中国酸雨研究现状

第23卷 第5期2010年5月环 境 科 学 研 究Research of Envir on mental Sciences Vol . 23, No . 5M ay, 2010

中国酸雨研究现状

张新民, 柴发合

1

13

, 王淑兰, 孙新章, 韩 梅

121

1. 中国环境科学研究院, 北京 1000122. 中国21世纪议程管理中心, 北京 100038

摘要:中国酸雨区是继欧洲和北美之后的世界三大酸雨区之一, , 而及时总结酸雨研究现状是科学控制酸雨的重要基础. 综述了近年来中国酸雨的研究发展历程、结果. 结果表明:中国降水化学组成仍属硫酸型, 但正在向硫酸-硝酸混合型转变; , 北方酸雨区继续扩展; 强酸雨区范围为1994年以来最大, 但酸度有所减弱; , 年全国酸雨形势有所恶化. 最后对酸雨成因和控制对策进行了概述. 关键词:研究现状; 酸雨; 中国

中图分类号:X517   文献标志码::-6929(2010) 05-0527-06

R e sea rch s i d P rec i p ita ti o n i n C h i na

Z HANG Xin 2m in I Fa 2he , WANG Shu 2lan , S UN Xin 2zhang , HAN Mei

1. Chinese Research Acade my of Envir on mental Sciences, Beijing  100012, China 2. Ad m inistrative Center f or China πs Agenda 21, Beijing  100038, China

Abstract:The acid rain area in China is one of the three main acid areas in the world, al ong with Eur ope and North America . Scientific contr olling counter measures f or acid rain are very necessary in China, and ti m ely su mmarizing of the research p r ogress on acid rain is an i m portant knowledge base for acid rain polluti on contr ol . This article p r ovides an overvie w of most of the recent acid rain investigati ons in China, including the distributi on pattern characteristics, reas ons and contr ol strategies concerned with p reci p itati on in China, and the results for p reci p itati on . The maj or conclusi ons are as f oll ows:acid rain polluti on in China is still sulfur type with a trend t o sulfuric 2nitr ous m ixed type; the acid rain area in Southern China has had no obvi ous change, while that in Northern China is gr owing; the heavy acid rain area is the largest since 1994, but the acidity is weakened t o s ome degree; overall, in comparis on with p revi ous years, the acid rain situati on in 2008has deteri orated . I n additi on, the causes and contr ol strategies are discussed . Key words:research p r ogress; acid rain; China

1

1

1

2

1

  酸雨因其危害民众健康、腐蚀文物古迹、破坏生

态系统, 已成为当今世界上备受关注的重大环境问题之一. 改革开放以来我国经济快速发展, 城市膨胀致使大气污染突出表现为排放连片、传输叠加和相互影响的区域污染特征, 其中酸雨污染是重要的区域大气环境问题之一. 我国已经成为继欧洲、北美之后的第三大酸雨区. 根据有关研究结果, 1995年我国由于酸雨和S O 2污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失超过1100×10元,

收稿日期:2010-01-11   修订日期:2010-03-03

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973) 项目(2005CB422208) 作者简介:张新民(1976-) , 女, 河北丰宁人, 副研究员,

zhangx m@craes. org . cn .

8

[124]

已接近当年国民生产总值的2%, 成为制约我国经

济和社会发展的重要因素. 因此, 及时总结我国酸雨研究现状, 对治理和控制酸雨污染是非常必要和迫切的.

英国化学家S M I TH R A 在英格兰调查了酸沉降现象, 并在1872年出版的《A ir and Rain:the Beginnings of a Che m ical Cli m at ol ogy 》一书中叙述了世界工业发展先驱城市———曼彻斯特市郊区降水中

2-[5]

含有高浓度S O 4, 首次提出酸雨概念, 但当时并未引起足够的重视. 1972年瑞典政府把酸雨作为一个国际性的环境问题向人类环境会议提交了报[6]

告. 1975年第一次国际性酸雨和森林生态系统讨论会在美国举行, 该会议讨论了酸雨对地表、土壤、森林和植被的严重危害, 自此酸雨问题受到了普遍重视. 到20世纪40年代酸雨引起了各国学者的

3责任作者, 柴发合(1955-) , 男, 陕西大荔人, 研究员, 硕士, 博导, 主要从事大气环境管理与技术研究, chaifh@craes . org . cn

   528

环 境 科 学 研 究

[728]

第23卷

[21]

普遍关注并开展了研究

, 我国则自20世纪70年

输送模式, 初步计算了省区间和跨国的输送量.

代起开始研究酸雨污染.

