2005-2011年全國酸雨?duì)顩r分析

2005-2011年全國酸雨?duì)顩r分析

1監(jiān)測方位選擇中國的酸雨監(jiān)測始于20世紀(jì)70年代末，并在北京、上海、重慶、貴陽等一些城市進(jìn)行了ph監(jiān)測。為了掌握酸雨分布狀況,1982年國家環(huán)保部門建立了全國酸雨監(jiān)測網(wǎng),1989年中國氣象局也建立了氣象部門的全國性酸雨監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),積累了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù),為酸雨控制和研究起了重要作用。2000年9月1日《中華人民共和國大氣污染防治法》正式實(shí)施,該法案第18條規(guī)定國務(wù)院環(huán)境保護(hù)行政主管部門會(huì)同國務(wù)院有關(guān)部門,根據(jù)氣象、地形、土壤等自然條件,經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)后,可以將已經(jīng)產(chǎn)生、可能產(chǎn)生酸雨的地區(qū)或者其他二氧化硫污染嚴(yán)重的地區(qū)劃定為酸雨控制區(qū)或者二氧化硫污染控制區(qū)。經(jīng)過“十五”、“十一五”的發(fā)展,截止到2011年底,全國開展例行降水監(jiān)測的城市(包括區(qū)、縣)約500個(gè),共1000個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位。監(jiān)測點(diǎn)位的選擇按照原國家環(huán)境保護(hù)總局頒布的《酸沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ/T165—2004)進(jìn)行,點(diǎn)位類型分為城區(qū)點(diǎn)和郊區(qū)點(diǎn),其中四分之一的監(jiān)測點(diǎn)位為郊區(qū)點(diǎn),四分之三為城市點(diǎn)。目前,能夠進(jìn)行SO42-、NO3-、F-、Cl-、NH4+、Ca2+、Mg2+、Na+、K+等離子組分分析的城市日益增多,數(shù)據(jù)捕獲率逐年提高。筆者采用降水pH值低于5.6作為酸雨判據(jù),pH值低于5.0為較重酸雨,低于4.5為重酸雨,用降水pH年均值和酸雨出現(xiàn)的頻率評價(jià)酸雨?duì)顩r。文中的酸雨城市指降水pH年均值低于5.6的城市。2011年酸雨現(xiàn)狀采用上報(bào)監(jiān)測數(shù)據(jù)的468個(gè)城市監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;2005—2011年,采用252個(gè)全部監(jiān)測降水量及pH值的可比城市分析pH年均值及酸雨頻率變化趨勢,采用202個(gè)全部監(jiān)測9種離子組分的可比城市監(jiān)測數(shù)據(jù)分析離子組分變化趨勢。2全國酸雨條件2.1不同類型城市酸雨發(fā)生頻率分析2011年,全國城市(縣)降水pH年均值范圍在3.80(廣東汕頭澄海區(qū))~8.34(新疆阿克蘇市)。降水pH年均值低于5.6的城市占總數(shù)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,全國參加統(tǒng)計(jì)的可比城市中,酸雨(pH年均值低于5.6)城市比例、較重酸雨(pH年均值低于5.0)城市比例和重酸雨(pH年均值低于4.5)城市比例總體呈下降趨勢,分別降低了5.5%、8.1%和6.7%。從酸雨發(fā)生頻率分析,2011年,10個(gè)省份酸雨頻率超過25%的城市比例超過30%,其中浙江、上海兩省(市)受酸雨影響最重,全部城市(區(qū)、縣)酸雨頻率超過25%,江西、福建兩省(市)80%(含)以上的城市(區(qū)、縣)酸雨頻率超過25%。