2011～2015年西昌市酸雨污染特征及变化趋势

苏永洁，刘 碧

(凉山州环境监测中心站 四川 西昌 615000)

· 试验研究 ·

2011～2015年西昌市酸雨污染特征及变化趋势

苏永洁，刘 碧

(凉山州环境监测中心站 四川 西昌 615000)

根据2011～2015年西昌市环境监测站的大气降水监测资料，分析西昌市近年来的酸雨污染特征和变化趋势。结果表明，西昌市降水pH值和酸雨频率的变化稳定，在轻酸雨区～非酸雨区变化；降水pH值城区与郊区点5年的变化率均基本持平，酸雨污染非局地污染；降水集中出现在4～10月，降水月均pH值最小值是2012年8月的4.76、酸雨频率最大值出现在2012年9月的87%；降水化学离子中,主要阴离子为硫酸根离子、硝酸根离子，主要阳离子为铵离子、钙离子，它们的变化稳定，其中西昌市降水受硫酸根离子影响较大。

酸雨；污染特征；变化趋势；西昌市

酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中，吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质，形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质所造成的。中国的酸雨主要因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸雨。我国一些地区已经成为酸雨多发区，酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。

本文通过对2011～2015年期间四川省凉山彝族自治州西昌市657个采集的降水测定结果的分析研究，探寻本地区的降水污染特征及变化趋势。

1 实验部分

西昌市共设有3个降雨的采样点位，城区布设2个采样点：大水井、市环境监测站，郊区布设1个采样点：青龙寺，见图1。

按照《酸沉降监测技术规范》(HJ/T165-2004)要求，采用长沙湘蓝科学仪器有限公司的APSA-2型降雨自动采雨器，全年值班、逢雨必测。雨样采集回来后，用0.45μm的有机微孔滤膜过滤后立即进行离子组分测定或置于冰箱内低温4℃保存。该自动采雨器自动监测记录降雨时间、降雨量、pH值和电导率。

图1 西昌市降水点位分布Fig.1 The sampling points of precipitation in Xichang

2 结果分析

2.1 降水酸度和酸雨频率

2011～2015年，西昌市共采集降水样品657个，根据酸雨污染分级标准，2011～2015年西昌市在轻酸雨区～非酸雨区变化，降水年均pH值在5.07～5.89范围，pH值最小值出现在2012年、最大值出现在2013年，其中2012年、2014年降水pH值小于5.6，见表1。

2015年，西昌市为非酸雨区，降水年均pH值为5.62，pH值范围4.38～6.99；四川省为轻酸雨区、降水年均pH值为5.42。2015年，西昌市降水年均pH值高于四川省。

2011～2015年，西昌市共采集降水样品657个，其中酸雨样品为178个，酸雨频率范围15.5%～48.1%，最小值出现在2013年，最大值出现在2012年，见表1。

2015年，西昌市共采集降水样品162个，其中酸雨样品为30个，酸雨频率为18.5%、酸雨量占总雨量的20.4%；四川省酸雨频率为16.5%、酸雨量占总雨量的17.3%。2015年，西昌市酸雨频率、酸雨量占总雨量的比例均高于四川省。

表1 西昌市降雨情况统计Tab.1 Statistics of precipitation in Xichang

2.2 降水化学离子组分

2011～2015年期间，西昌市降水化学离子中,主要阴离子5年均为硫酸根离子，硫酸根离子/硝酸根离子的当量浓度比值1.9～9.8，均大于1，表明硫酸根离子为降水中的主要致酸物质，降水酸度污染仍以硫酸型为主；主要阳离子为钙离子或铵离子，表明钙或铵对酸雨的中和作用最强。钙离子浓度较高与扬尘或土壤中含钙物质较多有较大关系。见表2。

根据各元素分析方法的要求及实验室的仪器设备情况，制定了以下分析方法配套方案：原子荧光光谱法(AFS)检测As、Sb、Bi；ICP-OES检测Cu、Zn、Co、Ni、Cr；示波极谱法(POL)检测W、Mo；光谱深孔电极法(AES)检测Ag、Sn、Pb；石墨炉检测Au。

表2 西昌市降水离子浓度Tab.2 Ionic concentration of precipitation in Xichang (μeq/L)

2015年西昌市降水中主要阴离子为硫酸根离子、主要阳离子为铵离子，其当量浓度百分比依次为37.8%、13.2%。硫酸根离子/硝酸根离子的当量浓度比值为5.9，大于1，表明硫酸根离子为降水中的主要致酸物质；铵离子为主要中和物质。见图2。

2015年，四川省降水中主要阴离子为硫酸根离子、主要阳离子为钙离子，其当量浓度百分比依次为26.7%、29.8%。硫酸根离子/硝酸根离子的当量浓度比值为2.4，大于1，表明硫酸根离子为降水中的主要致酸物质；钙离子为主要中和物质。

图2 2015年西昌市降水离子当量分担率Fig.2 Ionic equivalent’s share ratio of precipitation in Xichang 2015

3 酸雨污染特征

3.1 空间特征

2011～2015年期间，西昌市降水pH值城区与郊区5年的变化率均基本持平(变化≤±10%)，酸雨污染非局地污染；酸雨频率5年均是郊区大于城区。见表3。

2012年西昌市郊区监测点处于中酸雨区，酸雨频率达到51.9%、pH值4.99。

表3 西昌市城区与郊区降水pH值变化Tab.3 The change of precipitation pH in Xichang urban and suburban area