2 酸雨空间分布特征

目前我国酸雨区主要分布在东北地区东南部、华北大部、西南和华南沿海地区及新疆北部地区, 大体呈东北—西南走向. 在欧、美、亚世界三大酸雨区

中, 我国的强酸雨区(pH

-2-

1 中国酸雨研究发展历程

20世纪70年末在我国长江以南部分地区出现

了酸雨

[9210]

, 自此大规模酸雨监测和研究在我国展

[1, 11213]

开. 为了查明我国酸雨污染的状况, 国家环境保护部门于1982年建立了全国酸雨监测网测网作用

[14215]

, 中国

气象局也于1989年建立了气象部门的全国酸雨监

. 这两大酸雨监测网为我国降雨化学研究

积累了大量数据, 对我国酸雨控制和研究起了重要

[16]

, [22]

[16]

. 与过去几年相

. , :①南方酸雨区范围

, 酸度则增减不一. 如武汉和黄山等

20世纪70年末我国在北京、, , 很严重

[17219]

南方地区的部分站点均出现了有酸雨系统观测以来的最低pH (年均值) , 即酸雨强度达近十几年来的最高值

[23]

. , , 而总体来看湖南省南部、贵州省中部、四. ②北方酸雨区继续扩展. 1994年后

, 着重对我国酸雨的形成机理与传输、数值模拟、控制方法及生态影响等方面进行研究. “七五”酸雨攻关课题主要针对酸雨污染相对严重的西南和华南地区开展了酸雨形成机理与传输、控制方法以及生态影响等方面的研究. “八五”期间酸雨的研究区域扩展到东部沿海及华中地区, 并以青岛和厦门等地为典型案例, 研究其与内陆重酸雨区酸雨的成因、来源, 以及致酸物质的输入和输出的关系

[13]

川省东北部、广西自治区西北部等地区酸雨污染又有所减轻

[24]

在北方出现的几个小块酸雨区呈现连片趋势, 2003─2005年, 北京市、天津市及河南省部分地区

的酸雨频率增加到20%, 甚至高达50%以上, 泰山和青岛站酸雨频率均在60%以上值

[23]

[25]

, 部分省市站

点的酸雨频率和强酸雨频率达近15a 来的最高

. ③强酸雨区范围为1994年以来最大, 但酸

. “九五”期间开展了“S O 2污染控制区

度有所减弱. 2008年, 我国强酸雨区范围为1994年以来最大, 并明显向北扩展; 强酸雨区降水酸度整体上有所减弱, 但局部地区降水酸度出现增强, 如2007年北京、山西、河南、安徽和山东等部分省、直

和酸雨控制区(简称两控区) 划分方案”的研究. 制定了“两控区”方案, 在北方设置S O 2污染控制区, 在南方设置酸雨控制区. 此外, 为了控制我国大气S O 2污染和酸雨不断恶化的趋势, 1998年1月国务

辖市站点的酸雨和强酸雨频率达近15a 来的最高值

[23]

院正式批准了“两控区”方案. “两控区”涉及27个省、自治区、直辖市, 面积达109×10k m , 占国土面积的1114%, 其中酸雨控制区为80×10k m , 占国土面积的814%, S O 2污染控制区为29×10km , 占国土面积的3. 0%.该方案的实施对抑制我国酸雨污染起到了重要作用. “十一五”期间科学技术部还设立“中国酸雨沉降机制、输送态势及调控原理”的“973”项目, 重点研究酸性物质在中国复杂排放条件和大气环境下的形成机制及输送沉降规律, 典型生态系统对酸沉降的响应机制、过程及特征, 以及酸沉降控制的综合指标体系及调控原理等问题. 通过上述研究建立了我国酸沉降控制技术评价与筛选的原则、方法和指标体系, 以及基于硫沉降临界负荷的控制规划和对策

[20]

4

2

4

2

4

2

. 2004─2007年, 全国年均酸雨日数、酸雨量Π

[23]

总降水量的值逐年上升, 增幅较为明显恶化.

211 时间演变

. ④总体

来看, 与过去几年相比, 2008年全国酸雨形势有所

我国酸雨大致经历了2个阶段:①20世纪80年代至90年代中期为第一阶段, 是酸雨的急剧发展期; ②20世纪90年代中后期到21世纪初为第二阶

段, 降水年均pH 在不同地区有升有降, 总体进入相对稳定期, 但酸雨形式仍不乐观南、华南以及东南沿海一带

[27]

[14, 26]

. 20世纪80

年代我国降水年均pH 小于516的地区主要在西

. 20世纪90年代以

; 在大气污染物输送过程的研究

来, 酸雨区面积有所扩大, 其中以南昌和长沙等城市为中心的华中酸雨区污染水平超过了西南酸雨区; 西南酸雨区虽然酸雨强度有所缓和, 但仍维持较严

方面也积累了一定经验和理论基础, 开发了硫化物

第5期张新民等:中国酸雨研究现状

   529

重的水平; 华南酸雨区主要分布在珠江三角洲及广西自治区的东部地区, 污染格局总体变化不大; 华东酸雨区包括长江中下游地区以南至厦门的沿海地区, 小尺度上的污染格局有所波动

