廢氣污染源對遼寧省酸雨形成的影響

摘 要：遼寧省是我國的燃煤大省，二氧化硫排放強度位居全國前列，這為境內酸雨的形成提供了充足的前體物來源。但酸雨現象是大氣化學過程和大氣物理過程的綜合效應，其過程受多種因素的影響。本文對遼寧省主要污染物排放與酸雨形成的相關性進行了分析，研究結果表明，遼寧省大部分地區降雨pH值與當地污染源的致酸性污染物—— 二氧化硫和氮氧化物排放量之間存在顯著負相關關系，說明遼寧省酸雨的形成受本地污染源致酸性污染物排放量的影響較大。但在局部地區，酸性物質排放量與降雨pH值之間負相關關系不明顯，堿性顆粒物的排放、氣候、地形等因素可能是影響這些地區酸雨成因的重要因子。

關鍵詞：酸雨 污染源 二氧化硫

中圖分類號：X51 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0158-03

許多監測工作表明，我國酸性降水中SO42-和NO4-是酸性的主要貢獻者，SO42-/NO4-一般在5～l0之間，故我國酸雨是硫酸型的，又由于我國排放大氣中的硫主要來自煤的燃燒，其酸雨也可以稱為煤煙型的酸雨[1]。但酸雨的形成不僅受大氣中酸性物質含量的影響，還受大氣中堿性物質含量、降水、風向、風力、刮風的天數、城市所處地形等多種因素的影響[2]。如大氣中的NH3對酸雨形成也是非常重要的，由于NH3易溶于水，能與酸性氣溶膠或雨水中的酸起中和作用，從而降低了雨水的酸度。酸雨還與大氣中顆粒物的性質有關，已有研究表明，降水pH值決定于硫酸、硝酸與NH3以及堿性塵粒的相互關系。同時，如果氣象條件和地形有利于污染物的擴散，則大氣中污染物濃度降低，酸雨就減弱，反之則加重。因此，在對酸雨問題的研究時，應該考慮自然因素的影響，同時不應忽視干沉降的研究。目前我國大氣顆粒物的濃度普遍很高，為國外的幾倍至幾十倍，在酸雨的研究中是不能忽視的[3]。

遼寧省是我國的燃煤大省，二氧化硫排放強度居全國前列，這為酸雨的形成提供了充足的前體物來源，但由于遼寧省內各地的氣候、地形等自然特征存在很大差異，同時堿性物質的排放也會影響酸雨的形成，可能導致酸雨的空間分布并不完全取決于酸性物質的排放量，本文通過對污染物排放與酸雨形成相關性的研究，探討了遼寧省酸雨形成的原因。

1 研究區概況

遼寧省位于我國東北地區南部，地處東亞大陸東岸，地處東經118°53′～125°46′，北緯38°43′～43°26′之間，屬中高緯度地區，西南與河北省臨界，西北與內蒙古自治區毗鄰，東北與吉林省接壤，東南以鴨綠江為界與朝鮮民主主義共和國相望，南瀕黃海與渤海。全省共有6個沿海城市，分別為丹東、大連、營口、盤錦、錦州和葫蘆島。遼寧省地勢大體為北高南低，自東、西兩側向中部傾斜，山地和丘陵大致分列于東西兩廂，面積約占全省土地面積的2/3。遼東為山地，遼西為丘陵山地，遼北為低丘，中部為東北向西南緩傾的長方形平原，面積約占全省土地面積的1/3。西部地區呈大陸性氣候比較明顯，東部和中部地區受季風影響呈溫帶大陸性季風氣候。但由于地形較為復雜，所以省內各地氣候不盡相同。總的氣候特點是：寒冷期長、平原風大、東濕西干、雨量集中、日照充足、四季分明。

3qdXc3/1kUctW/9Rh2ov2sASvvQid3pOQrTG9UeaXs4=2 研究方法

通過實地測量獲得2006年至2008年遼寧省內11個酸雨監測點位的降水pH值監測數據，通過環境統計獲取2006年至2008年遼寧省重點污染源的主要污染物排放量，應用GIS軟件的空間分析功能分析污染物排放和酸雨形成的空間分布特征，在SPSS軟件中應用皮爾森相關系數法進行污染物排放量與降水pH值的相關性分析。

3 研究結果

3.1 遼寧省污染源的空間分布狀況

2006年至2008年被納入環境統計的企業共有5297家，其中國控廢氣污染源數量在150家左右，包括了所有廢氣污染物排放量較大的企業，二氧化硫排放總量占全省65%以上，因此可以通過分析國控廢氣污染源的空間分布狀況來把握全省大氣污染物排放的空間分布狀況。2007年全省國控廢氣污染源的數量為164家，排放量總量占全省的67%，圖1為2007年全省國控廢氣污染源的分布狀況。

