2015-2019年衡陽市酸雨情況及原因分析

李 恒

(湖南省衡陽生態環境監測中心，湖南 衡陽 421001)

大氣降水的形式包括雨、雪、雹、霧等，酸雨是指pH值小于5.6的大氣降水[1-2]。酸雨的形成是大氣中發生復雜的物理和化學過程，其主要是由二氧化硫和氮氧化物在大氣或水滴中轉化為硫酸和硝酸所致[3]。由于其對生態系統的嚴重危害，酸雨現已成為嚴重威脅世界環境的十大問題之一，因此酸雨問題亟待解決。

1 研究區域及監測概況

衡陽市位于湖南省中南部，湘江中游。屬亞熱帶季風濕潤氣候，因受季節環流和地形影響，降水在季節和地域分布上不均勻，一年中春夏兩季的降雨量占全年降雨量的比重較大[4]。

衡陽市城區共有3個降水監測點位，分別是衡陽市環境監測站、珠暉區環保局和原169醫院，前兩個測點為評價監控點位，原169醫院為對照點位，對照點不參與評價。降水監測頻次為逢雨必測，監測項目共11個，pH值、電導率指標逢雨必測，其余9項指標根據降雨量大小進行確定，由湖南省衡陽生態環境監測中心負責監測[5]。

2 結果與討論

2.1 pH和酸雨頻率年際變化趨勢

2015-2019年衡陽市城區降水質量統計見表1。由表1可見，2015-2019年衡陽市城區降水pH年均值在4.75～5.66之間，酸雨pH年均值在4.27～5.12之間；2015-2019年衡陽市城區酸雨頻率在16.4 %～52.9 %之間，酸雨頻率呈上升趨勢。根據國家對酸雨控制區和二氧化硫污染控制區劃分規劃，衡陽市城區2015年屬于無酸雨污染區，2016和2018年屬于酸雨輕度污染區，2017和2019年屬于酸雨中度污染區。

表1 2015-2019年衡陽市城區降水質量統計表Table 1 Statistical table of precipitation quality in Hengyang City from 2015 to 2019

2015-2019年衡陽市城區降水pH值年均值、酸雨pH值年均值和酸雨頻率變化趨勢經Spearman秩相關系數(顯著性水平為0.05，wp=0.90)計算得出：近五年城區降水pH年均值保持穩定(基本無變化)，酸雨頻率呈上升趨勢、且有顯著意義。

2.2 酸雨頻率季節變化趨勢

2015-2019年陽市城區酸雨頻率月變化走勢詳見圖1，由圖1可得，每年的6月到10月酸雨頻率較低，而11月至次年5月，酸雨頻率較高，即夏季酸雨頻率低，冬季和春季頻率較高，秋季次之。總體來說，從2015年至2019年，年內各月變化走勢基本一致，各月各年度間呈現一種上升的趨勢。

圖1 2015-2019年衡陽市城區酸雨頻率月變化走勢圖Fig.1 The monthly variation chart of acid rain frequency in Hengyang City from 2015 to 2019

2.3 降水化學成分變化趨勢

衡陽市城區降水中陰離子主要以硫酸根和硝酸根為主，陽離子則以銨根離子和鈣離子為主，2015-2019年城區降水中的硫酸根離子和硝酸根離子濃度之比分別為1.67、1.57、1.34、1.67、1.36，比值相對穩定，均屬于硫酸/硝酸混合型酸雨；并且硝酸鹽的比值逐漸增加，證明空氣中硝酸根的污染在逐步增大。由表2可得，衡陽市城區酸雨的貢獻值主要是來自工業生產燃煤過程中產生的二氧化硫和汽車尾氣中排放的氮氧化物。

表2 2015-2019年衡陽市城區降水化學成分檢測結果年均值統計表Table 2 Statistical table of annual mean value of precipitation chemical composition detection results in Hengyangcity area from 2015 to 2019

2.4 2015-2019年衡陽市二氧化硫和二氧化氮排放情況

2015-2019年衡陽市城區工業生產、生活和移動源中二氧化硫和二氧化氮的排放情況詳見表3和表4。從表中可以看出，從2015年起，衡陽市二氧化硫和二氧化氮的排放量呈明顯的減小趨勢。工業生產中二氧化硫的比值逐年下降，但二氧化氮的比值卻呈上升趨勢。

