南充市2009～2017年酸雨污染情况分析

张自全，李晓曼，舒 丽，宋 韬，罗红霞，黄皓东

(1.南充市环境监测中心站，四川 南充 637000； 2.西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳 621010)

1 引言

酸雨是指pH值小于5.60的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水，它是因人类活动或自然灾害等原因导致区域降水酸化的一种污染现象。正常的大气降水是中性的，pH值在7.00左右，当大气中SO2、NOX等酸性物质浓度增加，与大气中水汽经过化学物理变化，形成pH值小于5.60的雨，即酸雨[1]。改革开放以来，随着中国经济的快速增长，煤炭、石油等化石燃料的使用量急剧增加，长江以南地区成为继欧洲和北美地区之后世界第三大酸雨区[2～7]。大气中主要酸性物质来源为两方面：一类为人类活动排放，主要由工业生产活动中燃烧大量煤炭、石油、天然气等化学燃料，产生大量的SO2、NOX是主要的空气污染物；另一类为自然界释放。湖泊、湿地、大陆架等湿地单元，通过微生物的分解作用会排放H2S气体，这些气体在大气中经氧化生成SO2。此外，火山爆发也能够产生大量酸性气体[8]。

目前，我国酸雨覆盖近40%的国土，主要位于长江以南的四川、贵州、湖南、湖北、江西以及沿海的福建、广东等省[9]。我国酸雨主要是由于大量燃烧含硫量高的煤及机动车排放的尾气造成的，大气中主要强酸性气体是SO2、NO2、HNO3[10]。南充市位于四川盆地东北、嘉陵江中游，地处浅丘，属于亚热带湿润季风气候，雨量丰富，四季分明。土壤类型属亚热带气候红黄壤带，平坝主要是冲积土，丘陵、低山区主要是红壤带。随着城市、经济和社会快速发展，工业生产和民用生活所排放的污染物增加，为有效控制酸雨污染，保护空气环境质量，南充市加大了大气污染物排放的控制和治理力度，连续多年坚持开展了城区酸雨和降水离子组分分析的监测工作，本文通过对南充市市区降水年均降水pH值、酸雨频率、降水化学成分等的分析，来进一步说明南充市酸雨污染情况，为环境管理和治理提供参考依据[11，12]。

2 资料与方法

本文采用的数据均来自于南充市监测站2009～2017年在南充市城区(顺庆区、高坪区及嘉陵区)的监测数据(包括每年的降水量、降水pH值、降水离子、降水电导率等)。当降水pH值小于5.6可判定降水为酸雨。对酸雨的数据采用加权平均分及SPSS进行分析处理。

3 结果与分析

3.1 年均降水pH平均值与酸雨频率

2009～2017年，顺庆区、高坪区、嘉陵区站点及全市年均降水pH值、酸雨(pH<5.6)频率变化见图1。由图a数据分析可得，2009～2017年间，顺庆区站点的酸雨污染情况可以分为两个阶段:第一阶段为2009～2012年，该阶段由于南充城区的工业集中于顺庆区，未对工业进行大力整治，酸雨污染情况并未好转，酸雨频率及降水pH值几乎无改善；第二阶段为2013～2017年，该阶段为酸雨污染整改阶段，酸雨发生频率呈显著下降的趋势，降水pH值随时间增长，酸雨污染得到改善。由图b可以看出，2009～2017年间，嘉陵区站点降水pH值呈波动上升，酸雨频率呈波动下降。由于机动车数量增加及农业活动更加频繁，2012年降水pH值为5.96，未到达酸雨标准。通过上述数据分析可知2009～2017年，酸雨污染情况得到明显改善。由图c可知，2009～2017年间，高坪区站点为酸雨污染改善区，除2012年由于机动车数量增加降水pH值为5.58，导致酸雨污染加重，总体酸雨发生频率呈下降趋势，降水pH值逐年上升。图d为2009～2017年南充市区站点年均降水pH值、酸雨发生频率(pH<5.6)变化。由图d可以看出，南充市市区整体变化趋势基本与3个区的变化趋势基本一致，2009～2017年间，南充市市区降水pH平均值呈整体上升的趋势。酸雨发生频率为整体下降走向，从而进一步表明，南充市市区的酸雨污染情况得到了明显改善。

