2008—2017年萧山区酸雨变化特征及成因分析

杨曲文

（浙江萧山中学，浙江杭州 311200）

酸雨通常是指pH值小于5.6的降水，包括酸性的雨、雪、雾或雹等。20世纪六十年代以来，全球先后出现三大酸雨区即欧洲、北美和我国长江以南地区。研究表明，酸雨对建筑、农业、生态系统及人体健康有严重危害，影响社会经济的可持续发展。改革开放以来，浙江省经济社会发展快速，其中萧山区主要经济指标居浙江省县(市、区)级首位，煤炭、石油消耗量大，酸雨污染尤为严重。本研究以萧山区2008—2017年降水监测数据为依据，结合相关社会经济指标和大气污染物数据，分析萧山区近10年来酸雨变化特征及其成因，为控制酸雨污染提供科学依据。

1 资料来源

2 萧山区酸雨变化特征

2.1 降水pH值与k值年际变化特征

由表2可知，2008—2017年萧山区降水pH值年均值在4.44-5.71之间，平均值为4.91；k值年均值(电导率：降水中的总离子浓度)在0.98-5.38μS/cm之间，平均值为3.23μS/cm。由图1可见，2008—2012年pH值从最大值5.71逐年下降到最小值4.44，2012—2017年pH值逐年上升到5.13；10年间，pH值先降后升且下降幅度大于上升幅度， pH值总体呈现下降趋势，降水酸性增强。2008年k值从4.29 μS/cm先降后升至2011年最大值5.38μS/cm，4年间k值总体呈上升趋势；2011-2017年k值降升变化交替进行，2016年下降到最小值0.98μS/cm后上升到2017年3.75μS/cm，6年间k值总体呈下降趋势；10年间，k值降升过程交替进行，总体呈下降趋势，降水的总离子浓度总体减小。2008—2017年降水pH值与k值的总体变化趋势一致，即总体上降水的k值减小时pH值下降，反之k值上升时pH值增大，但2011年和2016年除外。

2.2 酸雨频率变化特征

由表2可知，2008—2017年萧山区酸雨率在44.6%-100%之间，平均值为88.0%。由图2可见，2008—2015年酸雨率从最小值44.6%开始上升，8年间升降变化交替进行总体呈上升趋势，到2015年酸雨率上升到100%即逢雨必酸；2015-2017年，酸雨率从100%逐年下降到78.8%；10年间酸雨率升降变化交替进行，总体呈上升趋势。与降水的pH值变化特征比较分析可知，2008—2017年降水pH值总体呈下降趋势而酸雨率总体呈上升趋势，即总体上降水的pH值减小酸雨率升高，反之pH值增大则酸雨率降低，但2012年和2014年除外。

表1 酸雨污染程度分级标准

表2 萧山区2008-2017年降水情况

表3 萧山区2008-2017工业企业煤炭消耗量与机动车拥有量情况

图1 萧山区2008～2017年降水pH值与k值年际变化

图2 萧山区2008～2017年酸雨年际变化特征

2.3 酸雨等级变化特征

由图2可知，2008—2017年酸雨等级在Ⅲ级-Ⅴ级之间，随着降水pH值总体减小与酸雨频率总体降低，酸雨等级总体上升，酸雨污染日益严重，到2017年酸雨污染有所减轻。具体情况是：2008—2009年酸雨等级从Ⅲ级上升到Ⅴ级即萧山区从中度酸雨区上升到重酸雨区，2011—2016年酸雨等级一直是Ⅴ级即萧山区6年间一直处在重酸雨区；2017年随着降水pH值的增大与酸雨频率的降低，酸雨等级从Ⅴ级下降到Ⅳ级处于中度酸雨区，酸雨污染有所减轻。