3.2 时间特征

2011～2015年，西昌市降水集中出现在4-10月，其降水月均pH值最小值是2012年8月的4.76、最大值是2011年5月的6.94。其中，无月平均pH值<4.50情况出现、月平均pH值在4.50～5.0的比例为8.6%、月平均pH值在5.0～5.6的比例为31.4%、月平均pH值≥5.6的比例为60.0%。见图3。

图3 2011～2015年降水pH值月对比Fig.3 Monthly variation of precipitation pH from 2011 to 2015

2011～2015年，西昌市酸雨频率最大值出现在2012年9月的87%。其中，月平均酸雨频率为0%的比例为17.1%、月平均酸雨频率在0%～20%的比例为34.3%、月平均酸雨频率在20%～40%的比例为31.4%、月平均酸雨频率在40%～60%的比例为8.6%、月平均酸雨频率在60%～80%的比例为5.7%、月平均酸雨频率在80%～100%的比例为2.9%。见图4。

图4 2011～2015年降水频率月对比Fig.4 Monthly variation of acid rain rate from 2011 to 2015

2012年西昌市降水pH值最小时酸雨频率最高、2013年降水pH值最大时酸雨频率最低。见图5。

4 变化趋势分析

本文采用国内外常用的污染趋势定量分析方法——秩相关系数法，对2011～2015年期间西昌市降水pH值、酸雨频率及部分降水化学离子浓度进行分析。

图5 西昌市降水pH值与酸雨频率变化Fig.5 Annual trends of precipitation pH and acid rain rate in Xichang

采用Daniel趋势检验，使用Spearman秩相关系数，公式如下：

式中：rs为秩相关系数，di为变量Xi与Yi的差值，Xi为周期i到周期N按浓度值从小到大排列的序号，Yi为按时间排列的序号，N为周期次数。

将rs的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp进行比较，如果rs≥Wp则表明变化趋势有显著意义；如果rs

表4 2011～2015年西昌市降水各指标秩相关系数检验Tab.4 Spearman’s rank correlation coefficient test of precipitationindexes in Xichang from 2011 to 2015

由表4可见，各项指标的∣rs∣均小于Wp，表明2011～2015年期间西昌市降水酸度、酸雨频率、硫酸根离子、硝酸根离子、铵离子、钙离子浓度及硫酸根离子/硝酸根离子的比值的变化趋势均没有显著意义，比较稳定。

5 酸雨污染原因分析

5.1 酸雨污染类型

2011～2015年，西昌市降水中硫酸根离子与硝酸根离子的当量浓度比值为4.5～9.8，均大于1，说明硫酸根离子为西昌市降水中的主要致酸物质。西昌市降水受硫酸根离子影响较大，符合我国内陆硫酸型的降水特点。

5.2 酸雨与大气污染物排放量的关系

煤是西昌市各产业所用的主要能源。大量的降水吸收空气污染物中的二氧化硫、氮氧化物等，将其转换成强酸，使得氢离子浓度增加、降水酸化。2011-2015年西昌市降水pH均值与全市大气污染物排放情况见表5所示。

表5 西昌市降水pH年均值与全市大气污染物排放情况Tab.5 Precipitation annual average pH and air pollutants emission in Xichang (万t)

2011～2015年，西昌市二氧化硫、烟(粉)尘、氮氧化物排放量总体均是呈上升趋势。二氧化硫、氮氧化物为酸性，使得空气中的酸性物质增多；烟(粉)尘为碱性，可对空气中酸性物质起到中和、洗脱作用。酸、碱性物质均呈上升趋势，使得降水pH值整体平稳、没有太大波动。

6 结 论

(1)2011～2015年期间，西昌市降水pH值和酸雨频率的变化稳定，在轻酸雨区～非酸雨区变化；降水pH值城区与郊区点5年的变化率均基本持平，酸雨污染非局地污染；降水集中出现在4～10月，降水月均pH值最小值是2012年8月的4.76、酸雨频率最大值出现在2012年9月的87%。

(2)2011～2015年期间，西昌市降水化学离子中,主要阴离子为硫酸根离子、硝酸根离子，主要阳离子为铵离子、钙离子，它们的变化稳定，其中西昌市降水受硫酸根离子影响较大。

[1] HJ/T165-2004，中华人民共和国环境保护行业标准——酸沉降监测技术规范[S].

[2] 王健为，等.“十五”期间廊坊市区降水污染特征分析[J].廊坊师范学院学报，2007，23(6)：81-82.

[3] 贺 斌.“十一五”期间抚顺市酸雨污染特征[J].现代农业科技，2012，(8)：273-274，276.

[4] 黄胜红，周 淼，等.2015年四川省环境质量报告书[R].四川省环境监测总站，2015.

Research on Pollution Characteristics and Developing Trend of Acid Rain During the Twelfth Five-Year Plan in Xichang City

SU Yong-jie， LIU Bi

(EnvironmentalMonitoringCenterStationofLiangshan,Xichang,Sichuan615000，China)

Acid rain; pollution characteristic; developing trend; Xichang City; the Twelfth Five-Year Plan

2017-02-07

苏永洁(1982-)，女，四川盐源县人，西南交通大学地球科学与环境工程学院环境工程专业2012级在读硕士，工程师，从事环境监测数据综合分析工作。

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