辽宁省酸雨污染特征分析与遥感监测反演成因初探

摘 要：以辽宁省酸雨污染较重的2007年为例，分析了辽宁省酸雨污染特征。并利用嵌套网格空气质量预报模式系统（NAQPMS），分析了其污染成因。结果表明：辽宁省酸雨污染空间分布极不平衡，呈现2条近乎平行的西南―东北走向的带状分布；覆盖大连―丹东地区的东南部酸雨带；从西至东贯穿葫芦岛―锦州―沈阳―抚顺―铁岭中西部酸雨带；东南部酸雨带污染较重，且呈现区域性污染特征；中西部酸雨带污染较轻，且呈现局部污染特征。辽宁省酸雨污染在季节变化上，夏、秋季污染较重，春、冬季较轻，且夏季中的8月份酸雨频率最高。利用遥感监测反演技术，初步分析了辽宁省酸雨污染的可能成因。

关键词：酸雨； 酸沉降； 形成机制； 遥感监测

中图分类号：X517 文献标识码：A

我国酸雨地区主要分布在西南、华南以及东南沿海一带，位于东北南部的辽宁省并不是全国酸雨污染主要区域，但却呈现明显的特征。自2002年酸雨普查以来，辽宁省酸雨污染呈现3个阶段，2002～2004年，污染加重阶段，酸雨频率迅速上升，由1.7%上升为10.3%，降水酸度显著下降，由6.08下降为5.27，低于酸雨pH限值；2005～2007年，污染持续阶段，酸雨频率和降水酸度稍有波动，酸雨频率在10%左右波动，降水酸度在5～5.5之间波动，且以2007年最低；2008～2012年，污染稳定阶段，酸雨频率基本保持在6%～7%之间，降水酸度在5.6上下波动。本文以2007年酸雨污染最重的年份之一为例，分析了辽宁省酸雨污染特征，并利用遥感反演对流层致酸物质的分布，初步分析了可能的成因，以期为环境管理提供技术支持。

1研究方法

1.1监测点位设置

在辽宁省沈阳、大连、鞍山、抚顺、丹东、锦州、营口、阜新、辽阳、盘锦和葫芦岛11个地级市进行降水监测，除大连市设4个测点外，其他城市按照城市人口总量选点原则布设3个点位，每个城市设2个市区测点，1个郊区对照测点，全省共设置34个测点。

1.2采样和分析方法

根据酸沉降监测技术规范（HJ/T165-2004）规定，采用自动湿沉降采样器对大气降水样品进行采集，采样时间和频次：降水时，每24h采样一次，若一天中有几次降水，合并为一个样品测定；若连续几天降水，则将上午9：00至次日上午9：00的降水视为一个样品。

采用国家标准方法对大气降水样品进行分析，分析项目包括pH、降水量，分析方法均为电极法，采用国家标准方法GB13580.4-92。

1.3遥感监测介绍

2结果与讨论

2.1降水酸度与酸雨频率

2007年，全省酸雨频率为9.7%，降水pH年均值为5.05，低于5.6的酸雨限值。与其他省市的比较结果来看，辽宁省酸雨污染年均水平与临近的河北省接近[1]，远低于浙江、江西、广西、广东、湖南、川渝[2-7]等我国南方酸雨污染重的地区。

2.2空间污染特征

空间分布极不平衡。酸雨污染主要分布在辽宁省的东南部及中西部地区。2007年全省出现酸雨的7个城市中，大连、丹东位于东南部沿海地区，沈阳、抚顺、铁岭、锦州、葫芦岛位于中西部。由图2可以看出，辽宁省酸雨污染空间格局呈现为两条近乎平行的西南―东北走向的带状分布：覆盖大连―丹东地区的东南部酸雨带；从西至东贯穿葫芦岛―锦州―沈阳―抚顺―铁岭中西部酸雨带。这种空间上分布的不平衡性与我国南方许多酸雨区省份在空间分布上比较均一的特征不同。

2条酸雨带污染特征不同。东南部酸雨带呈现区域性污染特征，主要表现在：酸雨带内大连、丹东全部点位均有酸性降水出现，绝大多数点位酸雨频率相近，如图3所示；区域降水过程中，是否为酸性降水具有高度的一致性，2007年大连、丹东两市同时发生降水的场次为19场，其中14场2市均有酸性样品出现，3场2市均无酸性样品出现，即有17场降水具有同步必，酸雨同步性达90%。

中西部酸雨带呈现局部污染特征，各点位酸雨出现不同步，且频次差异较大。此酸雨带内各城市均布设了3个降水监测点位，有部分点位未出现酸雨。由图4可以看出，出现酸雨的各点位酸性降水发生的时间比较分散，同步性差；各点位酸雨频率高低不等，最高的超过30%。