[28]

为44%.浙江省酸雨污染冬季最严重, 夏季最轻. 浙北的临安、杭州、绍兴, 浙东南的舟山、台州、温州等经济发达地区是该省酸雨污染较重的地区, 浙西南的衢州、丽水、云和等经济相对落后的地区酸雨污染较轻

[33]

. 总体而言,

目前中国降水年均pH 小于516的面积约占国土面积的40%, 长江中下游以南地区至少50%以上的面积降水年均pH 小于415, 为酸雨重污染区.

就全国酸雨强度而言, 1993─1998年为最强. 1998年全国实行“两控区”政策以后, 1999─2002

. 宋晓东等

[34]

基于浙江省1992和2002年

的酸雨监测数据, 并利用RA I N S -ASI A 模型模拟了1990─2030. 结果表明:浙

; 2; , 将维持在较为恒定的水平上, 并.

江苏省南部的东山—无锡和吕泗为2个重酸雨区中心, 其酸雨频率均在90%以上, 降水年均pH

年酸雨强度有所降低, 而2003─2007年重又加强, 全国年均酸雨日数、酸雨量Π总降水量值逐年上升且增幅较为明显, 在2006年达到了19931998的平均水平

[25, 29]

, 2007年全国1993. 与2007

年相比, 2008

[22]

都有发生, 秋、冬、春季酸雨频率达75%以上, 夏季略低, 为65%, 年均酸雨频率为7213%.南部地区的区域性强酸雨过程主要发生在冬、春两季, 占全年

.

[29]

212 区域变化

赵艳霞等对中国气象局全国酸雨监测网80区域性强酸雨过程的73%

[35]

.

多个酸雨观测站的1993─2006年观测数据进行了研究, 认为我国主要酸雨区分布在长江以南的广大地区, 其中以重庆、湖南、江西和广东等省、直辖市酸雨污染最为严重; 另外, 北方地区也存在范围不小的酸雨区, 主要分布在京津冀、河南省和山东省的部分地区. 从全国范围来看, 近14a 我国酸雨区总体上呈范围扩大、强度稍有减弱的趋势. 其中, 北方酸雨区范围扩大明显, 且酸雨强度增强趋势明显; 南方酸雨区范围基本保持不变, 但酸雨污染重灾区由西南地区逐步转移至华中和华南中部地区. 21211 南方地区

安徽省马鞍山市2007年降水年均pH 为4190, 酸雨频率为6515%; 降水酸度和酸雨频率有明显的季节性, 夏季降水酸度弱, 冬、春季降水酸度强, 且酸雨频率较高

[36]

. 此外, 安徽省铜陵市酸雨污染也较

为严重, 2000─2005年降水年均pH 为4146~4192,

均在酸雨临界值(pH 为516) 以下; 酸雨频率在4414%~6115%之间, 基本上一半的降水属于酸

[37]

.

[38]

湖北省2007年降水年均pH 为4147, 酸雨频率为7115%

. 1992─2005年闽西北邵武市的降水

年均pH 为4107~5111, 全部呈酸性; 酸雨频率介于25%~100%之间, 其中1992─2000年邵武市的酸

唐信英等

[30]

对四川省10个酸雨观测站点2007

年的数据研究发现, 该省酸雨污染较重, 月均pH 为4158~5133, 川中、东、南部酸雨污染重于川西北地

雨频率总体呈下降趋势, 自2001年起酸雨频率逐渐增加, 2005年达到100%; 冬、春两季酸雨污染较重

[39]

区. 2008年四川省酸雨频率平均值为3916%, 比2005年(2813%) 增加近1113%.2008年四川省降水中离子组成、离子浓度排序与2005年相比变化不大, 但降水离子总量呈上升趋势. 降水S O 4浓度占离子总量的比重最大, S O 4硫酸型污染

[31]

2-2-

.

21212 北方地区

2003─2007年北京地区降水pH 为3148~7190, 年均pH 逐年下降, 酸雨污染从南到北呈加重

ΠNO 3

-

>3, 酸雨仍为趋势. 酸雨频率为4513%, 强酸雨频率为2012%.酸雨、强酸雨主要集中在夏、秋季

[40]

. 以重庆市为例, 其主城区1993─

[32]

.

