杭州市臨平城區2014—2018年酸雨特征及變化趨勢分析

郭愛娣，陳 斌，林勰鵬，周玉芳,馮曉峰，徐 昕

(1.杭州市余杭區環境監測站，浙江 杭州 311100；2.煤科集團杭州環保研究有限公司，浙江 杭州 311201)

0 引言

降水酸度通常使用能夠代表溶液氫離子濃度指數的pH值來表示，降水的pH值是反映自然界降水特征的重要指標之一，當大氣降水(包括液態降水和固態降水)的pH值小于5.6時，被稱為酸雨[1]。它主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質所造成的[2]。酸雨可直接危害植物、酸化土壤、造成水體污染、破壞生態系統、腐蝕建筑物[3]，因此預防和控制酸雨，凈化空氣，保證人們生命財產安全是很有必要的。杭州是著名的旅游城市，自從20世紀80年代開始，環保、氣象等部門的一些學者對杭州市酸雨時空變化特征以及環境氣象條件對酸雨的影響等方面進行了研究[4]，趙偉等研究了臨安大氣本底站酸雨污染變化特征及影響因素[5]，胡景波探討了湖州地區酸雨特征及變化趨勢[6]，但是關于杭州市臨平城區的酸雨狀況尚未有報道。本文依據2014—2018年杭州市余杭區環境監測站的酸雨觀測數據，分析與探討了杭州市臨平城區酸雨特征及變化趨勢，以期為當地環境管理提供一定依據。

1 實驗與方法

1.1 采樣地點及時間

1.2 酸雨監測數據處理方法

文中所涉及到的年(季)降水pH、電導率和降水離子濃度均按照降水量加權平均計算[7]，酸雨率=(酸雨樣品數/降水樣品數)×100%。

2 結果與討論

2.1 降雨pH值和酸雨頻率變化趨勢

根據浙江省環保廳對酸雨等級的劃分，臨平城區2014—2018年酸雨狀況見表1及圖1[8]。

表1 2014—2018年酸雨狀況等級情況表

監測結果表明：2014年臨平城區降水pH年均值為4.45，屬于強酸雨(pH<4.5),酸雨率69.2%，為重度酸雨區。2015至2017年臨平城區降水pH年均值范圍4.73～5.16，年均值低于5.6，酸雨率19.0%～69.2%。2018年酸雨情況明顯好轉，pH年均值為5.63，酸雨發生率為19.0%。由于近年來二氧化硫、氮氧化物減排，黃標車淘汰、鍋爐改造、大型燃煤電廠(2018年2月13日浙江海聯熱電股份有限公司關停)的關停等有效措施，pH值呈逐年升高趨勢，年酸雨頻率呈逐年降低趨勢。根據浙江省環保廳對酸雨等級的劃分，臨平城區酸雨情況已經從重度酸雨區逐漸過渡到目前的非酸雨區。

電導率是反映溶液中所含可溶性離子的綜合指標，可間接反映區域大氣污染程度。2014—2018年，降水電導率呈下降趨勢，年均值為1.96×10-3～2.99×10-3S/m，高于中國降水背景點瓦里關山降水的平均電導率(1.48×10-3S/m)[9]，表明臨平城區大氣環境仍然受到一定程度的污染。

2.2 降水pH值、酸雨率、降雨量的季節變化

根據余杭區的氣候特征，3、4、5月份為春季，6、7、8月份為夏季，9、10、11月為秋季，12、1、2月為冬季。按照季節劃分情況，對2014—2018年的酸雨數據進行統計分析，數據統計見表2。酸雨率及降雨量隨季節變化趨勢見圖2。

表2 2014—2018年臨平城區降水pH值、酸雨率、降雨量的季節變化

據表2觀察得知，臨平城區酸雨冬季污染最重，春季次之，夏季最弱。由圖1趨勢圖可見，酸雨發生率與降雨量呈反相關關系，夏季、冬季最為突出。產生這種現象的原因可能有三個：一是夏、秋兩季空氣流動較強，進入梅汛期，降水量較大，使得大氣中酸性物質逐漸稀釋，使得降水酸度、酸雨發生率都相對較低。二是冬春季的氣象條件，晴冷少雨，空氣干燥，不利于空氣污染物的擴散。三是浙江北部、江蘇、安徽省排入大氣中的SO2會不斷地向周邊地區擴散，即所謂的“酸雨前體物中遠距離傳輸”，冬春季節，在北到東北的主導風向下，對當地的酸雨形成產生疊加作用，外來酸雨前體物可能是造成酸雨污染的一個不可忽視的因素[10]。

2.3 降水的化學組成特征

臨平城區2014—2018年降水中主要離子濃度監測結果如表3所示。

表3 2014—2018年臨平城區降水中主要離子濃度的監測結果 mg/L

表4 大氣降水中主要陰離子摩爾濃度年平均統計 mmol/L

2.4 大氣中SO2、NO2濃度與酸雨情況變化關系

2014—2018年杭州市臨平城區(余杭區)大氣監測結果與污染物減排量見表5。

表5 2014—2018年杭州市臨平城區大氣監測結果與污染物減排量(余杭區)

2014-2018年余杭區臨平氣站大氣污染物變化趨勢分析評價采用Spearman秩相關系數法進行(置信度為0.05)，得出SO2年平均濃度秩相關系數為-1，NO2秩相關系數為-0.8。表明SO2和NO2這兩項污染物下降趨勢均比較顯著。這與表2中的數據統計結果相印證，即從2014—2018年酸雨狀況逐漸好轉。

隨著持續的燃煤煙氣整治工作的開展，SO2、NO2濃度持續下降。近年來，錦江綠色能源、錦江環保能源、塘棲熱電、崇賢熱電、海聯熱電等公司相繼關停。從2015年起，SO2濃度進一步達到了《環境空氣質量標準》(GB 3095—2012)一級濃度限值。NO2濃度也在2017年達到了《環境空氣質量標準》(GB 3095—2012)一級濃度限值。說明臨平城區排放的SO2、NOx可能不是酸雨形成的主導因素，外來的“酸雨前體物”高空傳輸作用不可忽視。

3 結論

(1)臨平城區2014—2018年降水pH年均值范圍4.45～5.63，酸雨率19.0%～69.2%。pH值呈逐年升高趨勢，年酸雨頻率呈逐年降低趨勢。臨平城區已經從重度酸雨區逐漸過渡到目前的非酸雨區。

(2)臨平城區酸雨季節污染特征為：冬季>春季>秋季>夏季。酸雨發生率與降雨量呈反相關關系，夏季、冬季最為突出。