2005-2011年全国酸雨状况分析

2005-2011年全国酸雨状况分析

1监测方位选择中国的酸雨监测始于20世纪70年代末，并在北京、上海、重庆、贵阳等一些城市进行了ph监测。为了掌握酸雨分布状况,1982年国家环保部门建立了全国酸雨监测网,1989年中国气象局也建立了气象部门的全国性酸雨监测网络,积累了大量的监测数据,为酸雨控制和研究起了重要作用。2000年9月1日《中华人民共和国大气污染防治法》正式实施,该法案第18条规定国务院环境保护行政主管部门会同国务院有关部门,根据气象、地形、土壤等自然条件,经国务院批准后,可以将已经产生、可能产生酸雨的地区或者其他二氧化硫污染严重的地区划定为酸雨控制区或者二氧化硫污染控制区。经过“十五”、“十一五”的发展,截止到2011年底,全国开展例行降水监测的城市(包括区、县)约500个,共1000个监测点位。监测点位的选择按照原国家环境保护总局颁布的《酸沉降监测技术规范》(HJ/T165—2004)进行,点位类型分为城区点和郊区点,其中四分之一的监测点位为郊区点,四分之三为城市点。目前,能够进行SO42-、NO3-、F-、Cl-、NH4+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子组分分析的城市日益增多,数据捕获率逐年提高。笔者采用降水pH值低于5.6作为酸雨判据,pH值低于5.0为较重酸雨,低于4.5为重酸雨,用降水pH年均值和酸雨出现的频率评价酸雨状况。文中的酸雨城市指降水pH年均值低于5.6的城市。2011年酸雨现状采用上报监测数据的468个城市监测数据进行分析;2005—2011年,采用252个全部监测降水量及pH值的可比城市分析pH年均值及酸雨频率变化趋势,采用202个全部监测9种离子组分的可比城市监测数据分析离子组分变化趋势。2全国酸雨条件2.1不同类型城市酸雨发生频率分析2011年,全国城市(县)降水pH年均值范围在3.80(广东汕头澄海区)~8.34(新疆阿克苏市)。降水pH年均值低于5.6的城市占总数的31.8%;降水pH年均值低于5.0的城市占19.2%;降水pH年均值低于4.5的城市占6.4%。2005—2011年,全国参加统计的可比城市中,酸雨(pH年均值低于5.6)城市比例、较重酸雨(pH年均值低于5.0)城市比例和重酸雨(pH年均值低于4.5)城市比例总体呈下降趋势,分别降低了5.5%、8.1%和6.7%。从酸雨发生频率分析,2011年,10个省份酸雨频率超过25%的城市比例超过30%,其中浙江、上海两省(市)受酸雨影响最重,全部城市(区、县)酸雨频率超过25%,江西、福建两省(市)80%(含)以上的城市(区、县)酸雨频率超过25%。2011年较2005年,13个省(自治区、直辖市)酸雨城市比例有所降低,其中,广西、福建、江西酸雨城市比例明显降低,未出现酸雨城市比例升高的省份(图1)。2.2酸雨发生频率2011年,全国出现至少1次以上的酸雨的城市数占总数的48.5%,酸雨发生频率在25%以上的城市比例29.9%,酸雨发生频率在75%以上的城市比例9.4%。2005年以来,全国酸雨发生频率42.1%(2011年)~49.4%(2006年)之间,总体呈现降低趋势;酸雨控制区及SO2控制区内,酸雨发生频率呈下降趋势。2011年,全国酸雨发生频率大于5%的地区主要分布在南方地区,大致以四川北部、湖北北部、安徽中部、江苏中部为分界线(图2)。2011年较2005年,9个省(自治区、直辖市)酸雨频率有不同程度升高,其中重庆、上海、福建升高幅度超过10%;19个省(自治区、直辖市)酸雨频率有不同程度降低,其中广西、湖南、贵州降低幅度超过10%;内蒙古、黑龙江、西藏3省区酸雨频率保持稳定。重庆市较重酸雨和重酸雨频率增加较明显,均超过20%;湖南、浙江和江西3省较重酸雨和重酸雨频率均明显下降,降低了10%以上(图3)。2011年较2005年,3个省(自治区、直辖市)氢离子浓度升高较明显,其中重庆、上海2地氢离子浓度升高幅度超过50%,表明降水酸度有所增加;18个省(自治区、直辖市)氢离子浓度有不同程度降低,其中青海、西藏、天津、宁夏、贵州、陕西、云南、广西、安徽、广东、山西、湖南、北京13个省市区氢离子浓度降低超过50%,表明降水酸度有所减轻。2.3主要阳离子的比例2011年,全国降水中的主要阳离子为钙和铵,分别占离子总当量的25.1%和12.6%;降水中的主要阴离子为硫酸根,占离子总当量的28.1%;硝酸根占离子总当量的7.4%。2005年以来,全国降水中硫酸根离子比例总体呈下降趋势,硝酸根离子比例总体略有上升,氯离子和氟离子比例保持稳定。