邯郸市大气降水的化学特征及其成因分析

[摘 要]为了解近年来邯郸市大气降水的化学组成特征及其成因，综合分析了2009年至2013年该市大气降水的情况。比较分析表明近几年大气降水的pH值均大于5.6，不属于酸雨。同时大气中的SO2和NO2对降水的pH值影响较大，且成负相关性，降水中主要阴离子为SO42-和NO3-，主要阳离子为Ca2+和Mg2+。

[关键词]大气降水 化学特征 成因

中图分类号：F840.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0260-01

1.引言

大气降水是指从云中降落到地面上的液态水或固态水，包括雨、雪、霰、冰雹等。而pH值小于5.6的大气降水，则称为酸雨[1]。酸雨可导致土壤酸化，加速土壤矿物质营养元素的流失，改变土壤结构，导致土壤贫瘠化，影响植物的正常发育，同时酸雨还能诱发植物病虫害，使农作物大幅减产。此外，酸雨中含有各种致病致癌因素，能破坏人体皮肤、黏膜和肺部组织，诱发各种疾病和癌症，严重危害人体健康[2]。

我国酸雨正呈蔓延之势，是继欧洲、北美之后的世界第三大重酸雨区。20世纪80年代，我国的酸雨主要发生在西南、华南及沿海地区。到90年代中期，酸雨已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区。1998年，全国一半以上的城市，都有酸雨，覆盖面积已占国土面积的30%以上。2006年，我国酸雨形势进一步恶化，并重现向北扩展趋势[3]。目前，研究大气降水的化学组成、特征及来源，对预防和控制酸雨的发生，减少其危害，进一步改善环境质量具有重要意义。

2.邯郸市大气降水的化学特征

大量研究数据表明，降水是一个及其复杂的物理化学过程，降水中pH值和离子浓度取决于大气污染物的源强、云水系统中的物理作用、成云和云下洗脱过程中的化学转换[4]。

本研究对邯郸市2009年-2013年的降水进行了连续监测，设立一个监测点位，监测项目为降雨量、pH值、电导率、硫酸根、铵离子、钙离子、镁离子、氯离子、氟离子、钠离子、钾离子、硝酸根，监测方法按《全国统一降水化学成分监测方法》进行监测，监测结果按《环境监测技术规范》采用雨量加权法计算，其结果见表2。

比较监测结果表明，2009年-2013年邯郸市的降水pH值的范围为6.03-8.70，均大于5.6，不属于酸雨。电导率的平均值为21.9ms/m，阴离子SO42-、NO3-、F-、Cl-的浓度均值分别为49.8、9.5、1.2、6.0mg/L，阳离子NH4+、Ca2+ 、Mg2+ 、Na+ 、K+的浓度均值分别为3.9、28.1、8.3、3.1、4.8mg/L。可见降水中主要阴离子为SO42-和NO3-，主要阳离子为Ca2+ 和Mg2+。

3.降水化学特征的成因分析

3.1 各主要离子的来源分析

SO42-和NO3-主要来源于煤和石油等化石燃料的燃烧，其中最大的源头是发电厂、钢铁厂、冶炼厂等工业企业以及机动车尾气的排放，而且它们在大气中常有相似的化学行为[5]。SO2和 NOx经过云内成雨过程，水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过云下冲刷过程，含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，使得降水pH值下降。

Ca2+ 和Mg2+主要来源于大气颗粒物。该地区处于北方，土壤含有大量碱性物质，干燥少雨，遇到风力较大时，容易形成沙尘，同时建筑工地的施工形成的扬尘也是颗粒物的来源之一。由于颗粒物的偏碱性，对大气中的SO42-和NO3-等酸性粒子起到一定的中和作用，对pH值的下降起到缓冲作用。

3.2 气象条件降水pH值的影响

邯郸市位于华北平原，西邻太行山，属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，四季交替明显，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥。由于年内降水量的不均，造成采暖期环境空气污染的严重，大气降水特别稀少，不仅不利于大气污染的洗刷，反而加剧了二次扬尘污染，同时锅炉的集中使用，使得SO2的排放增多，降水pH值随之下降。

通过对比降水量和pH值的关系发现，随着降水量增加，pH值呈现上升的趋势，特别是几日内连续降雨，pH值日趋升高，各组成离子的浓度日趋下降。

4.结论

4.1 邯郸市2009年-2013年的大气降水pH值均大于5.6，不属于酸雨。降水中的主要降水中主要阴离子为SO42-和NO3-，均值分别为49.8、9.5mg/L，主要阳离子为Ca2+ 和Mg2+均值分别为28.1、8.3mg/L。

4.2 SO42-和NO3-主要来源于煤和石油等化石燃料的燃烧，受工业生产、居民生活、机动车尾气等人为因素影响较大。Ca2+ 和Mg2+主要来源于大气颗粒物，特别是土壤尘、道路和建筑施工场所扬尘等自然和人为因素共同影响。

参考文献：

[1] 王自发，高超，谢付莹.中国酸雨模式研究回顾与所面临的挑战[J].自然杂志，2007，29（2） ：78-82.

[2] 廖洁，朱志超，侯祺棕.武汉市酸雨分布规律及其成因分析[J].工业安全与环保，2005，31（3）：39-40.

[3] 蒲维维，张小玲，徐敬，等.北京地区酸雨特特及影响因素[J].应用气象学报，2010，21（4）：464-472.

[4] 张苗云，王世杰，张迎，等.金华市大气降水的化学组成特征及来源解析[J].中国环境监测，2007.23（6）：86-92.

[5] 吴起鑫，韩贵琳.三峡水库库首地区大气降水化学特征[J].中国环境科学，2012，32（3）：385-390.