我国酸雨的分布特征及其成因

1、-. z.摘要: 本文阐述了酸雨的危害 近几年中国南方地区酸雨的污染的时空分布状况 酸雨的成因我国南方酸雨区的酸雨污染状况根本上处在一个稳定的时期 降水 的区有从长江中上游向长江中下游开展的趋势;在时间分布上，秋季冬季降水 低，酸雨发生的频率高; 春季夏季降水 高，酸雨发生的频率低 在酸雨的成上着重讨论了大气性质 污染物的迁移和扩散 气候条件 大气中颗粒物浓度及土壤性质对酸雨形成的影响关 键 词: 酸雨; 分布; 成因酸雨问题是当今世界的三大环境问题之一.随着世界经济的快速开展，工农业 量化石燃料的消耗以及其他自然资源的消耗 ，排放 大量的SO 2及氮氧化物， 使得大气环境日益恶化， 其中酸雨

2、的问题尤其严重。从20世纪70年代末 起，我国南方地区出现酸雨， 经过80年代的急剧开展，从 90年代中期开场， 我国的酸雨污染区趋 向稳定， 从20世纪80年代初的我国西南部的、等地开展到包括现在的包括12个省市的广阔区域, 我国已成为继欧洲、北美之后的世界第三大酸雨区，在我国的一些地区酸雨的问题比界第三大酸雨区，在我国的一些地区酸雨的问题比报道的80年代中欧地区的黑三角地带还要严重。酸雨给地球生态系统和人类社会的经济的 开展都来来了严重的影响和破坏。酸雨使土壤酸 化，矿质元素如钾 、钠、钙、镁等流失，使得土壤 的肥力 降 低； 酸 雨 还 会 杀 死 水 中 的 浮 游 生 物， 减少鱼类

3、食物来源和影响鱼的繁殖和发育 ，破坏水 生生态系统； 酸雨污染河流、湖泊和地下水，降低 水体的pH，使流域土壤和底泥中的金属溶解进入水中，危害人体安康 ； 酸雨对金属、石料、水 泥、木材等建筑材料均有很强的腐蚀作用 ，对古建 筑和石雕艺术作品、电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害 。本文在分析我国酸雨在时间和空间的分布的根底上，并对各个区域的酸雨的 形成原因进展分析， 探讨影响酸雨形成的各个因素，为预防和控制酸雨的形成提供科学的参考 。我国南方酸雨的空间分布特征1我国酸雨已成为普遍性的污染问题。目前我国 的酸雨区主要集中在长江以南，包括 的 东部， 、的大局部地 区以及长江、珠江三角洲地区

4、。在2009年监测的488个城市 县 中，出现酸雨的城市 258个， 占52. 9%； 酸雨发生 的 频 率 在25%以 上 的 城 市164个，占 33. 6%； 酸雨发生频率在75%以上的城市53个， 占10. 9%。比 较2004年 图1， 左 和2009年 图1，右 中国降水年平均pH值分布可 以看出： 我国降水年平均pH值为5. 6的等值线 围有缩小的趋势，降水年平均pH值小于5. 0的等 值线围有向东移的趋势，传统的西南重酸雨区、等地降水年平均pH值小于5. 0的围有所缩小，这与何泽能等 报道的的降水年平 均pH值呈递增趋势这一结果根本一致， 但这一区 域降水年平均pH值小于5.

5、6的区域较2004年变化 不大，根本还保持在原来的围 。从2009年降水年平均pH分布来看， 中国酸 雨区主要分布在长江中下游以南的省份 ，北方受酸雨污染较轻。程爱珍等 研究了2003 2008年近6年间*酸雨的时空分布情况， 研究说明： * 城市酸雨污染比拟严重， 在10个酸雨观测站中， 降水年均pH值均小于5. 0。其中的降水年均pH在4. 0以下， 和的降水年均pH值在4. 5以下， 全 区 降 水 最 小pH值 出 现 在 百 色， 为2. 32。pH 5. 6的酸雨出现的频率最低的为， 为36. 3%，最 高 的 是 梧 州， 达88. 4%，pH 4. 5的重酸 雨 出 现 的 频

6、 率 最 低 的 为 南 宁， 为17. 9%，最高的为达65. 2%。宏娅等 研究了2007 2008年间省城市酸雨的分布情况， 研究发 现： 全省污染较严重的地区主要是、黔 东南、黔南、黔西南，其中靠近*的黔南地区的 都匀和黔东南地区的降水年均pH值在4. 5以 下，且 pH 4. 5的重酸雨出现的频率在50%以上。马丽雅等 研究了2001 2006年 酸 雨 的 情 况， 2001 2005年间省21个城市降水pH 5年平均值围为4. 05 6. 88， 降水pH 5年平均值小于5. 6的有15个， 小于4. 5的有2个， 为 和，其中市的酸雨状况比拟严重， 降水pH 5年平均值为4左右