2007年酸雨的年均pH 介于318~415之间, 各季的2007年吉林省酸雨有加重趋势, 近九成的酸雨

酸雨频率基本在80%以上, 并有增大趋势. 出现在东部地区, 且强酸雨也都出现在东部地区, 其中蛟河和二道两站酸雨频率较高, 分别为6016%和6316%; 6─8月是吉林省中、西部地区酸雨的主要

2007年浙江省酸雨频率在33%~99%之间, 平

均值为76%, 强酸雨频率在6%~95%之间, 平均值

   530

环 境 科 学 研 究

[41]

第23卷

发生时段, 东部地区各月差别不明显.

2008年辽宁省降水pH 为3155~10127, 全年共

出现强酸雨27次, 占监测次数的211%.大部分地区降水呈中性, 酸雨主要分布在大连、丹东和阜新3个地区, 其中大连酸雨最严重, 酸雨频率为3012%.从时间上看, 6─9月出现酸雨频率最高, 达10%以上, 而强酸雨没有明显的时间分布阶段等

[43]

[42]

相对落后地区(如衢州、丽水、云和等) 的酸雨污染

[33][38][53][32][37]

较轻. 此外, 湖南、广州、重庆和安徽等省、直辖市也有相应报道.

其次, 区域输送是造成区域酸雨加重的主要原因. 王文兴等的研究发现, 中国东部和东南部沿海地区的酸雨来源比较复杂. 冬、春季不仅受西部大陆的影响, . 在南方重酸雨区, , 主要来源于华南; 其酸雨污染不仅与气象条件

[56]

. 此外在华

[54][57]

北地区、四川地区的许多研究均表明, 污染物区域传输对酸雨的重要影响.

此外, 由于酸雨的形成是复杂的大气化学过程, 受影响因素较多. 局地云下降水对酸性物质的洗[58][59][30]脱、酸性TSP 、特殊的地形特征、经济布局以及气象条件影响.

[35, 39, 52, 56]

[54255]

[50]

. 柴发合

于2007年2月─2008年1月在辽宁省辽中县

水文监测站进行了降水化学特征观测, 观测期间降水pH 为314~811, 降水量加权均值为4179, 整体呈酸性.

1991─2008年新疆城市降水年均降低, 与和田两市变化较小. pH 大部分在610; 南疆城市降水年均pH 10附近波动, 变幅小于北疆城市

[44]

.

1992─1995年河南省酸雨污染呈减弱趋势, 1998─2006年酸雨污染则呈加强趋势. 从酸雨面积

等对酸雨的形成均有重要

上看, 1992─2006年河南省酸雨区域由南到北逐渐由大变小, 2000年出现pH 低值, 尔后由南到北、由西到东酸雨区域再度迅速变大, 2006年酸雨明显加重

[45]

4 控制对策

酸雨污染控制是一个复杂的控制过程, 不能单

纯地依靠控制本地的S O 2排放量. 如北京市湿沉降中的硫组分来自本地污染源排放的S O 2和远距离输送, 但削减本地S O 2排放量, 湿沉降污染并未减轻

[60]

.

3 成因研究

从中国酸雨与区域S O 2排放量的变化一致性, 以及大气成分区域本底站降水中S O 4和NO 3浓度上升的事实来看, 酸雨污染主要是来源于工业S O 2和NO x 等酸性物质的排放

-[29, 46]

2--

; 长沙市控制S O 2排放后, 发现酸雨中S O 4

-[61]

2-

浓度下降, 而NO 3浓度上升. 该现象表明NO x 控制有待进一步加强

. 鉴于近年来NO x 的排放量和

. 近些年许多大

; 然而就S O 2

中城市随着机动车保有量的急剧增加, 其排放的NO x 使酸雨中NO 3浓度逐步增大

[47248]

而言, 大气中的S O 2含量与酸雨的发生及其酸度并不完全呈正相关复杂

[51]

[17, 49250]

. 另外, 由于大气中碱性悬

酸性细颗粒物浓度上升, 大气中对酸雨具有中和作

用的碱性颗粒物浓度逐年下降, 且“两控区”以外区域酸雨增加迅速等现象, 我国应实行S O 2和NO x 多物种协同控制; 鉴于本地排放及区域传输对酸雨的重要影响, 应设立本地和区域双重酸雨控制标准和机制, 在控制本地源的基础上, 进一步实行区域联动控制酸雨污染的发生、发展; 鉴于经济布局和气象因素对酸雨污染的影响, 我国酸雨控制应在做好工业布局调整的基础上, 加快酸雨预报、预警等

[62]

模型的开发.

