宁德市酸雨成因与防治对策研究X
薛岚1,雷莹2
(1.宁德师范高等专科学校化学系,福建宁德352100;
2.宁德市环境监测站,福建宁德352100)
摘要:通过对宁德市8年来降雨成份的分析,结合宁德市环境质量研究宁德市酸雨成因,并提
出防治对策.
关键词:酸雨;pH;环境质量;季节
中图分类号:X517文献标识码:A文章编号:1004-2911(2004)04-0345-05
pH<5.6的降雨称为酸雨.酸雨是半个多世纪以来,全球关注的重大环境问题之一,它对
湖泊、地下水、森林、农作物和建筑物等构成危害,并且对人类健康产生不良的影响.20世纪60
年代末,瑞典科学家首先提出酸雨及其危害的报告,引起全世界关注.1972年联合国人类环境
会议上专门讨论了酸雨问题,此后,欧、美、加各国都投入巨资对酸雨进行调查研究,我国在70
年代末开始酸雨探索及研究,并于1981年11月环境保护科技情报网召开第一次全国酸雨科
研情报会,首次提出了在国内开展酸雨监测及研究的建议.“七五”、“八五”期间国家科委都将
酸雨研究列为国家科技攻关项目,全国各地市也普遍开展酸雨监测.本文总结分析8年来宁德
市酸雨状况,探讨酸雨成因,提出防治对策.
1酸雨状况
为了了解和掌握宁德市酸雨动态,1996年1月至2003年12月连续收集宁德市降雨450
d,样品890个,监测点为2个.布点设按国家环保监测规范,1个点在郊区的自来水厂,1个点
在市区的建新路5号,逢雨必测,及时分析pH和各种离子浓度.同时同地测定分析S02、N02和
PM10等物质的浓度,制成宁德市空气质量周报.8年监测资料分析表明,宁德市降水酸化现象
明显,而且有增强的趋势,pH年平均值小于516的年份占100%,pH<516的酸雨检出次数年
平均频率高达5613%,见表1.pH有明显的季节性变化,春季最低,冬季次之,夏秋季节较高,
表1宁德市降水pH值测定结果统计表
年度样品数pH范围降水pH均值酸雨pH均值酸雨频率/%
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
100
119
117
114
127
108
97
118
3.70-7.00
3.70-6.80
3.55-6.90
4.10-7.49
3.68-6.88
3.70-6.62
3.70-6.70
3.71-6.91
5.09
4.87
4.93
5.08
5.05
4.98
4.91
5.19
4.70
4.68
4.74
4.66
4.87
4.75
4.73
4.78
42.0
58.0
59.0
39.5
59.3
62.0
65.0
66.7
据表2可知,酸雨主要集
中在冬春两季.
2酸雨频繁原因分析
2.1酸雨前体物S02和
NOx的影响
形成酸雨的主要污染
物是S02和NOx,S02和NOx
可通过均相氧化或异相氧
化成H2S04和HNO3从而
第16卷第4期宁德师专学报(自然科学版)
2004年11月JournalofNingdeTeachersCollege(NaturalScience)
Vol116No14
Nov.2004
X收稿日期:2004-06-26
作者简介:薛岚(1967-),男,讲师,福建宁德人,现从事化学理论教学工作.