7、， 酸雨频率高达92. 9%。研究了近10年来的酸雨状况，结果 朱选祥 发现1997 2000年酸雨污染呈逐年减轻的趋 势，但从 2002 2004年又呈加重的趋势， 其中常 德市的酸雨频率到达100%，pH值低至3. 87。湖 南省环境保护厅的统计数据说明， 2008 2009年 间酸雨的污染情况比拟严重 ，其中以 、常 德、株洲、洪江区较为严重，市 、株洲市、洪 江区两年的降水平均pH值均在4. 5以下， 洪江区2008年的年平均降水pH值低至3. 7。2009年 省环境状况公报显示： 在全省的27个城市中， 有19个 城 市 检 出 酸 雨， 各 市 年 降 水pH均 值 在4. 14

8、秭归 7. 35 之间， 秭归的酸雨问题 尤其突出， 2007 2009 3年间酸雨频率均在88%以上， 3年年降水pH平均值为4. 1， 降水最低pH值达3. 28。王琳 研究了最近几年省的降水 情况，研究说明： 从2002年到2005年省城市 平均发 生 频 率 一 直 处 于 上 升 状 态， 由2002年 的57. 3%上升到2005年的76. 9%， 其中有7个市的年平均酸雨频率大于80%。宋晓东 等研究了酸雨的空间分布状况， 1985 2005年间年平均降水pH不断下降， 目前已形成了以、三大城市为核心的三角形重酸雨区域。卫红通过对全省49个降水监测点的研究说明， 2004年全省6

9、9. 6%的城市降水年平均pH值小于5. 6，酸雨区主要分布在闽东南沿海， 但近年来有向闽北山区扩散的趋势。2009年市环境状况公报显示： 市酸雨的频率由2004年的40%上升到2008年的80%， 降水年平均pH值也不断 下 降， 2008年 的 年 降 水 平 均pH值 小 于4. 5，酸雨污染有加重的趋势 。2008年省环境状况公报显示： 的酸雨区主要集中在经济兴旺的南地区，经济开展较为落后的北地区则根本没有酸雨污染的问题。13个省辖市降水年均pH值围 在4. 61 7. 31之 间， 平 均 酸 雨 发 生 率 为35. 7%。市 酸 雨 发 生 率 最 高， 达72. 2%， 和市次

10、之， 、和宿迁4市则未监测到酸雨。2008年省环境状况公报显示： 省酸雨污染状况整体属于轻度污染 ，出现酸雨 的城市主要集中在皖南的一些城市 ，其中池州 、铜 陵、等地的酸雨污染较为严重。我国南方酸雨的时间分布特征2我国南方地区酸雨多发生在 研究说明温度较低的冬季和春季，温度较高的夏季和秋季酸 雨发生的概率小。从1 12月，酸雨频率大致变化 趋势为先降低后升高， 5 9月份酸雨频率相对较 低， 1 4月、10 12月酸雨频率相对较高； 1 3月及10 12月降水的pH较低，而 4 9月降水pH值稍高。图2和图3是南方4个酸雨较严重的城市 的降水pH和酸雨频率月际变化柱状图。排放量、大气中SO

11、2浓度有一定的相关性，大气中 SO 2的积聚是造成局地酸雨的主要原因。此外， 由 于煤的大量燃烧和机动车数量的大量增 加， NO *的排放量也大量的增加， NO *成为大气中另一种 重要的致酸物质。大气中SO 2和NO *的浓度是影 响酸雨形成的重要因素。图4是市2008年5月 2010年4月间大气中SO 2和NO 2浓度和月均 值与降水月均pH值变化曲线：从图4中21个月的统计结果可以看出降水pH与大气中酸性气体的浓度成反比 ，大气中酸性气体 的浓度升高时，降水的 pH降低， 大气中酸性气体 的浓度降低时，降水的 pH升高。虽然是酸雨的形成与酸性物质SO 2和NO *有直接的关系， 但不仅

12、取决于这一因素，还与以下因素有重要的关系 。酸性物质的迁移与扩散3. 2酸性物质由污染源排放出来后会随空气的运动 而传输和分散。因此，酸性物质既可能来自本地的 污染，也可能是由于污染物的长距离运输所来的区域外围的污染物 。SO 2和NO *排放量跟酸雨的 污染情况不成绝对的正相关，我国的酸性降水不仅 出现在城市和污染地区， 也出现在乡村和清洁地 区； 西欧和中欧电厂所排放的SO 2和NO *在斯堪 的纳维亚半岛形成了严重的酸雨 ； 美国中西部工业 带的电厂所排放的SO 2和NO *在美国东北部和加这些主要是污染物的中 拿大东南部形成酸雨长距离传输造成的。气候条件影响3. 3气候条件对酸雨的形成