2011年較2005年,13個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)酸雨城市比例有所降低,其中,廣西、福建、江西酸雨城市比例明顯降低,未出現(xiàn)酸雨城市比例升高的省份(圖1)。2.2酸雨發(fā)生頻率2011年,全國出現(xiàn)至少1次以上的酸雨的城市數(shù)占總數(shù)的48.5%,酸雨發(fā)生頻率在25%以上的城市比例29.9%,酸雨發(fā)生頻率在75%以上的城市比例9.4%。2005年以來,全國酸雨發(fā)生頻率42.1%(2011年)~49.4%(2006年)之間,總體呈現(xiàn)降低趨勢;酸雨控制區(qū)及SO2控制區(qū)內(nèi),酸雨發(fā)生頻率呈下降趨勢。2011年,全國酸雨發(fā)生頻率大于5%的地區(qū)主要分布在南方地區(qū),大致以四川北部、湖北北部、安徽中部、江蘇中部為分界線(圖2)。2011年較2005年,9個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)酸雨頻率有不同程度升高,其中重慶、上海、福建升高幅度超過10%;19個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)酸雨頻率有不同程度降低,其中廣西、湖南、貴州降低幅度超過10%;內(nèi)蒙古、黑龍江、西藏3省區(qū)酸雨頻率保持穩(wěn)定。重慶市較重酸雨和重酸雨頻率增加較明顯,均超過20%;湖南、浙江和江西3省較重酸雨和重酸雨頻率均明顯下降,降低了10%以上(圖3)。2011年較2005年,3個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)氫離子濃度升高較明顯,其中重慶、上海2地氫離子濃度升高幅度超過50%,表明降水酸度有所增加;18個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)氫離子濃度有不同程度降低,其中青海、西藏、天津、寧夏、貴州、陜西、云南、廣西、安徽、廣東、山西、湖南、北京13個(gè)省市區(qū)氫離子濃度降低超過50%,表明降水酸度有所減輕。2.3主要陽離子的比例2011年,全國降水中的主要陽離子為鈣和銨,分別占離子總當(dāng)量的25.1%和12.6%;降水中的主要陰離子為硫酸根,占離子總當(dāng)量的28.1%;硝酸根占離子總當(dāng)量的7.4%。2005年以來,全國降水中硫酸根離子比例總體呈下降趨勢,硝酸根離子比例總體略有上升,氯離子和氟離子比例保持穩(wěn)定。主要陽離子中,鈣離子的比例在2005年至2007年間持平,2008年有所升高,之后呈下降趨勢;銨離子的比例總體呈下降趨勢,其他陽離子的比例未出現(xiàn)明顯變化。2.4酸雨分布及分布2011年,全國酸雨分布區(qū)域主要集中在長江以南,青藏高原以東地區(qū)。主要包括浙江、江西、福建、湖南、重慶的大部分地區(qū),以及長江、珠江三角洲地區(qū)、湖北西部、四川東南部、廣西北部地區(qū)(圖4)。酸雨發(fā)生面積約120萬平方公里。2005—2011年,酸雨分布格局總體保持穩(wěn)定,酸雨面積呈下降趨勢。廣西中部和貴州中部酸雨面積有所減少,長江三角洲、湖南北部降水酸度有所減輕,重慶西南部及福建中部降水酸度有所加重。2005年以來,全國酸雨面積占國土面積的比例在12.7%~14.1%,總體呈減小趨勢。較重酸雨區(qū)面積總體呈減少趨勢,重酸雨區(qū)面積基本保持穩(wěn)定。2011年與2005年pH年均值比較表明,大部分地區(qū)酸雨?duì)顩r總體有所改善,其中南方地區(qū)酸雨?duì)顩r改善較明顯。2.5硫酸根沉降通量有所增加2005—2011年,全國硫沉降通量總體呈現(xiàn)下降趨勢,2011年較2005年下降1.85t/km2;全國硝酸根沉降通量略有增加,2011年較2005年增加0.25t/km2。