表2宁德市2002-2003年降水pH值测定按月统计汇总表
年度月份pH范围pH均值样本数pH<5.6的次数酸雨率/%
2002
2002
2002
2002
2002
2002
2002
2002
2002
2002
2002
2002
2003
2003
2003
2003
2003
2003
2003
2003
2003
2003
2003
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
3.70-6.28
4.51-4.73
3.74-4.73
4.11-5.09
3.91-5.63
4.32-6.32
4.89-6.50
4.43-6.43
4.80-6.20
3.90-6.03
4.08-6.70
4.00-6.01
4.51-5.41
3.71-5.89
3.80-5.05
4.35-6.50
4.61-6.91
5.10-6.75
6.21-6.21
6.01-6.78
4.40-6.52
6.41-6.41
4.33-4.89
4.85
4.59
4.34
4.56
4.72
5.59
5.93
5.86
5.44
5.33
5.29
4.89
4.86
4.33
4.21
4.48
5.01
5.57
6.21
6.33
5.17
6.41
4.69
9
3
8
7
8
10
9
13
7
9
7
7
4
10
8
10
8
3
1
8
6
1
2
7
3
8
7
6
5
3
4
3
6
5
6
4
8
8
9
4
1
0
0
2
0
2
78
100
100
100
75
50
33
31
43
67
71
86
100
80
100
90
50
33
0
0
33.3
0
100
引起雨水pH的降
低.宁德市空气质
量年报见表3.从
表3可知宁德市空
气中SO2和NO2的
浓度都较小,达到
国家大气环境质量
一级标准.这与宁
德市无大型工厂,
煤与石油制品用量
较小是一致的,却
与宁德市酸雨频繁
不一致,说明宁德
市酸雨成因主要不
是本地酸性物质排
放量过多造成的.
但一定要严格控制
SO2与NOx的排放
量,否则酸雨会更
严重.
表3宁德市空气质量年报
年度SO2含量/mg/m3大气环境质量标准NO2含量/mg/m3大气环境质量标准PM10含量/mg/m3大气环境质量标准
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
0.018
0.009
0.005
0.003
0.002
0.003
0.003
0.003
一级
一级
一级
一级
一级
一级
一级
一级
0.021
0.017
0.019
0.027
0.025
0.026
0.028
0.028
一级
一级
一级
一级
一级
一级
一级
一级
0.052
0.075
0.056
0.052
0.056
0.064
0.075
0.081
一级
一级
一级
一级
一级
一级
一级
一级
2.2降水中离子成份分析
酸雨的化学组成很复杂,其中,离子种类也很多,但降水酸度主要是SO2-4、Ca2+、NH+43种
离子相互作用而决定.宁德市降水中离子浓度分析见表4.SO2-4浓度较高,SO2-4主要来源于燃
料排放的颗粒物和SO2经氧化后渗于水中形成的硫酸,其次是岩石矿物风化和土壤中有机物
的分解.前面已分析空气中SO2浓度较小,因此,SO2-4浓度较高与颗粒物有重要关系.Ca2+能
中和酸性物质使酸雨减少,从表4可知,Ca2+浓度较小,提供的中和能力较弱,NH3易溶于水,
能与酸性气溶胶中和,SO2也因与NH3反应而减小,从而增大pH,减小酸雨.2001年10月测定
宁德市大气NH3含量为3.3ml/m3,与非酸雨区,如天津2001年7月测得NH3含量为2218ml/m3
相差甚远,说明NH3提供的中和能力弱,对提高pH作用不大.
·643·宁德师专学报(自然科学版)2004年11月
表4宁德市降水中主要离子成份测定/mg/L
年度SO2-4NO-3Ca2+NH+4
1999
2000
2001
2002
2003
8.42
9.17
9.08
9.62
9.70
3.31
3.31
3.40
3.48
3.50
2.97
3.08
2.87
2.99
2.89
2.31
2.62
2.53
2.58
2.46
2.3大气中颗粒物的影响
大气颗粒物组成也很复杂,其主
要来源于土壤中的扬尘.因而,颗粒物
的性质取决于土壤的性质.颗粒物对
酸雨的形成有两方面的作用,一是所
含金属可催化SO2氧化为H2SO4;二
是对酸雨起中和或贡献作用.我国土
壤基本情况是南方偏酸性,北方偏碱
性.经环境监测站测定宁德市土壤为酸性,所以大气中颗粒物偏酸性,对酸雨起贡献作用.进一
步分析颗粒物浓度,从表4可知,PM10偏大且气态氧化剂H2O2浓度较高,颗粒物中所含金属离
子,如Mn2+、Fe2+和氧化剂如H2O2、O3都会加速SO2氧化而生成H2SO4,引起pH降低.PM10越
大,SO2转化率就会越高,pH降低越明显,酸雨几率就越大.因此,笔者认为宁德市酸雨频繁同
大气中颗粒物偏酸性且浓度偏大有较大关系,是重要原因之一.