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浮颗粒物的大量削减将使酸雨的成因研究变得更加

. 从现有研究的成果来看, 我国酸雨主要有

以下成因:

首先, 本地排放的酸性气体如S O 2和NO x 是造成酸雨污染的重要原因. 如对于沿海酸雨较重的青岛市而言, 近代工业发展排放大量的致酸物质以及

海洋上天然排放的(CH 3) 2S 是形成酸雨的主要原因

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(责任编辑:孙彩萍)

    

第23卷 第5期2010年5月环 境 科 学 研 究Research of Envir on mental Sciences Vol . 23, No . 5M ay, 2010

中国酸雨研究现状

张新民, 柴发合

1

13

, 王淑兰, 孙新章, 韩 梅

121

1. 中国环境科学研究院, 北京 1000122. 中国21世纪议程管理中心, 北京 100038

摘要:中国酸雨区是继欧洲和北美之后的世界三大酸雨区之一, , 而及时总结酸雨研究现状是科学控制酸雨的重要基础. 综述了近年来中国酸雨的研究发展历程、结果. 结果表明:中国降水化学组成仍属硫酸型, 但正在向硫酸-硝酸混合型转变; , 北方酸雨区继续扩展; 强酸雨区范围为1994年以来最大, 但酸度有所减弱; , 年全国酸雨形势有所恶化. 最后对酸雨成因和控制对策进行了概述. 关键词:研究现状; 酸雨; 中国

中图分类号:X517   文献标志码::-6929(2010) 05-0527-06

R e sea rch s i d P rec i p ita ti o n i n C h i na

Z HANG Xin 2m in I Fa 2he , WANG Shu 2lan , S UN Xin 2zhang , HAN Mei

1. Chinese Research Acade my of Envir on mental Sciences, Beijing  100012, China 2. Ad m inistrative Center f or China πs Agenda 21, Beijing  100038, China

Abstract:The acid rain area in China is one of the three main acid areas in the world, al ong with Eur ope and North America . Scientific contr olling counter measures f or acid rain are very necessary in China, and ti m ely su mmarizing of the research p r ogress on acid rain is an i m portant knowledge base for acid rain polluti on contr ol . This article p r ovides an overvie w of most of the recent acid rain investigati ons in China, including the distributi on pattern characteristics, reas ons and contr ol strategies concerned with p reci p itati on in China, and the results for p reci p itati on . The maj or conclusi ons are as f oll ows:acid rain polluti on in China is still sulfur type with a trend t o sulfuric 2nitr ous m ixed type; the acid rain area in Southern China has had no obvi ous change, while that in Northern China is gr owing; the heavy acid rain area is the largest since 1994, but the acidity is weakened t o s ome degree; overall, in comparis on with p revi ous years, the acid rain situati on in 2008has deteri orated . I n additi on, the causes and contr ol strategies are discussed . Key words:research p r ogress; acid rain; China

1

1

1

2

1

  酸雨因其危害民众健康、腐蚀文物古迹、破坏生

态系统, 已成为当今世界上备受关注的重大环境问题之一. 改革开放以来我国经济快速发展, 城市膨胀致使大气污染突出表现为排放连片、传输叠加和相互影响的区域污染特征, 其中酸雨污染是重要的区域大气环境问题之一. 我国已经成为继欧洲、北美之后的第三大酸雨区. 根据有关研究结果, 1995年我国由于酸雨和S O 2污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失超过1100×10元,

收稿日期:2010-01-11   修订日期:2010-03-03

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973) 项目(2005CB422208) 作者简介:张新民(1976-) , 女, 河北丰宁人, 副研究员,

zhangx m@craes. org . cn .

8

[124]

已接近当年国民生产总值的2%, 成为制约我国经

济和社会发展的重要因素. 因此, 及时总结我国酸雨研究现状, 对治理和控制酸雨污染是非常必要和迫切的.

英国化学家S M I TH R A 在英格兰调查了酸沉降现象, 并在1872年出版的《A ir and Rain:the Beginnings of a Che m ical Cli m at ol ogy 》一书中叙述了世界工业发展先驱城市———曼彻斯特市郊区降水中

2-[5]

含有高浓度S O 4, 首次提出酸雨概念, 但当时并未引起足够的重视. 1972年瑞典政府把酸雨作为一个国际性的环境问题向人类环境会议提交了报[6]

告. 1975年第一次国际性酸雨和森林生态系统讨论会在美国举行, 该会议讨论了酸雨对地表、土壤、森林和植被的严重危害, 自此酸雨问题受到了普遍重视. 到20世纪40年代酸雨引起了各国学者的

3责任作者, 柴发合(1955-) , 男, 陕西大荔人, 研究员, 硕士, 博导, 主要从事大气环境管理与技术研究, chaifh@craes . org . cn

   528

环 境 科 学 研 究

[728]

第23卷

[21]

普遍关注并开展了研究

, 我国则自20世纪70年

输送模式, 初步计算了省区间和跨国的输送量.

代起开始研究酸雨污染.