2.4 酸雨类型变化特征

2.5 酸雨成分变化特征

图3 萧山区2008～2017年酸雨成分年际变化特征

3 酸雨成因分析

3.1 燃煤和机动车对酸雨的影响

2008—2017年，萧山区的酸雨主要属燃煤和燃油引起的混合型酸雨，这与萧山区的能源主要是煤炭和萧山区机动车使用量与日俱增密切相关(见表3)。

经相关性分析，2008—2017年萧山区降水pH值与工业企业燃煤量成负相关(r=-0.584，P=0.05)，与机动车总量成极显著负相关(r=-0.806，P=0.05)；即随着燃煤和机动车使用量上升，降水的pH值减小酸性增强，反之随着燃煤和机动车使用量下降，降水pH值增大酸性减弱，其中机动车使用量的变化对降水pH值的变化影响更显著。由表3可见，2008—2016年萧山区燃煤量总体上升，燃煤排放的酸雨前体物二氧化硫和氮氧化物总体增多，引起降水中SO和NO的质量年均值总体增大，降水的pH值减小酸性增强；2017年燃煤量大幅度下降，排放的二氧化硫和氮氧化物大幅度减少，降水中SO和NO的质量年均值减小，降水的pH值增大酸性减弱。10年间萧山区机动车使用量总体上升，机动车使用的燃油量总体增加，燃油排放的氮氧化物总体增多，引起降水NO的质量年均值总体增大，降水的pH值减小酸性增强。

与此同时，通过采取一系列有效措施(燃烧低硫煤、加入固硫剂、使用天然气和太阳能等清洁能源、加强烟气脱硫脱硝和汽车尾气治理)，大力减少了二氧化硫和氮氧化物的排放量，到2017年萧山区由重酸雨区转为中度酸雨区，酸雨污染有所减轻。

3.2 降水对酸雨的影响

经相关新分析，2008—2017年萧山区降水pH值与降水量呈负相关((r=-0.369，P=0.05)，即随着降雨量增加降水pH值降低，反之随着降雨量减少降水pH值升高；10年间萧山区降水量总体上增加，降水pH值总体上减小酸性增强，这与酸雨形成机制及大气中污染物相关。酸雨由大气中污染物通过“云内清除”和“云下清除”作用进入降水生成酸性物质形成，“云下清除”过程中降水冲刷掉了悬浮于大气中的颗粒物；研究表明萧山区近地层建筑扬尘等形成的悬浮颗粒物具有碱性特征，有一定的酸缓冲能力；2008—2017年萧山区降水总体增多对颗粒物的冲刷和稀释能力增强，大气中颗粒物总体上减小对降水的酸缓冲能力减弱，两者相互作用引起降水pH值总体上随降雨量增加而降低酸性增强。

3.3 外来污染对酸雨的影响

萧山区酸雨主要由燃烧煤炭和石油排放的二氧化硫和氮氧化物引起，同时该地区的酸雨也易受外来污染源的影响。萧山区地势南高北低，冷空气易进难出；当秋冬季盛行的偏北风来袭时， 将携带人口和工业密集的上海、嘉兴等地空气中的致酸物质，进入和停留在萧山区上空，势必引起降水的酸性物质增多而酸度增大，加重萧山区的酸雨污染。因此萧山区的酸雨防治，除了继续采取有效措施大力减少当地二氧化硫和氮氧化物的排放外；还需通过长三角地区大气污染的联防联控，减少萧山区酸雨的外来污染源。

4 结语

（1）2008—2017年，萧山区降水pH值和k值总体减小，酸雨频率总体上升，酸雨污染日益严重，到2017年有所减轻；10年间，萧山区酸雨2008年属硫酸型，2009～2017属混合型。

（2）萧山区降水中阴离子质量年均值总体上SO＞NO＞Cl＞F，阳离子年均值总体上NH＞Ca＞K＞Na＞Mg，阴离子和阳离子的年均值及两者的差值在降升变化中总体呈下降趋势，而降水酸性总体增强。

（3）萧山区酸雨主要由当地燃烧煤炭和石油排放SO和NO，通过云上和云下致酸作用形成，降水量的增加和外来污染源也会引起酸雨污染的加重。

（4）萧山区的酸雨防治，除了继续采取有效措施大力减少当地二氧化硫和氮氧化物的排放外；还需通过长三角地区大气污染的联防联控，减少萧山区酸雨的外来污染源。