图1 2009～2017年南充市各地区的酸雨频率与降水pH平均值a、 顺庆区 b、高坪区 c、嘉陵区 d、南充市

3.2 主要离子分析及酸雨类别判断

由图2分析可知，电导率和总离子的年际变化趋势总体一致，根据表1的相关性分析结果可以发现总离子量和电导率的皮尔逊相关性为0.521，即总离子量的变化对电导率是有一定的贡献；从图2中亦可直观看出电导率的变化与降水pH值的变化趋势一致，但通过SPSS进行相关性计算可以发现电导率与降水pH值的相关性为0，从这两个结果可以推出最终结论，趋势一致只能判断变化程度，而与两者之间的相关程度并无直接的联系。

表1 总离子量与电导率相关性分析结果

3.3 降水化学成分组成及变化分析

表2说明2009～2017年南充市降水化学成分变化。2009～2012年，硫酸根浓度与硝酸根浓度为波动上升，总离子量不断升高，说明该阶段的酸雨污染情况发生恶化。2013～2017年，硫酸根浓度和硝酸根浓度呈总体下降趋势，总离子量不断下降。上述分析说明近年来，南充市酸雨污染情况得到逐步改善。

图2 全市降水pH、电导率及总离子量变化

由表3数据分析可得，总阳离子/总阴离子不断下降。2009～2013年，硫酸根/硝酸根的比值范围为4.27～4.8，这几年的酸雨污染类型为典型的硫酸型酸雨；2014～2017年，两者比值不断下降，直至0.86。这说明2014-2017年，硫酸型酸雨逐渐过渡为硝酸型污染酸雨。

表2 2009～2017年南充市降水化学成分变化

表3 2009～2017年南充市主要降水离子浓度比

4 结语

(1)2009～2017年，南充市市区降水pH平均值呈现整体上升的趋势；酸雨发生频率呈整体下降趋势。其中，南充市顺庆区在2013年前的酸雨污染情况较为严重且并未得到妥善治理，在2013～2017年出现改善迹象。这一迹象进一步表明，2009～2017年，南充市市区的酸雨污染情况得到了显著改善。

(2)电导率与总离子量有一定的相关性，相关系数为0.521。但是变化趋势与二者变量之间的相关性并无直接联系；南充市城区的降水pH值变化趋势与整个南充市的趋势大体一致。

(3)2009～2013年，污染源主要来自于燃料的燃烧，酸雨污染类型为典型的硫酸型酸雨。2013年后，由于经济的快速增长，城市机动车数量逐年上涨，使得硝酸根离子占酸雨比重升至第一位，成为酸雨的首要污染物。

AnalysisofAcidRainPollutioninNanchongFrom2009to2017

Zhang Ziquan1, Li Xiaoman1, Shu Li1, Song Tao2, Luo Hongxia2, Huang Haodong2

(1.NanchongEnvironmentalMonitoringCenter,Nanchong,Sichuan, 637000,China; 2.SchoolofEnvironmentandResource,SouthwestUniversityofScienceandTechnology,Mianyang,Sichuan, 621010,China)

Abstract: Acid rain is one of the most important pollutants in the environment.The observation and researchon acid rain provide a solid foundation for the future governance work.According to the acid rain observation data of Nanchong from 2009 to 2017, the variation characteristics of acid rain, the determination value of precipitation pH and the chemical composition of precipitation were analyzed statistically. The results show that the pH of precipitation is increasing year by year and the frequency of acid rain is fluctuating. The analysis of acid rain components shows that the acid rain pollution source in Nanchong is mainly from the tail gas emission of motor vehicles, and the concentration of sulfate ion and nitrate ion are decreasing. In 2009-2017, the acid rain pollution situation in the urban area of Nanchong City was improved through effective governance work.

Keywords: Acid rain; pH; ionic composition; acid rain frequency