主要阳离子中,钙离子的比例在2005年至2007年间持平,2008年有所升高,之后呈下降趋势;铵离子的比例总体呈下降趋势,其他阳离子的比例未出现明显变化。2.4酸雨分布及分布2011年,全国酸雨分布区域主要集中在长江以南,青藏高原以东地区。主要包括浙江、江西、福建、湖南、重庆的大部分地区,以及长江、珠江三角洲地区、湖北西部、四川东南部、广西北部地区(图4)。酸雨发生面积约120万平方公里。2005—2011年,酸雨分布格局总体保持稳定,酸雨面积呈下降趋势。广西中部和贵州中部酸雨面积有所减少,长江三角洲、湖南北部降水酸度有所减轻,重庆西南部及福建中部降水酸度有所加重。2005年以来,全国酸雨面积占国土面积的比例在12.7%~14.1%,总体呈减小趋势。较重酸雨区面积总体呈减少趋势,重酸雨区面积基本保持稳定。2011年与2005年pH年均值比较表明,大部分地区酸雨状况总体有所改善,其中南方地区酸雨状况改善较明显。2.5硫酸根沉降通量有所增加2005—2011年,全国硫沉降通量总体呈现下降趋势,2011年较2005年下降1.85t/km2;全国硝酸根沉降通量略有增加,2011年较2005年增加0.25t/km2。与2005年相比,2011年南方地区硫酸根沉降通量总体有所降低,江苏、安徽、湖北、湖南、福建沿海、广东、广西、云南等省区硫沉降通量均有不同程度降低,北方地区黑龙江、山东省硫沉降量也有所降低,东中部的山西、河南及长江三角洲地区硫沉降通量有不同程度增加(图5)。与2005年相比,全国硝酸根(NO3-)沉降通量有所增加的地区主要包括长江三角洲地区、江苏南部、安徽东部、河南和山西部分地区。硝酸根沉降通量有所降低的地区主要包括江苏北部、福建沿海、广东、广西、云南、湖南中部、四川东南部等地区(图6)。NO3-与SO42-当量浓度比例变化趋势(图7),全国二者当量浓度比介于0.2~0.3,总体呈升高趋势,酸雨类型以硫酸型酸雨为主,但硝酸盐对酸雨的贡献逐年增加。2.6污染源总量减少,降水过程加剧工业生产和民用生活中燃烧大量煤炭等能源而排放的硫氧化物、燃烧石油及汽车尾气释放的氮氧化物等酸性物质,经过一系列复杂的化学反应过程,形成硫酸或硝酸气溶胶,通过雨、雪、雾等过程,迁移到地面形成酸雨。因此,能源消耗产生的二氧化硫和氮氧化物是降水中主要酸性物质的来源。“十一五”期间,政府提出了主要污染物总量减排的战略决策,二氧化硫作为约束性指标之一要求减排10%的目标。2006年以来,二氧化硫排放总量总体呈下降趋势,年平均下降3.0%,2010年较2005年下降了14.3%,圆满完成减排指标任务。2006年以来,由于经济快速增长、能源消耗与机动车保有量的快速增加,氮氧化物排放总量总体呈升高趋势,年平均升高5.1%,2010年较2006年升高21.6%,增长势头较为严峻。排放总量的增加必然导致空气中二氧化硫和氮氧化物浓度的升高,降水过程发生时,将空气中的硫酸盐或硝酸盐气溶胶溶解于降水中,导致降水中硫酸根与硝酸根浓度的增加,从而使硫酸盐与硝酸盐的湿沉降量增加。全国二氧化硫与氮氧化物排放总量比例与降水中硫酸盐与硝酸盐当量浓度比的趋势非常相似(图8),两者相关系数0.95,表明排放量的增减与降水中酸根物质浓度有直接关系。3硝化钠和硫酸中还原子降酸盐与美国、日本等国相比,国内降水中主要致酸物质的沉降通量明显较高。降水中硫酸根离子沉降通量是美国的10倍左右,日本的5倍左右,也高于其他东亚酸沉降监测网成员国的水平。降水中硝酸根离子沉降通量是美国的4倍左右,日本的3倍左右,高于多数东亚地区其他国家水平。仅从降水酸度来看,由于降水存在较强的酸碱中和作用,国内降水pH年均值与美国、日本及其他东亚地区国家相当。美国多数测站点的pH值都在5.6以下,酸雨自西向东逐渐加重,东部地区pH值更低,大部分降水的pH值在4.0~5.0之间(图9)。4降水主要分布2011年,全国酸雨城市比例为31.8%,至少出现一次以上酸雨的城市比例为48.5%。降水中的主要阳离子为钙和铵,分别占离子总当量的25.1%和12.6%;降水中的主要阴离子为硫酸根,占离子总当量的28.1%;硝酸根占离子总当量的7.4%。酸雨分布区域主要集中在长江以南,青藏高原以东地区。主要包括浙江、江西、福建、湖南、重庆的大部分地区,以及长江、珠江三角洲地区、湖北西部、四川东南部、广西北部地区。酸雨发生面积约120万平方公里。与2005年相比,全国硫沉降通量总体呈现下降趋势,下降了1.85t/km2;硝酸根沉降通量略有增加,增加了0.25t/km2。NO3-与SO42-当量浓度比总体呈升高趋势,酸雨类型以硫酸