2 酸雨空间分布特征

目前我国酸雨区主要分布在东北地区东南部、华北大部、西南和华南沿海地区及新疆北部地区, 大体呈东北—西南走向. 在欧、美、亚世界三大酸雨区

中, 我国的强酸雨区(pH

-2-

1 中国酸雨研究发展历程

20世纪70年末在我国长江以南部分地区出现

了酸雨

[9210]

, 自此大规模酸雨监测和研究在我国展

[1, 11213]

开. 为了查明我国酸雨污染的状况, 国家环境保护部门于1982年建立了全国酸雨监测网测网作用

[14215]

, 中国

气象局也于1989年建立了气象部门的全国酸雨监

. 这两大酸雨监测网为我国降雨化学研究

积累了大量数据, 对我国酸雨控制和研究起了重要

[16]

, [22]

[16]

. 与过去几年相

. , :①南方酸雨区范围

, 酸度则增减不一. 如武汉和黄山等

20世纪70年末我国在北京、, , 很严重

[17219]

南方地区的部分站点均出现了有酸雨系统观测以来的最低pH (年均值) , 即酸雨强度达近十几年来的最高值

[23]

. , , 而总体来看湖南省南部、贵州省中部、四. ②北方酸雨区继续扩展. 1994年后

, 着重对我国酸雨的形成机理与传输、数值模拟、控制方法及生态影响等方面进行研究. “七五”酸雨攻关课题主要针对酸雨污染相对严重的西南和华南地区开展了酸雨形成机理与传输、控制方法以及生态影响等方面的研究. “八五”期间酸雨的研究区域扩展到东部沿海及华中地区, 并以青岛和厦门等地为典型案例, 研究其与内陆重酸雨区酸雨的成因、来源, 以及致酸物质的输入和输出的关系

[13]

川省东北部、广西自治区西北部等地区酸雨污染又有所减轻

[24]

在北方出现的几个小块酸雨区呈现连片趋势, 2003─2005年, 北京市、天津市及河南省部分地区

的酸雨频率增加到20%, 甚至高达50%以上, 泰山和青岛站酸雨频率均在60%以上值

[23]

[25]

, 部分省市站

点的酸雨频率和强酸雨频率达近15a 来的最高

. ③强酸雨区范围为1994年以来最大, 但酸

. “九五”期间开展了“S O 2污染控制区

度有所减弱. 2008年, 我国强酸雨区范围为1994年以来最大, 并明显向北扩展; 强酸雨区降水酸度整体上有所减弱, 但局部地区降水酸度出现增强, 如2007年北京、山西、河南、安徽和山东等部分省、直

和酸雨控制区(简称两控区) 划分方案”的研究. 制定了“两控区”方案, 在北方设置S O 2污染控制区, 在南方设置酸雨控制区. 此外, 为了控制我国大气S O 2污染和酸雨不断恶化的趋势, 1998年1月国务

辖市站点的酸雨和强酸雨频率达近15a 来的最高值

[23]

院正式批准了“两控区”方案. “两控区”涉及27个省、自治区、直辖市, 面积达109×10k m , 占国土面积的1114%, 其中酸雨控制区为80×10k m , 占国土面积的814%, S O 2污染控制区为29×10km , 占国土面积的3. 0%.该方案的实施对抑制我国酸雨污染起到了重要作用. “十一五”期间科学技术部还设立“中国酸雨沉降机制、输送态势及调控原理”的“973”项目, 重点研究酸性物质在中国复杂排放条件和大气环境下的形成机制及输送沉降规律, 典型生态系统对酸沉降的响应机制、过程及特征, 以及酸沉降控制的综合指标体系及调控原理等问题. 通过上述研究建立了我国酸沉降控制技术评价与筛选的原则、方法和指标体系, 以及基于硫沉降临界负荷的控制规划和对策

[20]

4

2

4

2

4

2

. 2004─2007年, 全国年均酸雨日数、酸雨量Π

[23]

总降水量的值逐年上升, 增幅较为明显恶化.

211 时间演变

. ④总体

来看, 与过去几年相比, 2008年全国酸雨形势有所

我国酸雨大致经历了2个阶段:①20世纪80年代至90年代中期为第一阶段, 是酸雨的急剧发展期; ②20世纪90年代中后期到21世纪初为第二阶

段, 降水年均pH 在不同地区有升有降, 总体进入相对稳定期, 但酸雨形式仍不乐观南、华南以及东南沿海一带

[27]

[14, 26]

. 20世纪80

年代我国降水年均pH 小于516的地区主要在西

. 20世纪90年代以

; 在大气污染物输送过程的研究

来, 酸雨区面积有所扩大, 其中以南昌和长沙等城市为中心的华中酸雨区污染水平超过了西南酸雨区; 西南酸雨区虽然酸雨强度有所缓和, 但仍维持较严

方面也积累了一定经验和理论基础, 开发了硫化物

第5期张新民等:中国酸雨研究现状

   529

重的水平; 华南酸雨区主要分布在珠江三角洲及广西自治区的东部地区, 污染格局总体变化不大; 华东酸雨区包括长江中下游地区以南至厦门的沿海地区, 小尺度上的污染格局有所波动

