芳

（安陽市環境監測中心站，河南 安陽 455001）

在我國酸雨區主體位于長江以南的廣大地區。近年來，酸雨區發生范圍總體上呈擴大趨勢，北方酸雨發生范圍擴大明顯。2003年北方城市安陽由于連日降雨，首次出現了酸雨。針對酸雨的發生，本文從大氣污染狀況、大氣環流的影響、酸雨離子組分等方面對形成酸雨的影響因素進行了詳細分析。結合該市近十年的空氣質量和降水情況的統計，分析了安陽市大氣降水的變化情況，并針對空氣污染現狀，提出了防止酸雨再次發生的對策。

北方城市；酸雨；影響因素；對策

值小于5.60的雨雪或其他方式形成的大氣降水（如霧、露、霜等）統稱為酸雨，將年均降水pH值小于5.60的地區叫酸雨地區。酸雨是區域問題，目前我國年均降水pH值低于5.60的地區已達全國面積的40%左右。

酸雨給地球生態環境和人類社會經濟都帶來嚴重的影響和破壞。根據有關的研究結果，1995年我國由于酸雨和二氧化硫污染造成農作物、森林和人體健康等方面的經濟損失約為1100多億元，已接近當年國民生產總值的2%，成為制約我國經濟和社會發展的重要因素。酸雨已成為當今世界重要的環境問題之一，被稱為“空中死神”。

20世紀70年代末80年代初我國被列入世界第三大酸雨區，僅次于歐洲和北美地區。70年代以來，我國酸雨一直呈發展趨勢，酸雨面積已經超過國土面積的29%。我國的酸雨區主要分布在長江以南的四川盆地、貴州、湖南、湖北、江西以及沿海的福建、廣東等省，形成華中、西南、華南和華東四大酸雨區。北方地區酸雨也時有發生，范圍有所擴大。

從2003年8月下旬至9月初，地處北方地區的安陽市連續降了6場大雨，雨量較大，降水的監測結果表明（表1），該市首次出現了酸雨。針對該市的情況，本文從大氣污染狀況、大氣環流的影響、酸雨離子組分等方面對形成酸雨的影響因素進行了詳細分析。結合該市近十年的空氣質量和降水情況的統計，分析了安陽市大氣降水的變化情況，并針對空氣污染現狀，提出了防止酸雨再次發生的對策。

表1 2003年8-9月大氣降水pH監測結果統計

1 大氣環流的影響

風對大氣產生湍流，從而使大氣污染物和降水向遠距離輸送，因而酸雨問題不是一個局部區域或單一國家的問題，而是全球涉及面極廣的環境問題，目前我國年均降水pH值低于5.60的地區已達全國面積的40%左右。

該市發生酸雨的6天的氣象數據顯示（表2），主導風向影響不明顯（1次東風、1次南風、1次西南風、2次西北風、2次北風），說明該市主要受大氣環流的影響。

表2 2003年8-9月酸雨期間主導風向

根據了解，在安陽市發生酸雨期間，省內其他地市也發生了程度不同的酸雨，如焦作8月11日的酸雨，洛陽8月下旬至9月上旬的酸雨，說明安陽市酸雨的發生與大氣環流有直接的關系。

2 懸浮顆粒物含量降低，對酸雨的中和作用減弱

安陽市大氣污染較為嚴重，顆粒物為環境空氣的首要污染物。2000年、2001年、2002年全市煙粉塵排放總量分別為11.80萬噸、13.78萬噸、13.73萬噸，大量煙粉塵的排放造成環境空氣的嚴重污染。2000年全省統計結果也顯示，安陽市煙塵排放量居全省第三，粉塵排放量居全省第六。

據監測，2001年和2002年全市環境空氣中總懸浮顆粒物年均值分別為0.299 mg/m3和0.327 mg/m3，超過國家二級標準0.50倍和0.64倍。降塵量年均值分別為22.69t/km2.月和22.24t/km2.月，超過評價標準0.26倍和0.23倍。2002年可吸入性顆粒物年均值為0.225 mg/m3，超過國家二級標準1.25倍。說明該市環境空氣中顆粒物處于較高的污染水平，污染程度有上升的趨勢。2002年全市環境空氣中總懸浮顆粒物的污染程度排在全省第五位，可吸入顆粒物和降塵量均排在全省第二位。