表5宁德市SO2、NO2和PM10日平均浓度统计/mg/m3
年度气体一季度二季度三季度四季度
1996
SO2
NO2
PM10
0.025
0.028
0.152
0.013
0.022
0.055
0.010
0.014
0.036
0.029
0.022
0.059
1997
SO2
NO2
PM10
0.016
0.025
0.092
0.007
0.021
0.057
0.005
0.008
0.018
0.008
0.013
0.041
1998
SO2
NO2
PM10
0.009
0.022
0.062
0.007
0.020
0.061
0.003
0.013
0.040
0.003
0.020
0.062
1999
SO2
NO2
PM10
0.005
0.028
0.062
0.002
0.020
0.050
0.003
0.027
0.046
0.003
0.033
0.060
2000
SO2
NO2
PM10
0.003
0.031
0.062
0.002
0.024
0.053
0.002
0.020
0.052
0.002
0.028
0.057
2001
SO2
NO2
PM10
0.004
0.032
0.078
0.002
0.024
0.055
0.002
0.020
0.053
0.003
0.030
0.072
2002
SO2
NO2
PM10
0.004
0.032
0.088
0.002
0.025
0.070
0.002
0.020
0.058
0.003
0.033
0.083
2003
SO2
NO2
PM10
0.005
0.034
0.098
0.002
0.020
0.087
0.002
0.018
0.049
0.003
0.028
0.088
2.4气象因素的影响
如果气象条件和地形有利于
污染物的扩散,则大气中污染物
浓度降低,酸雨就减弱,反之则加
重.地面主导风向也有重大影响,
并可能出现长距离输送酸性物
质,距离可达1000km.这是因为
直径为2μm左右的颗粒物,除雨
和洗脱均无法使其沉降除去,因
而它们可随气流被输送到几百公
里甚至几千公里以外的地方去,
造成迁移性广域污染.
宁德市位于北纬2616°,东经
11915°,南离省会福州100km,北
距温州约200km,东边隔着台湾
海峡,离台北市约300km,属典
型的亚热带气候,雨量充足,四季
分明.季节对pH的影响主要体
现在雨量和风向上.春季由于南
北气流夹击,雨多却量少,空气流
动性不好,不利于污染物质扩散,
所以,SO2、NO2和PM10的浓度较
大,见表5,因而,可生成更多的酸性物质使降水的pH降低.另外,据研究表明,云层的水滴越
小对捕获SO2越有利,较小的水滴在捕获SO2的同时,还可捕获到O2、H2O2和O3等氧化剂,从
而进一步提高了SO2的氧化速率,生成更多的酸,因为雨量小,所以酸性物质的浓度就大,酸雨
·743·第4期薛岚等:宁德市酸雨成因与防治对策研究
频繁.笔者以2002年降雨为例,统计了2、3、4月份的降雨次数为18次,酸雨率为100%,平均
每次降雨量为12mm,明显小于2002年平均值1915mm,证实了这一点.夏秋季节受台风影响
较大,雨量较大,且气候条件有利于污染物的扩散,大气中污染物被稀释而降低浓度,pH升高,
酸雨频率降低.从广域看,高空气流迁移作用也很重要,周边工业区的酸性物质可能通过高空
气流迁移到宁德,随雨沉降而引起酸雨.
