2015-2019年衡阳市酸雨情况及原因分析

李 恒

(湖南省衡阳生态环境监测中心，湖南 衡阳 421001)

大气降水的形式包括雨、雪、雹、雾等，酸雨是指pH值小于5.6的大气降水[1-2]。酸雨的形成是大气中发生复杂的物理和化学过程，其主要是由二氧化硫和氮氧化物在大气或水滴中转化为硫酸和硝酸所致[3]。由于其对生态系统的严重危害，酸雨现已成为严重威胁世界环境的十大问题之一，因此酸雨问题亟待解决。

1 研究区域及监测概况

衡阳市位于湖南省中南部，湘江中游。属亚热带季风湿润气候，因受季节环流和地形影响，降水在季节和地域分布上不均匀，一年中春夏两季的降雨量占全年降雨量的比重较大[4]。

衡阳市城区共有3个降水监测点位，分别是衡阳市环境监测站、珠晖区环保局和原169医院，前两个测点为评价监控点位，原169医院为对照点位，对照点不参与评价。降水监测频次为逢雨必测，监测项目共11个，pH值、电导率指标逢雨必测，其余9项指标根据降雨量大小进行确定，由湖南省衡阳生态环境监测中心负责监测[5]。

2 结果与讨论

2.1 pH和酸雨频率年际变化趋势

2015-2019年衡阳市城区降水质量统计见表1。由表1可见，2015-2019年衡阳市城区降水pH年均值在4.75～5.66之间，酸雨pH年均值在4.27～5.12之间；2015-2019年衡阳市城区酸雨频率在16.4 %～52.9 %之间，酸雨频率呈上升趋势。根据国家对酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分规划，衡阳市城区2015年属于无酸雨污染区，2016和2018年属于酸雨轻度污染区，2017和2019年属于酸雨中度污染区。

表1 2015-2019年衡阳市城区降水质量统计表Table 1 Statistical table of precipitation quality in Hengyang City from 2015 to 2019

2015-2019年衡阳市城区降水pH值年均值、酸雨pH值年均值和酸雨频率变化趋势经Spearman秩相关系数(显著性水平为0.05，wp=0.90)计算得出：近五年城区降水pH年均值保持稳定(基本无变化)，酸雨频率呈上升趋势、且有显著意义。

2.2 酸雨频率季节变化趋势

2015-2019年阳市城区酸雨频率月变化走势详见图1，由图1可得，每年的6月到10月酸雨频率较低，而11月至次年5月，酸雨频率较高，即夏季酸雨频率低，冬季和春季频率较高，秋季次之。总体来说，从2015年至2019年，年内各月变化走势基本一致，各月各年度间呈现一种上升的趋势。

图1 2015-2019年衡阳市城区酸雨频率月变化走势图Fig.1 The monthly variation chart of acid rain frequency in Hengyang City from 2015 to 2019

2.3 降水化学成分变化趋势

衡阳市城区降水中阴离子主要以硫酸根和硝酸根为主，阳离子则以铵根离子和钙离子为主，2015-2019年城区降水中的硫酸根离子和硝酸根离子浓度之比分别为1.67、1.57、1.34、1.67、1.36，比值相对稳定，均属于硫酸/硝酸混合型酸雨；并且硝酸盐的比值逐渐增加，证明空气中硝酸根的污染在逐步增大。由表2可得，衡阳市城区酸雨的贡献值主要是来自工业生产燃煤过程中产生的二氧化硫和汽车尾气中排放的氮氧化物。

表2 2015-2019年衡阳市城区降水化学成分检测结果年均值统计表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年衡阳市二氧化硫和二氧化氮排放情况

2015-2019年衡阳市城区工业生产、生活和移动源中二氧化硫和二氧化氮的排放情况详见表3和表4。从表中可以看出，从2015年起，衡阳市二氧化硫和二氧化氮的排放量呈明显的减小趋势。工业生产中二氧化硫的比值逐年下降，但二氧化氮的比值却呈上升趋势。

表3 2015-2019年工业生产二氧化硫和二氧化氮排放情况汇总表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况汇总表Table 4 Summary of sulphur dioxide and nitrogen dioxide emissions from domestic sources from 2015 to 2019

图2和图3分别为2015-2019年衡阳工业源和生活源二氧化硫和二氧化氮的年排放量。

图2 2015-2019年市工业源中SO2和NO2的 年排放量走势图Fig.2 Annual emission trend of SO2 and NO2 from municipal industrial sources from 2015 to 2019

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

3 酸雨成因分析

从2015年来，衡阳市的酸雨问题日趋明显，酸雨频率和降水pH年均值都有逐年上升的趋势。酸雨的形成与空气中二氧化硫的排放量有一定的关联性，加之近年来经济日益发展，城市机动车拥有量也急剧增加，汽车尾气的排放更促使酸雨浓度逐步增大，但根据本文中相关数据可得，大气中的SO2和NO2含量与酸雨的发生并不完全呈正相关性，根据各种资料，衡阳市酸雨的主要原因如下：

(1)工业排放的酸性气体是造成酸雨污染的重要原因。衡阳属于重工业城市，金属冶炼和压延加工业、非金属矿物制品业和采选业较多，加之近年来大力发展经济，二氧化硫和二氧化氮等气体污染物排放量巨大。这是造成衡阳市酸雨频发的重要原因之一。

(2)交通运输方式也是造成酸雨的重要原因。随着经济的不断发展，城区汽车拥有量急速增加，大量汽车尾气的排放，使得二氧化氮的排放量也不断增加。

(3)周边区域间的输送也是引起衡阳市酸雨情况加重的重要原因[6]。衡阳处于湖南省中南部，东与株洲为邻、南与郴州接界、西接永州和邵阳、北靠娄底和湘潭。根据相关资料显示，在“十二五”期间，株洲、湘潭、娄底、邵阳等多个城市的酸雨频率均较高，外源输出也是导致衡阳市酸雨加重的原因之一。

(4)自然因素和气象条件的影响[7]。衡阳市位于湖南省凹形面的轴带部分，周围环绕着岭脊山地构成典型的盆地形势。衡阳盆地南高北低，整个地势由西南向东北倾斜，而盆地由四周向中部降低，这种地形条件使得城区内污染物很难扩散。衡阳又地处于中亚热带季风区，冬冷夏热，干湿交替的气候，春夏降水丰富，利于为酸雨提供丰富的物质基础。同时一些天然污染物排放源的存在也会导致酸雨的形成。

4 结 论

2015-2019年，衡阳市城区降水pH年均值在4.75～5.66之间，酸雨频率在16.4%～52.9%之间，酸雨频率呈明显上升趋势；2015年属于无酸雨污染区，2016和2018年属于酸雨轻度污染区，2017和2019年属于酸雨中度污染区；呈现出夏季酸雨频率低、冬季和春季频率较高、秋季次之的特征。

2015-2019年城区降水中的硫酸根离子和硝酸根离子浓度之比在1.34～1.67之间，比值相对稳定，属于硫酸/硝酸混合型酸雨；并且硝酸盐的比值逐渐增加，证明空气中硝酸根的污染在逐步增大。

自然因素和人为因素是造成衡阳市酸雨形成的两大重要原因，而人为原因起主要作用，衡阳市的酸雨与工业生产和汽车尾气的排放密切相关。可以通过优化产业结构、加大先进生产工艺企业的生产规模、推进企业生产工艺创新、引进新能源公交车等一系列措施来降低污染物的排放。