與2005年相比,2011年南方地區(qū)硫酸根沉降通量總體有所降低,江蘇、安徽、湖北、湖南、福建沿海、廣東、廣西、云南等省區(qū)硫沉降通量均有不同程度降低,北方地區(qū)黑龍江、山東省硫沉降量也有所降低,東中部的山西、河南及長江三角洲地區(qū)硫沉降通量有不同程度增加(圖5)。與2005年相比,全國硝酸根(NO3-)沉降通量有所增加的地區(qū)主要包括長江三角洲地區(qū)、江蘇南部、安徽東部、河南和山西部分地區(qū)。硝酸根沉降通量有所降低的地區(qū)主要包括江蘇北部、福建沿海、廣東、廣西、云南、湖南中部、四川東南部等地區(qū)(圖6)。NO3-與SO42-當(dāng)量濃度比例變化趨勢(圖7),全國二者當(dāng)量濃度比介于0.2~0.3,總體呈升高趨勢,酸雨類型以硫酸型酸雨為主,但硝酸鹽對酸雨的貢獻(xiàn)逐年增加。2.6污染源總量減少,降水過程加劇工業(yè)生產(chǎn)和民用生活中燃燒大量煤炭等能源而排放的硫氧化物、燃燒石油及汽車尾氣釋放的氮氧化物等酸性物質(zhì),經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程,形成硫酸或硝酸氣溶膠,通過雨、雪、霧等過程,遷移到地面形成酸雨。因此,能源消耗產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物是降水中主要酸性物質(zhì)的來源。“十一五”期間,政府提出了主要污染物總量減排的戰(zhàn)略決策,二氧化硫作為約束性指標(biāo)之一要求減排10%的目標(biāo)。2006年以來,二氧化硫排放總量總體呈下降趨勢,年平均下降3.0%,2010年較2005年下降了14.3%,圓滿完成減排指標(biāo)任務(wù)。2006年以來,由于經(jīng)濟(jì)快速增長、能源消耗與機(jī)動(dòng)車保有量的快速增加,氮氧化物排放總量總體呈升高趨勢,年平均升高5.1%,2010年較2006年升高21.6%,增長勢頭較為嚴(yán)峻。排放總量的增加必然導(dǎo)致空氣中二氧化硫和氮氧化物濃度的升高,降水過程發(fā)生時(shí),將空氣中的硫酸鹽或硝酸鹽氣溶膠溶解于降水中,導(dǎo)致降水中硫酸根與硝酸根濃度的增加,從而使硫酸鹽與硝酸鹽的濕沉降量增加。全國二氧化硫與氮氧化物排放總量比例與降水中硫酸鹽與硝酸鹽當(dāng)量濃度比的趨勢非常相似(圖8),兩者相關(guān)系數(shù)0.95,表明排放量的增減與降水中酸根物質(zhì)濃度有直接關(guān)系。3硝化鈉和硫酸中還原子降酸鹽與美國、日本等國相比,國內(nèi)降水中主要致酸物質(zhì)的沉降通量明顯較高。降水中硫酸根離子沉降通量是美國的10倍左右,日本的5倍左右,也高于其他東亞酸沉降監(jiān)測網(wǎng)成員國的水平。降水中硝酸根離子沉降通量是美國的4倍左右,日本的3倍左右,高于多數(shù)東亞地區(qū)其他國家水平。僅從降水酸度來看,由于降水存在較強(qiáng)的酸堿中和作用,國內(nèi)降水pH年均值與美國、日本及其他東亞地區(qū)國家相當(dāng)。美國多數(shù)測站點(diǎn)的pH值都在5.6以下,酸雨自西向東逐漸加重,東部地區(qū)pH值更低,大部分降水的pH值在4.0~5.0之間(圖9)。4降水主要分布2011年,全國酸雨城市比例為31.8%,至少出現(xiàn)一次以上酸雨的城市比例為48.5%。降水中的主要陽離子為鈣和銨,分別占離子總當(dāng)量的25.1%和12.6%;降水中的主要陰離子為硫酸根,占離子總當(dāng)量的28.1%;硝酸根占離子總當(dāng)量的7.4%。酸雨分布區(qū)域主要集中在長江以南,青藏高原以東地區(qū)。主要包括浙江、江西、福建、湖南、重慶的大部分地區(qū),以及長江、珠江三角洲地區(qū)、湖北西部、四川東南部、廣西北部地區(qū)。酸雨發(fā)生面積約120萬平方公里。與2005年相比,全國硫沉降通量總體呈現(xiàn)下降趨勢,下降了1.85t/km2;硝酸根沉降通量略有增加,增加了0.25t/km2。NO3-與SO42-當(dāng)量濃度比總體呈升高趨勢,酸雨類型以硫酸