表3 2015-2019年工業生產二氧化硫和二氧化氮排放情況匯總表Table 3 Summary of sulfur dioxide and nitrogen dioxide emissions from industrial production from 2015 to 2019

表4 2015-2019年生活源二氧化硫和二氧化氮排放情況匯總表Table 4 Summary of sulphur dioxide and nitrogen dioxide emissions from domestic sources from 2015 to 2019

圖2和圖3分別為2015-2019年衡陽工業源和生活源二氧化硫和二氧化氮的年排放量。

圖2 2015-2019年市工業源中SO2和NO2的 年排放量走勢圖Fig.2 Annual emission trend of SO2 and NO2 from municipal industrial sources from 2015 to 2019

圖3 2015-2019年市生活源中SO2和NO2的 年排放量走勢圖Fig.3 Annual emission trend of SO2 and NO2 from municipal household sources from 2015 to 2019

3 酸雨成因分析

從2015年來，衡陽市的酸雨問題日趨明顯，酸雨頻率和降水pH年均值都有逐年上升的趨勢。酸雨的形成與空氣中二氧化硫的排放量有一定的關聯性，加之近年來經濟日益發展，城市機動車擁有量也急劇增加，汽車尾氣的排放更促使酸雨濃度逐步增大，但根據本文中相關數據可得，大氣中的SO2和NO2含量與酸雨的發生并不完全呈正相關性，根據各種資料，衡陽市酸雨的主要原因如下：

(1)工業排放的酸性氣體是造成酸雨污染的重要原因。衡陽屬于重工業城市，金屬冶煉和壓延加工業、非金屬礦物制品業和采選業較多，加之近年來大力發展經濟，二氧化硫和二氧化氮等氣體污染物排放量巨大。這是造成衡陽市酸雨頻發的重要原因之一。

(2)交通運輸方式也是造成酸雨的重要原因。隨著經濟的不斷發展，城區汽車擁有量急速增加，大量汽車尾氣的排放，使得二氧化氮的排放量也不斷增加。

(3)周邊區域間的輸送也是引起衡陽市酸雨情況加重的重要原因[6]。衡陽處于湖南省中南部，東與株洲為鄰、南與郴州接界、西接永州和邵陽、北靠婁底和湘潭。根據相關資料顯示，在“十二五”期間，株洲、湘潭、婁底、邵陽等多個城市的酸雨頻率均較高，外源輸出也是導致衡陽市酸雨加重的原因之一。

(4)自然因素和氣象條件的影響[7]。衡陽市位于湖南省凹形面的軸帶部分，周圍環繞著嶺脊山地構成典型的盆地形勢。衡陽盆地南高北低，整個地勢由西南向東北傾斜，而盆地由四周向中部降低，這種地形條件使得城區內污染物很難擴散。衡陽又地處于中亞熱帶季風區，冬冷夏熱，干濕交替的氣候，春夏降水豐富，利于為酸雨提供豐富的物質基礎。同時一些天然污染物排放源的存在也會導致酸雨的形成。

4 結 論

2015-2019年，衡陽市城區降水pH年均值在4.75～5.66之間，酸雨頻率在16.4%～52.9%之間，酸雨頻率呈明顯上升趨勢；2015年屬于無酸雨污染區，2016和2018年屬于酸雨輕度污染區，2017和2019年屬于酸雨中度污染區；呈現出夏季酸雨頻率低、冬季和春季頻率較高、秋季次之的特征。

2015-2019年城區降水中的硫酸根離子和硝酸根離子濃度之比在1.34～1.67之間，比值相對穩定，屬于硫酸/硝酸混合型酸雨；并且硝酸鹽的比值逐漸增加，證明空氣中硝酸根的污染在逐步增大。

自然因素和人為因素是造成衡陽市酸雨形成的兩大重要原因，而人為原因起主要作用，衡陽市的酸雨與工業生產和汽車尾氣的排放密切相關。可以通過優化產業結構、加大先進生產工藝企業的生產規模、推進企業生產工藝創新、引進新能源公交車等一系列措施來降低污染物的排放。