[28]

为44%.浙江省酸雨污染冬季最严重, 夏季最轻. 浙北的临安、杭州、绍兴, 浙东南的舟山、台州、温州等经济发达地区是该省酸雨污染较重的地区, 浙西南的衢州、丽水、云和等经济相对落后的地区酸雨污染较轻

[33]

. 总体而言,

目前中国降水年均pH 小于516的面积约占国土面积的40%, 长江中下游以南地区至少50%以上的面积降水年均pH 小于415, 为酸雨重污染区.

就全国酸雨强度而言, 1993─1998年为最强. 1998年全国实行“两控区”政策以后, 1999─2002

. 宋晓东等

[34]

基于浙江省1992和2002年

的酸雨监测数据, 并利用RA I N S -ASI A 模型模拟了1990─2030. 结果表明:浙

; 2; , 将维持在较为恒定的水平上, 并.

江苏省南部的东山—无锡和吕泗为2个重酸雨区中心, 其酸雨频率均在90%以上, 降水年均pH

年酸雨强度有所降低, 而2003─2007年重又加强, 全国年均酸雨日数、酸雨量Π总降水量值逐年上升且增幅较为明显, 在2006年达到了19931998的平均水平

[25, 29]

, 2007年全国1993. 与2007

年相比, 2008

[22]

都有发生, 秋、冬、春季酸雨频率达75%以上, 夏季略低, 为65%, 年均酸雨频率为7213%.南部地区的区域性强酸雨过程主要发生在冬、春两季, 占全年

.

[29]

212 区域变化

赵艳霞等对中国气象局全国酸雨监测网80区域性强酸雨过程的73%

[35]

.

多个酸雨观测站的1993─2006年观测数据进行了研究, 认为我国主要酸雨区分布在长江以南的广大地区, 其中以重庆、湖南、江西和广东等省、直辖市酸雨污染最为严重; 另外, 北方地区也存在范围不小的酸雨区, 主要分布在京津冀、河南省和山东省的部分地区. 从全国范围来看, 近14a 我国酸雨区总体上呈范围扩大、强度稍有减弱的趋势. 其中, 北方酸雨区范围扩大明显, 且酸雨强度增强趋势明显; 南方酸雨区范围基本保持不变, 但酸雨污染重灾区由西南地区逐步转移至华中和华南中部地区. 21211 南方地区

安徽省马鞍山市2007年降水年均pH 为4190, 酸雨频率为6515%; 降水酸度和酸雨频率有明显的季节性, 夏季降水酸度弱, 冬、春季降水酸度强, 且酸雨频率较高

[36]

. 此外, 安徽省铜陵市酸雨污染也较

为严重, 2000─2005年降水年均pH 为4146~4192,

均在酸雨临界值(pH 为516) 以下; 酸雨频率在4414%~6115%之间, 基本上一半的降水属于酸

[37]

.

[38]

湖北省2007年降水年均pH 为4147, 酸雨频率为7115%

. 1992─2005年闽西北邵武市的降水

年均pH 为4107~5111, 全部呈酸性; 酸雨频率介于25%~100%之间, 其中1992─2000年邵武市的酸

唐信英等

[30]

对四川省10个酸雨观测站点2007

年的数据研究发现, 该省酸雨污染较重, 月均pH 为4158~5133, 川中、东、南部酸雨污染重于川西北地

雨频率总体呈下降趋势, 自2001年起酸雨频率逐渐增加, 2005年达到100%; 冬、春两季酸雨污染较重

[39]

区. 2008年四川省酸雨频率平均值为3916%, 比2005年(2813%) 增加近1113%.2008年四川省降水中离子组成、离子浓度排序与2005年相比变化不大, 但降水离子总量呈上升趋势. 降水S O 4浓度占离子总量的比重最大, S O 4硫酸型污染

[31]

2-2-

.

21212 北方地区

2003─2007年北京地区降水pH 为3148~7190, 年均pH 逐年下降, 酸雨污染从南到北呈加重

ΠNO 3

-

>3, 酸雨仍为趋势. 酸雨频率为4513%, 强酸雨频率为2012%.酸雨、强酸雨主要集中在夏、秋季

[40]

. 以重庆市为例, 其主城区1993─

[32]

.