表3 顆粒物監測結果統計

據文獻介紹，中國的大氣顆粒物濃度高，特別是粗顆粒物多，南北地區存在著顯著差異。北方土壤的堿性物質含量高，大氣顆粒物中的堿性物質濃度也高于酸性物質，在降雨中這些大氣顆粒物對酸性降水具有較大的中和緩沖能力；相反，南方大氣顆粒物中堿性物質濃度低，其緩沖能力低于北方。土壤中堿性離子含量及pH值是影響酸雨形成的重要因素之一，降水中的堿性物質主要來源于土壤中，而土壤中的堿性粒子由南至北是遞增的，這也導致了中國酸雨主要發生在土壤堿性物質含量低、土壤pH值低的南方地區。根據安陽市2007年進行的全國土壤普查情況，該市的土壤pH值整體呈堿性。

在安陽市發生首次酸雨期間，連續降雨較多，雨量較大，降雨對空氣起到了一定的凈化作用，空氣中顆粒物含量明顯降低。監測數據表明（表4），全市和1#、2#監測點位8月份TSP、PM10和降塵量與去年同期和2002年年均值相比，均有明顯下降。說明8月份全市環境空氣中顆粒物含量降低，對降雨中酸性物質的中和作用減弱，致使降水顯現出酸性。

表4 酸雨期間顆粒物污染狀況

3 二氧化硫的大量排放是造成酸雨的重要原因

空氣中二氧化硫的大量存在是造成酸雨的重要原因之一。2000年、2001年、2002年安陽市二氧化硫排放總量分別為5.98萬噸、6.02萬噸、6.35萬噸，二氧化硫排放量逐年遞升。2000年全省統計結果也顯示，該市二氧化硫排放量居全省第五。

2001年和2002年該市環境空氣中二氧化硫年均值均為0.088 mg/m3，超過國家二級標準0.47倍，說明環境空氣中二氧化硫處于較高的污染水平，污染程度相對穩定。2002年安陽市二氧化硫的污染程度排在全省第三位。

2003年8月份空氣自動監測的數據顯示（表5），全市和1#監測點位二氧化硫濃度日均值均高于去年同期水平，說明8月份全市尤其是1#監測點位環境空氣中二氧化硫的污染較為嚴重。

表5 酸雨期間二氧化硫污染狀況

4 大氣降水監測結果分析

從2003年8月24日—9月3日大氣降水的pH值監測結果可以看出（表1），1#監測點位降水的pH值在4.38－5.45之間，酸雨發生率為100%，2#監測點位降水的pH值在5.54－6.78之間，酸雨發生率為17%，這與8月份1#監測點位顆粒物含量的明顯降低和二氧化硫含量的增加有直接的關系。

在降水的離子組成中（表6），陰離子含量由高到低依次為碳酸氫根＞硫酸根＞氯離子＞硝酸根，其中碳酸氫根、硫酸根占最主要地位。表明該市酸雨是由煤煙型大氣污染造成的，為硫酸型。在陽離子含量中，鈣離子所占比例最大，其次是鎂離子和銨離子。

據資料介紹，降水的離子組成中，鉀、鈉、鈣、鎂離子和銨離子濃度與H＋均呈負相關，也就是說，他們的含量越低，H＋含量越高，酸雨的發生率也就越高。從監測的離子組成可以看出（表6），2#點位降水中鉀、鈉、鈣、鎂離子和銨離子的含量之和遠大于1#監測點位，尤其是鈣離子含量，2#點比1#點增加了19.24mg/L，占1#點位鈣離子含量的91%。這與2#點位酸雨發生率較低的結果是一致的。

表6 酸雨期間大氣降水監測結果統計 單位：mg/L

續表

5 近年狀況分析

自2004年以來，安陽市大氣降水的pH值變化情況見圖1。由圖可知，該市1#、2#兩個點位的大氣降水的pH值整體呈增高的趨勢。兩個點位的降水pH均值在6.22～7.22之間，近三年都是在7左右，呈中性。根據2004年以來的統計結果，安陽市大氣降水中的SO42-與NO3-濃度的比值為3.14～5.05，說明該市大氣降水中陰離子主要是SO42-，是典型的硫酸型降水。

圖1 近年的大氣降水ph值變化

2001年至2010年空氣中主要污染物的變化見圖2。由圖可知，2003年空氣中二氧化硫的含量達到一個最高值，正是2003年該市發生了首次酸雨，連日降水空氣中顆粒物含量的減少和二氧化硫含量高是形成酸雨的主要原因。根據記錄， 2004年1#點位又出現一次酸雨，pH值為4.40，與2004年空氣中二氧化硫含量處于一個較高水平和空氣中顆粒物含量下降、2004年該市降水次數較多（形成有效降水次數26次）、降雨雨量較大有關。