综合分析近8年来,宁德市酸雨频率较高,且有加重趋势.其成因主要有如下几点:(1)宁
德市土壤偏酸性,气候温暖、湿润,森林植被覆盖,面积广,受风沙侵蚀较弱.大气中颗粒物是偏
酸性的,对酸的缓冲能力较差;(2)酸雨季节分布较明显,冬春季节酸雨频率高,而夏秋季节则
相对较低,这主要是气象条件造成的;(3)迁移性广域污染也是重要的原因.临近地域工业区
的酸性物质可通过高空气流远距离输送到宁德;(4)随着经济发展,人为制造的SO2和NOx排
放量在不断增加,且大气中气态氧化剂H2O2浓度较高,有利于四价硫进一步氧化为六价硫,造
成雨水酸化;(5)降水的离子组成中对酸雨有影响的主要是NH+4、Ca2+和SO2-4,但Ca2+和NH3
的浓度低不足于中和酸性物质,SO2-4在离子百分比构成中占的比例最高,说明本地区降水属
于硫酸型的.随着机动车数量的增加,NOx排放量增加,降水中NO3浓度占的百分比逐渐增加,
这个事实提醒我们在控制SO2排放的同时,还应重视对机动车尾气中NOx的控制.
3宁德市酸雨防治对策
(1)建立严格的环境管理制度和监测网络,完善管理法规,制订配套措施,建立一整套完
整的环境监测系统网络.如酸雨监测,特别是对燃煤硫含量、炉窑烟气及工业生产工艺尾气中
的SO2含量与总量进行监测分析,为总量控制打下基础;(2)加强城市大气污染控制规划研究
和计划实施.利用好现有监测资料数据,建立各种污染物微机数学模型并进行综合分析,对大
气环境质量进行综合评价,预测预报大气环境污染,尤其是酸雨的发展趋势;(3)改进生产工
艺,提倡清洁生产,做好综合利用;(4)强化政府宏观综合监督调控职能,利用行政手段严格控
制热值低,含硫量高的劣质煤进入境内;(5)制定控制大气SO2的经济政策;(6)加强城市绿
化.可种植一些可吸收SO2的树草,如柳杉、柑桔等;(7)重视广域污染控制,协调周边地区,共
同控制酸性物质的排放量;(8)强化宣传,提高各级领导与民众的环境意识和忧患意识.
总之,随着城市的不断发展,工业化初级进程不断加快,酸雨现状及发展趋势不容乐观.政
府急需采取行政的、法律的、经济的、技术的综合措施来降低酸雨发生频次.
参考文献:
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[2]静玲.环境污染与控制[M].北京:化学工业出版社,2001.
[3]奚旦立.环境监测[M].北京:高等教育出版杜,1995.
[4]陶秀成.环境化学[M].北京:高等教育出版社,2002.
·843·宁德师专学报(自然科学版)2004年11月
ThecauseofformationofacidrainofNingdeCity
andstudyofpreventingandcuringcountermeasure
XUELan1,LEIYing2
(11DepartmentofChemistry,NingdeTeachersCollegeNingdeFujian352100,China;
2.NingdeEnvironmentalMonitoringStationNingdeFujian352100,China)
Abstract:Throughanalysisofcompositionoverthepast8years,NingdeCityrainfallitsenvironmental
qualitytostudytheorigincauseofformationitsrainandpreventingandcuringcountermeasure1
Keywords:acidrain;pH;environmentalquality;season
(上接第338页)
[3]LucaFandWalshPG.SquaresinLehmersequencesandsomediophantineapplications[J].ActaArith,2001,100(1):
47-62.
[4]乐茂华.关于二元二次原型表整数Ⅱ[J].长沙铁道学院学报,1989,7(2):6-18.
Onthediophantineequationx3+8=3Dy2
LEMao-hua
(1.DepartmentofMathematics,ZhanjiangNormalCollege,ZhanjiangGuangdng524048,China;
2.DepartmentofMathematics,WuzhouTeachersCollege,HezhouGuangxi542800,China;)
Abstract:Letpbeanoddprime.Thispaperprovesthatifp=3s2+4,wheresisanoddinteger,then
theequationx3+8=3py2hasnopositiveintegersolutions(x,y)withgcd(x,y)=1.
Keywords:cubicdiopgantineequation;positiveintegersolution;solvability
·943·第4期薛岚等:宁德市酸雨成因与防治对策研究
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