中国七大区降水化学特性的空间差异及成因

摘要：选取中国七大区的３３个省及城市20世纪９０年代降水监测资料，通过对比分析，对中国七大区的降水化学特性、空间差异及成因进行了初步研究。结果表明，七大区降水中离子组成基本一致，但是主要离子含量差别较大；降水酸性也表现出明显的差异，总体表现为北方偏碱性，南方偏酸性，并且自东北向华南呈增强趋势；20世纪９０年代中国大气硫污染突出，东北、西北地区ＳＯ４２－及Ｃａ２＋含量是其他地区的2倍以上，并且北方降水中ＮＨ４＋浓度较高，因而针对不同地区的降水化学特性，应采取不同的污染防治措施。

关键词：七大区；降水化学特性；酸性；空间差异

中图分类号：Ｘ５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）14－2971-05

The Spatial Differences of Chemical Characteristics of Precipitation in Seven

Regions of China

ＸＩＥ Ｎａ，ＸＵＥ Ｌｉ－ｙａｎｇ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ ３３ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ａｎｄ ｃｉｔｉｅｓ in China ｉｎ １９９０ｓ， ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｅｖｅｎ ｒｅｇｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｉｏｎｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｓｅｖｅｎ ｒｅｇｉｏｎｓ ｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｏｎｓ ｗａｓ ｎｅａｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ． Ｔｈｅ ａｃｉｄｉｔｙ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｓｅｖｅｎ ｒｅｇｉｏｎｓ． Ｉｎ ｄｅｔａｉｌ， ｔｈｅ ａｃｉｄｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ｎｏｒｔｈｅａｓｔ ｔｏ ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ． Ｓｕｌｐｈｕｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｗａｓ ｔｅｒｒｉｂｌｅ ｉｎ １９９０ｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ with the concentrations of ＳＯ４２－ and Ca2+ in northeast and northwest China 2 times higher than in other areas ａｎｄ ｔｈｅ ＮＨ４＋ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ． Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ， ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｍｅｄｙｉｎｇ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔａｋｅｎ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｅｖｅｎ ｒｅｇｉｏｎｓ； ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ； ａｃｉｄｉｔｙ； ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ

关于区域降水化学特征方面的研究，在国内已取得了很多进展［１－４］。近年来众多学者对国内不同省（市）进行了区域降水化学特性方面的研究，其结果普遍表明各地区降水因受自然地理条件和人为因素的影响差异而表现出不同的特性，这些研究成果为降水化学特性影响因素的研究打下了理论基础，也为进一步研究降水的空间差异及其所采取的防治降水污染措施等提供了重要依据。但他们多集中于研究单一省（市）的局地降水化学特性，而综合对比研究某范围内不同地区（省、市）空间差异及成因方面的内容较少，如孙玉鹏等［５］仅研究了我国沿海和西北地区降水化学特性的差异，黄美元等［６］对中国和日本降水化学特性的差异作了对比分析。

我国幅员辽阔，由南向北、自东向西的自然地理条件差异较大，横跨多个气候区与土壤区；东、南、西、北不同地区的资源（能源）消耗（消费）结构和人群生活习性不同，对区域降水化学特征的影响差异较为明显。为此，通过对比分析我国境内东北、华北、西北、华中、华南、西南、华东等七大区的降水化学特征差异及其影响因素，旨在为全国范围内降水污染及其防治措施研究提供基础资料。

１ 数据收集整理

根据20世纪９０年代我国七大区（包括东北、华北、西北、华中、华南、西南、华东地区）所含部分省及城市的降水监测数据，对降水中８种主要离子ＳＯ４２－、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｎａ＋、ＮＨ４＋、ＮＯ３－、Ｃｌ－的浓度总结结果见表１。

２ 我国降水化学特性空间差异及影响因素分析

２．１ 降水化学特征的空间差异性

各地区８种主要离子的平均浓度、ＳＯ４２－／ＮＯ３－以及（Ｃａ２＋＋ＮＨ４＋）／（ＮＯ３－＋ＳO４２－）、ｐＨ等指标的综合分析结果见表２。ｐＨ是衡量降水化学特性最重要的指标之一，ｐＨ愈低，降水酸度愈高，对环境造成的影响愈严重［２7］。由表２可知，东北、华北、西北3个地区的ｐＨ＞５．６，属于正常降水，对环境酸化不造成影响；华东、西南两地的ｐＨ为５．０～5．６，属于轻度酸性，对环境酸化影响不大；华中、华南两地的ｐＨ为４．５～５．０，属于酸性降水，对环境酸化有明显影响；酸性最强的是华中地区，最弱的是东北地区。降水中ＳＯ４２－／ＮO３－比值可以反映降水的酸型、来源以及估计ＳＯ４２－、ＮO３－对降水酸度的相对贡献［２7］，表２中７个地区ＳＯ４２－／ＮO３－的平均值几乎都大于３，说明在此期间，我国大气污染属于典型的燃煤型污染，同时表２中数据也反映出西北和东北地区是ＳＯ４２－含量最高的两个地区。西北、东北和华北3个地区的ＮＨ４＋浓度高于华南、华东及西南地区，而降水中较多的ＮＨ４＋是由排放到大气中的ＮＨ３转化而来的，北方地区20世纪９０年代大兴土木，使用了大量的混凝土外加剂，其中的含氨氮成分在墙体中随着温度、湿度等环境因素的变化而还原成氨气从墙体中缓慢释放于外界环境中，是导致北方地区ＮＨ４＋含量较高的原因之一。