邵武市降水酸雨现状及成因分析

张素芬

（福建省邵武市环境监测站 福建邵武 354000）

酸雨是pH 值小于5.60 的雨、雪、冰、雹等形式降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的，酸雨只是极大的危害性。酸雨影响破坏生态系统，使湖泊、河流酸化，影响鱼类和其它水生生物生长，它使土壤酸化，损害森林和许多农作物，它还破坏建筑物，加速金属的腐蚀，酸度过强的雨能刺激人眼和皮肤，酸雨污染危害的范围和程度已经引起人们高度关注，酸雨监测对于研究酸雨的类型成因及防治具有重要的意义。

1 布点、采样和分析

1.1 点位设置

按照中华人民共和国环境保护行业标准《酸沉降监测技术规范》（HJ/T 165-2004)技术要求，结合邵武市人口数量实际情况设置一个监测点位，即市环境监测站监测大楼（城区监控点）。

1.2 采样

根据《酸沉降监测技术规范》（HT/T 165-2004)要求采用自动采样器采样。

采样时间和频率：下雨时，每24h 采样一次。若一天中有几次降雨（雪）过程，可合并为一个样品测定；若遇连续几天降雨（雪），则将上午9:00 至次日上午9:00 的降雨（雪）视为一个样品，监测频率逢雨必测。

1.3 监测项目及分析方法

pH：电极法（WTW730 型pH 酸度计）

SO42-、NO3-、Cl-、F-：离子色谱法（ICS-1500 型离子色谱仪）

Na+、NH4+、Mg2+、Ca2+:离子色谱法（ICS-1500 型离子色谱仪）

1.4 数据处理方法

pH 值平均值计算采用氢离子浓度雨量加权法，离子均值的计算采用雨量加权法。

2 邵武市降水酸雨现状及特征

2.1 酸雨现状

邵武市区2007~2013 年降水监测统计结果见表1。七年共采集降水样品786 个，其中酸雨样品527 个，酸雨频率为67.0%，酸雨量占采集雨量的68.3%；降水pH 最小值为3.45，最大值为7.55；降水pH 年均值的变化范围为4.41~4.84,均＜5.6 表明邵武市区的降水以酸性居多，酸雨污染较为严重。

表1 邵武市区2007~2013 年酸雨频率和pH 值

2.2 酸雨的时间分布特征

将2007~2013 年的酸雨出现频率按月进行统计，结果见图1。

图1 2007~2013 年邵武市各月酸雨频率分布

结果表明：酸雨频率出现较高的是在1~4 月，达70%以上，酸雨频率最低的是7 月份，为46.2%，其余几个月的酸雨频率处于51.7%~65.9%。

邵武市将全年12 个月按实际气温划分为春季2~5 月，夏季6~8 月，秋季9~11 月，冬季12~1 月。将2007~2013 年降水酸度指标按季统计（见表2，图2）。

表2 2007~2013 年邵武市区降水酸度按季统计结果pH 值（无量纲）

图2 2007~2013 年邵武市酸雨频率季节变化趋势

结果表明：雨水越多，酸雨频率越高。春季是邵武市雨水较为充足的季节，春季的降水酸化也较严重，春季的酸雨频率最高达到91.1%；夏季的雨水较少，降水的质量也明显好转，酸雨频率最低为43.5%。

2007~2013 年春季降水酸雨频率为77.0%，冬季酸雨频率为76.1%，夏、秋季雨水相对较少，夏、秋季酸雨频率分别为50.5%，58.9%，酸雨频率随季节变化为：春季＞冬季＞秋季＞夏季；2007~2013 年春季降水pH 值范围3.45~6.82，pH 均值为4.49；夏季降水pH 值范围：3.89~7.54，pH 均值为4.86；秋季降水pH 值范围：3.86~6.38，pH 均值为4.74；冬季降水pH 值范围：3.76~6.16，pH 均值为4.52。夏季pH 均值相对较高，降水pH 值随季节变化为春季＜冬季＜秋季＜夏季。2007~2013 年最低pH 值为3.45，出现在2007 年3 月10 日，一般春季往往连续降水，降水量大，降水时间长，出现酸雨的机会也多，且随降水时间的增加，pH 保持低值，可以连续数天出现酸雨，如表3。