根據2007年全省國控廢氣污染源分布圖來看，二氧化硫與氮氧化物排放的空間分布特征基本一致（圖1a，b）。遼寧省中部城市群即鐵嶺-沈陽-撫順-本溪-遼陽-鞍山-營口這一帶是全省污染源分布最密集的地區，也是二氧化硫和氮氧化物排放最集中的地帶。其中鐵嶺-沈陽-撫順段污染物排放主要來源于空間上分布比較密集的電力企業；本溪-遼陽-鞍山段以鞍鋼和本鋼為中心，分布著全省最大的二氧化硫和氮氧化物排放源，排放非常集中；營口段企業數量較多，但大污染源較少。

遼西地區的污染源數量較多，但受城市空間布局的限制，整體上分布較分散，但也形成了以單個城市為中心的污染源聚集群。葫蘆島、錦州、阜新、朝陽都分布有較大的污染源，其中沿海城市葫蘆島和錦州市區距離較近，在渤海灣的西北岸形成了一個污染源聚集群；只有盤錦市污染源的數量很少，排放量也不大，是全省二氧化硫和氮氧化物排放量最小的地區。

遼東山區污染源數量較少，丹東境內污染源稍多，但布局稀疏。在遼東半島的東南緣集中分布著大連市幾乎所有的國控廢氣污染源，由于污染源數量多、排放量較大，這里形成了遼寧省的又一個二氧化硫排放源聚集群。

國控污染源煙塵排放的空間分布特征與二氧化硫和氮氧化物稍有不同（圖1c），煙塵排放量較大的污染源主要分布在鐵嶺、沈陽、鞍山、本溪和錦州等地，葫蘆島、大連等地二氧化硫、氮氧化物排放量較大的企業煙塵排放量卻很小。

3.2 污染源排放對遼寧省酸雨形成的影響

3.2.1 二氧化硫排放量對酸雨形成的影響分析

環境質量月監測結果顯示，2007年酸雨點位出現在鐵嶺、沈陽、撫順、錦州、葫蘆島、丹東、大連等市，其中酸雨頻率最高的城市是丹東和大連（圖2）。

將2007年酸雨點位分布圖與國控廢氣污染源分布圖進行疊加分析，結果顯示，作為全省二氧化硫排放比較集中的鐵嶺、沈陽、撫順、錦州、葫蘆島、大連等二氧化硫和氮氧化物排放量較大的城市均出現了酸雨，但全省二氧化硫和氮氧化物排放最大的本溪-鞍山一帶并未出現酸雨，而污染源數量少、排放量較小的丹東市卻出現了高頻率的酸雨。

鞍山和本溪兩市二氧化硫排放量與其它城市相比在全省比較靠前，但無酸雨出現，這可能和鞍山、本溪的行業結構有關，以鞍鋼集團和本鋼集團為代表，鐵礦生產及加工是這一地帶的主要行業，其排放的大量煙塵對酸雨具有中和作用，從而導致這一地區酸雨不明顯；丹東地形以山地和丘陵為主，屬暖溫帶亞濕潤季風性氣候，是東北地區最溫暖濕潤的地方，降水量占遼寧省降水量70%，上述地形和氣候條件都不利于致酸性氣體的擴散，很可能是丹東市酸雨頻率較高的原因之一。

將鞍山、本溪、丹東以外的其他城市2006年至2008年的二氧化硫排放量與降雨pH年均值進行皮爾森相關分析，分析結果見表1。顯著性系數P值小于0.01，降雨pH年均值與二氧化硫排放量呈極顯著相關關系；相關系數為-0.591，降雨pH年均值與二氧化硫排放量呈較強的負相關關系（表1）。即二氧化硫排放量越大，降降雨pH年均值越低，說明遼寧省內大部分地區酸雨的形成受局地源的影響是很明顯的。

3.2.2 本地源氮氧化物排放量對酸雨形成的影響分析

將全省鞍山、本溪、丹東3個城市以外的其他城市2006年至2008年氮氧化物與降雨pH年均值進行皮爾森相關分析，分析結果見表2。顯著性系數P值小于0.05，說明氮氧化物排放量與降雨pH年均值顯著性相關，相關系數為-0.443，即氮氧化物排放量越大，降雨pH年均值越低。

4 結語

綜合上述分析，遼寧省大部分地區降雨pH值與當地污染源的致酸性污染物——二氧化硫和氮氧化物排放量之間存在顯著負相關關系，說明遼寧省酸雨的形成受本地污染源致酸性污染物排放量的影響較大。在煙塵排放集中的地區（鞍山、本溪），以及氣候濕潤的丘陵地區（丹東），酸性物質排放量與降雨pH值之間負相關關系不明顯，說明在以上地區其它因素的影響要大于污染源排放的影響，比如堿性顆粒物的排放、濕潤的氣候、氣流不容易擴散的山地地形等因素則可能是影響這些地區酸雨成因的重要因子。

參考文獻

[1] 王文興，張婉華，石泉，等.影響我國降水酸性因素的研究[J].中國環境科學，1993，13（6）：401～407.

[2] 李民峰，劉銳.常德市酸雨形成原因探討[J].湖南文理學院學報：自然科學版，2006，18（1）：38～41.

[3] 張昕，孫臘梅，周淑梅.從酸雨到酸沉降-關于對酸雨的認識[J].生物學通報，2006，41（8）：22～23.