2007年酸雨的年均pH 介于318~415之间, 各季的2007年吉林省酸雨有加重趋势, 近九成的酸雨

酸雨频率基本在80%以上, 并有增大趋势. 出现在东部地区, 且强酸雨也都出现在东部地区, 其中蛟河和二道两站酸雨频率较高, 分别为6016%和6316%; 6─8月是吉林省中、西部地区酸雨的主要

2007年浙江省酸雨频率在33%~99%之间, 平

均值为76%, 强酸雨频率在6%~95%之间, 平均值

   530

环 境 科 学 研 究

[41]

第23卷

发生时段, 东部地区各月差别不明显.

2008年辽宁省降水pH 为3155~10127, 全年共

出现强酸雨27次, 占监测次数的211%.大部分地区降水呈中性, 酸雨主要分布在大连、丹东和阜新3个地区, 其中大连酸雨最严重, 酸雨频率为3012%.从时间上看, 6─9月出现酸雨频率最高, 达10%以上, 而强酸雨没有明显的时间分布阶段等

[43]

[42]

相对落后地区(如衢州、丽水、云和等) 的酸雨污染

[33][38][53][32][37]

较轻. 此外, 湖南、广州、重庆和安徽等省、直辖市也有相应报道.

其次, 区域输送是造成区域酸雨加重的主要原因. 王文兴等的研究发现, 中国东部和东南部沿海地区的酸雨来源比较复杂. 冬、春季不仅受西部大陆的影响, . 在南方重酸雨区, , 主要来源于华南; 其酸雨污染不仅与气象条件

[56]

. 此外在华

[54][57]

北地区、四川地区的许多研究均表明, 污染物区域传输对酸雨的重要影响.

此外, 由于酸雨的形成是复杂的大气化学过程, 受影响因素较多. 局地云下降水对酸性物质的洗[58][59][30]脱、酸性TSP 、特殊的地形特征、经济布局以及气象条件影响.

[35, 39, 52, 56]

[54255]

[50]

. 柴发合

于2007年2月─2008年1月在辽宁省辽中县

水文监测站进行了降水化学特征观测, 观测期间降水pH 为314~811, 降水量加权均值为4179, 整体呈酸性.

1991─2008年新疆城市降水年均降低, 与和田两市变化较小. pH 大部分在610; 南疆城市降水年均pH 10附近波动, 变幅小于北疆城市

[44]

.

1992─1995年河南省酸雨污染呈减弱趋势, 1998─2006年酸雨污染则呈加强趋势. 从酸雨面积

等对酸雨的形成均有重要

上看, 1992─2006年河南省酸雨区域由南到北逐渐由大变小, 2000年出现pH 低值, 尔后由南到北、由西到东酸雨区域再度迅速变大, 2006年酸雨明显加重

[45]

4 控制对策

酸雨污染控制是一个复杂的控制过程, 不能单

纯地依靠控制本地的S O 2排放量. 如北京市湿沉降中的硫组分来自本地污染源排放的S O 2和远距离输送, 但削减本地S O 2排放量, 湿沉降污染并未减轻

[60]

.

3 成因研究

从中国酸雨与区域S O 2排放量的变化一致性, 以及大气成分区域本底站降水中S O 4和NO 3浓度上升的事实来看, 酸雨污染主要是来源于工业S O 2和NO x 等酸性物质的排放

-[29, 46]

2--

; 长沙市控制S O 2排放后, 发现酸雨中S O 4

-[61]

2-

浓度下降, 而NO 3浓度上升. 该现象表明NO x 控制有待进一步加强

. 鉴于近年来NO x 的排放量和

. 近些年许多大

; 然而就S O 2

中城市随着机动车保有量的急剧增加, 其排放的NO x 使酸雨中NO 3浓度逐步增大

[47248]

而言, 大气中的S O 2含量与酸雨的发生及其酸度并不完全呈正相关复杂

[51]

[17, 49250]

. 另外, 由于大气中碱性悬

酸性细颗粒物浓度上升, 大气中对酸雨具有中和作

用的碱性颗粒物浓度逐年下降, 且“两控区”以外区域酸雨增加迅速等现象, 我国应实行S O 2和NO x 多物种协同控制; 鉴于本地排放及区域传输对酸雨的重要影响, 应设立本地和区域双重酸雨控制标准和机制, 在控制本地源的基础上, 进一步实行区域联动控制酸雨污染的发生、发展; 鉴于经济布局和气象因素对酸雨污染的影响, 我国酸雨控制应在做好工业布局调整的基础上, 加快酸雨预报、预警等

[62]

模型的开发.

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首先, 本地排放的酸性气体如S O 2和NO x 是造成酸雨污染的重要原因. 如对于沿海酸雨较重的青岛市而言, 近代工业发展排放大量的致酸物质以及

海洋上天然排放的(CH 3) 2S 是形成酸雨的主要原因

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(责任编辑:孙彩萍)

    


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