2条酸雨带污染程度差异较大。东南部酸雨带污染较重，主要表现在：降水pH值小于4.5的样品主要集中在此酸雨带。2007年全省共计67个降水pH值小于4.5的样品中，丹东和大连分别为45个和19个，2市pH小于4.5的酸雨样品之和占全省的95.5%，即几乎所有的污染严重的酸雨均发生在东南区域；酸雨频率较高，大连、丹东全年酸雨频率均在50%以上，75%的点位酸雨频率在40%以上；2007年丹东、大连2市全年酸雨样品最多，分别为78个和48个，2市酸雨样品之和占全省酸雨样品总数的84%，即全省80%以上的酸雨发生在大连和丹东2市。如果不计丹东、大连2市的降水样品，2007年辽宁省酸雨频率仅为1.6%。

中西部酸雨带污染较轻。主要表现在：此酸雨带内的5个城市酸雨频率较低，均低于15%，3个城市降水pH年均值在5.6以上；此酸雨带内的酸雨样品比东南部酸雨带样品少，2007年共24个，占全省酸雨样品总数的1.6%。

2.3时间污染特征

图5为辽宁省降水pH均值与酸雨频率月变化曲线。2007年各月辽宁省均有酸雨出现，且有9个月全省降水pH月均值低于5.6，而5月～10月的5个月期间全省共有117个酸雨样品，占全省酸雨样品总数的78%，也就是说，近80%的酸雨出现在5月～10月的降水量较大、温度较高的月份，其中8月份的酸雨频率最多，为一年中酸雨频率最高月份。这种酸雨时间污染特征同与吉林省隔渤海相望的山东省、天津市[10-12]具有高度一致性。

图6为全省降水pH均值、酸性降水pH均值和酸雨频率季节曲线。酸雨污染的季节变化规律：夏、秋季污染较重，春、冬季较轻。与我国河南、山西及南方的酸雨区秋冬季较强、春夏稍弱的季节性变化特征不同。

频率季节变化曲线

图7为全省各季节酸性样品降水pH均值分布情况。由图可见，夏季酸性降水样品的pH值出现在低值区最多，52.5%的降水样品pH≤4.5，由此造成夏季为辽宁省酸雨污染最重的季节。

2.4遥感反演分析

图8为2007年辽宁省及周边地区对流层SO2与NO2柱浓度的分布图。从辽宁省内来看，全省SO2与NO2的高浓度区在沈阳、本溪等中部地区；而最小值则出现在东部和北部的部分地区。从辽宁省外的形势来看，东南部的河北、山东、北京、天津等地SO2浓度明显高于辽宁地区。

图9是辽宁省及周边地区2007年各月对流层SO2与NO2月均浓度的分布态势。从图上可以看出，1月～4月及10月～12月在辽宁省中部SO2浓度相对较高，而5月～7月相对较低。从辽宁省外的形势来看，在省外西南和南部地区，全年各月始终存在远高于省内SO2浓度的高值区，而省外西南方向的NO2浓度也始终高于省内，尤其1月～4月及10月～12月。因此，在西南风向下，省外周边高浓度的致酸物质可能会输送到辽宁省内，形成酸性降水[13]。尤其会影响辽宁省东南沿海地区，如丹东和大连，这也是辽宁省东南酸雨带丹东和大连酸雨污染具有同步性的原因。从时间上看，从3月到9月，辽宁省的气候特征是处于西南风为主导风向的控制下，这更有利于省外东南部的高值区致酸物质的输送，也就是为什么夏秋季节辽宁省酸雨污染更严重的可能原因。

3结论

辽宁省酸雨污染虽然总体较轻，但空间分布极不平衡，呈现为2条近乎平行的西南―东北走向的带状分布：覆盖大连―丹东地区的东南部酸雨带；从西至东贯穿葫芦岛―锦州―沈阳―抚顺―铁岭中西部酸雨带；东南部酸雨带污染较重，且呈现区域性污染特征，中西部酸雨带污染较轻，且呈现局部污染特征。

酸雨污染的季节变化规律：夏、秋季污染较重，春、冬季较轻，且夏季中的8月份酸雨频率最高，强酸性降水样品出现最多。

遥感监测结果显示，辽宁省始终处于省外西南和南部致酸物质高于省内的形势中，在西南和南风为主导风向的夏秋季节，省外高浓度的致酸物质可能输送至省内，尤其辽宁省东南酸雨带受影响最大。

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作者简介：陈宗娇（1980-），女，汉，辽宁沈阳人，硕士，工程师，从事环境监测和环境质量评价工作。