13、影响主要表现在两个方；一是影响SO 2和NO *氧化的速率； 二是面 响污染物的迁移扩散。温度对SO 2和NO *的氧化的影响各不一样 ， 却 不 利 于NO *高温有利 于 与SO2转化SO4，而 我国大气 中SO 2的 浓 度 远 大 于的氧化 NO *的 浓 度 ， 因 此 高 温 是 有 利 于 酸 雨 的 形 成。太强和 水 汽 浓 度 与SO 2和NO *的 转 化 也 有 直接的 关 系 ， 光 照 较 强 时 ， 大 气 中 的 自 由 基 增 多 ， 促 进 了SO 2和NO *的 氧 化。有 研 究 表 ，SO 2平 均 转 化 率 与 相 对 湿 度、光 强 及明 SO

14、2浓度有以下关系式 ：R = 0. 175RH + 2. 03InI 0 + 0. 07042 2. 35SO 式中： R为SO 2平均转化率 ppb / h ；RH为 2相对湿度； I 0为光强 kW / m ； 2 为ppb。SO 太强是随纬度升高而降低的 ，因此太 从南到北依次递减，而大气湿度也是由南向北递减 的，这又从温度 、光照和湿度方面解释了南北方酸 雨的差异的原因。气象条件对污染物的扩散、输送和沉降的作用也直接影响到酸雨的形成。气象条件有利于污染物的扩散时，酸雨就较弱；反之酸雨则强。我国南方的、等地山地较多， 易形成山谷风和逆 温，不利于污染物的扩散，因此两地的酸雨污染一 直较为

15、严重。我国南方的大局部地区常年风力较 弱，对于污染物的输送能力较差； 北方的东北平 原、华北平原及沿海地区， 常年风力较 大，对这些污染物的输送 、稀释能力较强。南北气 象条件的差异从气象方面解释了南北酸雨分布的差异。3. 4大气中的颗粒物不同地区，酸雨发生的频率及强度各不一样， 这不仅与当地的酸性物质的排放有关 ，还与当地大气中颗粒物的性质和浓度有关。大气中颗粒物主要 来自风沙扬尘，其次是工业排放的粉尘等 。颗粒物对酸雨的形成有两方面的影响 ： 一方 面， 颗粒物起到催化剂的作用， 催化SO 2和NO *氧化成硫酸和硝酸； 另一方面，碱性颗粒物起中和 作用，酸性颗粒物会成为酸雨的来源 。我国

16、南方地 区，湿润多雨 、植被良好， 大气中颗粒物浓度较 低； 北方枯燥多雨，植被覆盖情况较差，大气中颗 粒物浓度大。由于大气中的颗粒物主要来自风沙扬尘 ，北方 土壤碱性强于南方，北方大气颗粒中的碱性物质和 酸性物质之比也高于南方。因此， 对于同样的降 水，北方大气颗粒物对降水酸性的缓冲能力要比南 方大得多。于是，雨水被酸化的作用与受碱性物质 中和作用的竞争结果导致了南北酸雨分布的巨大差 异。3. 5土壤土壤对酸雨的形成有两个方面： 一是影响大气 中的氨，二是影响大气中的颗粒物 。大中的NH 3对酸雨的形成非常重要， NH 3是大气中的唯一气态 碱，它易溶于水，能与酸性气溶胶或雨水中的酸起中和作

17、用， 从而降低了雨水的酸度 。大气中的NH 3的来源主要是有机物分解和农田施用的含氮肥 料的挥发。土壤的pH越高， NH 3的挥发量越大。我国南方由于高温多雨， 土壤偏酸性， 故NH 3的 挥发量较小，北方枯燥少雨， 土壤碱性较强， NH 3的挥发量较大 。土壤偏酸性的地方， 风沙扬尘 的缓冲能力低，这个各方面的原因可以解释土壤的 性质对对我国酸雨分布情况的影响。总 结4酸雨问题作为中国面临的重要环境问题之一 ， 国家对酸雨问题越来越重视，通过对酸雨和二氧化 硫污染控制区区域规划及相应政策的实施 ， 我 国酸雨时空分布发生了一些变化。从时间分布上 看，我国南方地区酸雨多发生在温度较低的冬季和

18、春季，温度较高的夏季和秋季酸雨发生的概率小； 从地域分布上看， 酸雨区有从西向东转移的趋势。在酸雨的形成影响因素主要有当地大气的性质、酸 性物质的迁移扩散、气候条件、大气中的粉尘颗粒物以及土壤的性质密切相关，酸雨污染问题是很多自然因素和人为因素共同作用的结果。目前，酸雨污染的形成、影响及控制是一个复杂、长期的过程，在努力控制酸雨的同时，还应设置酸雨指示标志，如酸雨墙 、变色伞等，及时提醒人们防止酸雨危害，让大气污染和酸雨问题得到广泛认识 ，以便于有效地管理和控制。参考文献： 1 汤 洁， 徐晓斌， 巴 金， 1992 2006年中国降水酸度的 等变化趋势J科学通报，2010，6 ：792- 557962Jiming Hao，Duan，*uelong Zhou，Lei Li*in Fu Application of a LRT Model to Acid Rain Control in ChinaJEnvironmental Science Technology，2001，17 ：3407- 3534153Fu