表3 2007 年3 月5-12 日降水pH 值

2.3 降水的化学成分组成

2013 年1~12 月邵武市降水中的离子组分统计见表4，结果表明降水中阴离子主要成分是SO42-、NO3-、Cl-和F-分别占阴离子总数的53.4%、19.7%、3.66%和0.98%；降水中含量相对较高的阳离子主要是Ca2+和NH4+分别为10.8%、4.57%，而Na+、K+、Mg2+分别为3.01%、2.57%、1.37%。上述结果显示SO42-、NO3-、Ca2+和NH4+是决定邵武市区降水酸度的关键因素。其中SO42-与NO3-是降水化学组成中比重最大的阴离子，而2013 年1~12 月（9 月无降水）SO42-和NO3-之比分别为2.87、3.55、1.67、2.07、3.36、1.84、3.26、2.72、1.45、4.64、7.97，即SO42-与NO3-之比值范围是1.45:1-7.97:1 范围内，表明SO42-是降水酸度的主要贡献者，而NO3-对降水酸度也有一定的贡献。

表4 邵武市2013 年降水的化学组成（mg/L)

3 酸雨成因分析

3.1 酸雨的形成机制

酸雨形成是一个复杂的过程，主要是人为排放的SO2和NOX转化生成H2SO4和HNO3过程。

大气中的SO2通过其自身的氧化气相或液相反应，能生成H2SO4，它们的化学反应过程十分复杂。大气颗粒物中的铁、铜、镁等是成酸反应的催化剂，大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢等又是SO2氧化的氧化剂，而SO2也可直接被氧化生成SO3后溶于水生成H2SO4；SO3直接与水蒸气生成H2SO4。氮的氧化物在大气中的一些微粒催化下发生反应，和水蒸气结合生成HNO3。

3.2 酸雨的成因分析

3.2.1 大气颗粒物对酸雨形成的影响

进入大气中颗粒物的碱性物质含量越高，对酸性降水中和缓冲能力越强。大气中的颗粒物40%~60%来自土壤，酸雨的形成与土壤的酸碱性有关，邵武市的土壤以红壤为主，红壤呈酸性。当降水遇到大气中的颗粒物时，加重了雨水的酸化，所以我市酸性土壤也是促使酸雨形成的重要因素之一。

3.2.2 排放源及排放特征对酸雨形成的影响

雨水中SO42-和NO3-主要来自工业和交通污染；虽然近几年来，通过总量减排不断推进，SO2排放量明显减少，但大气中SO2含量和酸雨的趋势并没有显著减少，说明邵武市酸雨形成的原因较复杂，虽然降水酸雨的主要成分硫酸是由人为排放的二氧化硫转化而成，但它们可以是当地排放，也可以从远距离迁移而来，另一方面，汽车气体尾气排放的NOX对酸雨形成有一定的贡献，因此在减轻SO2污染的同时，应加强对NOX污染的控制。

4 酸雨防治对策及建议

4.1 调查产业结构和能源结构。淘汰能耗高、污染重的落后生产工艺和设备，推广高效节能的清洁生产技术，开发和推广使用清洁能源，优化能源质量，提高能源利用效率。

4.2 加强大气污染防治，严格控制大气污染物排放。按照国家节能减排目标，严格控制SO2排放，政府和环保部门应采取资金扶持、技术指导等措施，支持鼓励企业在生产使用低硫煤、脱硫煤，采取烟气脱硫、脱氮等技术来减少SO2等工业废气的排放，同时控制汽车尾气的污染推广使用液化天然气能源的节能环保型气车，改造城市道路及时疏导交通，控制城区机动车持有量，减少NOX的排放量。

4.3 加强邵武市绿化建设，在工业园区有针对性地栽种一些对SO2有吸收能力的植物，如垂山楂、洋槐、云杉、桃树等，以发挥植物净化作用。

[1]酸雨手册[美]F.A.雷科德，著.1986.

[2]酸沉降监测技术规范（HJ/T165-2004).

[3]空气和废气监测分析方法（第四版增补版）.

[4]上海酸雨变化及对策.云南地理环境研究,2004.