圖2 近10年的空氣質量變化

此后的幾年時間里，安陽市逐年加大城市環境污染綜合整治力度，在市區劃定了高污染燃料禁燃區，開始分階段取締燃用高污染燃料的設施，提高使用清潔能源的比率。另外通過開展環保專項整治、開展重點區域環境綜合整治等措施，全市共關閉污染企業935家、深度治理188家，安陽市環境空氣質量得到明顯改善，可吸入顆粒物、二氧化硫和二氧化氮濃度整體呈下降趨勢。近五年的該市的吸入顆粒物、二氧化硫和二氧化氮濃度沒有明顯的下降，維持在一個相對穩定的狀態，和南方城市空氣質量相比，污染物含量仍處在較高的水平，特別是可吸入顆粒物，一直是安陽市的空氣中的首要污染物。加上近年來降雨均偏少，安陽市自2004年后未再發生酸雨的情況。

5 結論與防治對策

通過以上分析可以得出：（1）工業污染物的大量排放造成了環境空氣中顆粒物和二氧化硫的污染；（2）受大氣環流的影響，安陽市首次出現酸雨；（3）顆粒物含量的明顯降低和二氧化硫含量的上升導致1#監測點位酸雨的發生率高達100%。（4）與1#監測點位相比，2#點位顆粒物含量略高，尤其是大氣降水中鈣離子含量顯著增加，對酸雨的中和作用增強，因而酸雨的發生率較低。

針對安陽市目前的現狀，應著重采取以下措施，防止酸雨的發生：（1）調整產業結構，改變安陽市產業結構的不合理現象。政府應大力發展對環境污染較小的具有發展潛力的新型工業，改變該市鋼鐵、建材、電力等傳統產業比重較大的現狀；（2）加強管理，制定SO2和NOx控制政策。不斷加大環境執法和監督力度，加強對污染源的NOx和SO2排放監測和管理，嚴格落實SO2和NOx排放總量控制，削減SO2和NOx排放量；（3）改變能源結構，大力發展清潔能源。調整城市燃料構成，開發可以替代燃煤的清潔能源，提高集中供熱程度，提高燃煤效率，減少SO2的排放；（4）加強重點企業污染治理，控制二氧化硫的排放。抓緊開展二氧化硫排放重點源的治理，以加強節能減排技術改造為手段，發展循環經濟，推行清潔生產，努力降低單位產品能耗和污染物排放強度；（5）加強對機動車尾氣的治理，不斷提高排放標準。加強機動車尾氣治理，嚴格執行老舊機動車淘汰制度，除正常淘汰達到使用年限的機動車外，加速淘汰黃標柴油車（污染物排放達不到國3標準的柴油車），加大對機動車尾氣排放的限制，控制汽車尾氣排放，改進汽車發動機技術，安裝尾氣凈化裝置，推廣使用清潔燃料，從而達到控制汽車尾氣中NOx排放。鼓勵開發和使用以天然氣、酒精、甲醇和電等清潔燃料作為動力的機動車；（6）加強城市綠化，凈化城市空氣。在城市公共地帶盡可能多的種植一些可以吸收空氣中SO2和NO2的樹木和花草，從而減輕城市大氣中SO2和NO2的濃度。對SO2有明顯吸收效果的樹木有加楊、臭椿、丁香、旱柳、棗樹、玫瑰、水曲柳、榆樹、白樺樹、楓樹、銀杏、白皮松、樟子松、柳杉、紫花苜蓿、垂柳、懸鈴木、泡桐、女貞、梧桐等。

［1］ 劉彬，酸雨的形成、危害及防治對策［J］．環境科學與技術，2001. 25(4)： 2-6．

［2］ 劉先樹，黃鈺等，我國酸雨危害的現狀和防治對策探討［J］．技術與市場，2008(12)： 30．

［3］ 王文興等，影響我國降水酸性兇素的研究［J］．中國環境科學，1993 (6)： 401.407．

［4］ 王文興，中國酸雨成因研究．中國環境科學［J］，1994 (5)：323.329．

X513

A

1673-288X（2011）05-0042-04

齊峰, 高級工程師. 主要從事環境監測與科研工作.