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1、上海近期酸雨变化特征及其化学组分分析上海近期酸雨变化特征及其化学组分分析 第2O卷第5期 环境科学研究 ResearchofEnvironmentalSciences 上海近期酸雨变化特征及其化学组分分析 沙晨燕,何文珊,童春富,陆健健 华东师范大学河口海岸科学研究院,上海200062 摘要:依据上海1983-2004年的酸雨监测资料,对该地区酸雨的变化特征,离子化学组成进行了分析.结果表明:上海降水酸 度呈波动性变化,特别是1997-2004年酸雨污染趋势加剧.对降水中离子含量的分析可知,酸雨主要为硫酸型和硝酸型.灰色 关联度分析表明:降水pH与降水中碱性阳离子的关联序为Na>NH,&
2、gt;Ca2>K>Mg2;pH与酸性阴离子关联序为 C1一>NO3一>S04一>F一.反映出上海降水的离子化学组成受海洋源影响较大.结果还表明,上海酸雨逐步由硫酸型转为硫 酸型和硝酸型并重. 关键词:酸雨;灰色相关分析;离子;上海 中图分类号:X517文献标识码:A文章编号:10016929(2007)05003104 AnalysisOntheVadatiOnOfAcidityandChemicalCompositionsofRainwaterin Shanghai SHAChen?yan,HEWenshan,TONGChun-fu,LUJian?jian In
3、stituteofEstuarineandCoastalResearch,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China Abstract:ThevariationofacidityandchemicalcompositionsofrainwaterinShanghaiareawasanalyzed,basedonthelocalacidrain monitoringdatafrom1983to2004.Theresultsindicatedthattheacidityofrainwatershowedsomefluctuation,butthea
4、nnualaveragevalueof rainacidityandfrequencygotworsefrom1997to2004.TheconcentrationsofionsshowthatSO4一andNO3一playnearlytheSamerolesin theacidrainformation.Niogenoxidesarebecomingthemoreimportantpollutantsinacidrain.Greycorrelationanalysisindicatesthatthe correlativesequenceofthepHwithalkalicationsinr
5、ainwaterisNa>NH4>Ca2>K>Mg2andthatofpHwithacidicanionsin rainwaterisC1一>NO3一>S04卜>F一.Thegeographicalfactorshavegreateffectontheformingprocessofacidrain.Theresultsalsoshow thattheacidraninShanghaihaschangedfromsulfuricacidraintypetosulfuricandnitricacidraincomplextype. Keywords:ac
6、idrain;greycorrelationanalysis;ion;Shanghai 随着工业化程度的不断提高,矿物燃料的大量 使用,排放到大气中的sO:和NO不断增加,导致酸 雨频率,强度以及影响范围持续增加剖.我国是继 欧洲,北美之后的第三大酸雨区.长江以南各省是我 国酸雨的主要分布区.由于酸雨对生态系统的危 害性,其已成为严重威胁世界环境的十大问题之 一 . 20世纪90年代以来上海进行了大规模的产 业结构和工业布局的调整,以降低和预防酸雨的危 害.目前相关研究主要集中在上海的酸雨类型和出 现频率川,而对酸雨化学组成及其与污染源的关 系研究尚不多见.笔者根据上海近20年酸雨监测资 收稿
7、日期:20070104修订日期:200702,25 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2002CB412406); 国家自然科学基金资助项目(40506029) 作者简介:沙晨燕(1983一),女,上海人,硕士研究生, shaehenyan001yahoo.con1.?. *责任作者,jjlusklec.ecnu.edu.en 料,分析上海酸雨变化特征及化学组成. 1研究方法 1.1数据来源 数据选自1983-2004年上海环境公报公布 的S02,NO2,NO浓度和降水数据,降水数据包括 pH,酸雨频率和降水中各离子浓度.这些数据来自 上海市22处降水监控点和23处大气监控点每
8、年各 6000多个数据的汇总. 1.2计算方法 pH取平均值;降水中离子浓度按雨量加权法计 算,取平均值;酸雨频率为实测pH<5.6的降水样品 个数占总个数比例,%1引. 1.3t检验 采用成对样品均值分析t检验法对相邻年份降 水离子进行检验.根据配对样本对两总体均值的显 着性差异进行推断,如果P值小于0.05,则表示差 32环境科学研究第2o卷 异显着. 1.4灰色关联度分析 灰色关联度分析是以因素之间发展趋势的相似 或相异程度来衡量因素问关联程度的方法.因此,灰 色关联度分析可对系统发展变化态势提供量化的度 量,非常适合动态过程分析.降水酸度随pH升高 而减小,为使pH测度与酸度变化
9、趋势一致,笔者对 数据进行变换,使pH=7一pH.灰色关联度分析的 步骤包括:?原始数据预处理,初值化变换= /X;?确定母序列.与子序列X;?计算每个 时刻点上母序列与各子序列差的绝对值(t)= I(t)一X(t)I;?取差值绝对值中的最大值 (A)与最小值(A);?求取各时刻点上母序列 . 与各子序列的关联系数AL.(z); ?求关联度y.=?.(t/)?.一J=l 2结果与讨论 2.1上海酸雨污染的年际变化 由图1可知,上海地区降水pH在4.8,5.8变 化.1983-2004年酸雨污染分3个阶段:?1983 1992年,降水pH虽有波动,但总体呈下降趋势,均 值为5.1;酸雨频率也呈下
10、降趋势.?19921997 年,酸雨污染减轻,降水pH由1992年的4.82上升 到1997年的5.72;同时酸雨频率由1992年的 28.1%下降到1997年的11%.?1997-2004年,酸 雨污染加重,降水pH由1997年的5.72下降到2004 年的4.92,而酸雨频率由1997年的11%上升至 2004年的32.7%.据上海环境公报数据显示,从 整体水平上看,虽然上海地区大气中年均l0(SO)持 续降低,但,9(NO)却持续增加,所以防治酸雨污染 不仅要削减SO:,更要注意控制NO的污染.此外, 还应考虑到区域性酸雨污染问题,因为酸雨污染可 能不仅与局域性污染,还有可能与区域性污染
11、相关. 2.2酸雨化学组成及其变化 2.2.1化学组成 1990-2004年上海酸性降水离子年均浓度见 表1.由表1可知,阴离子浓度依次为C(S04一)> C(C1一)>C(NO一)>C(F一),其中SO一所占比例 最大;阳离子的浓度依次为C(NH)>C(Ca)> 图11983-2004年上海酸雨pH的年际变化 Fig.1VariationofpHfrom1983to2004inShanghai 碍 鬓 窿 锚 表1上海1990-2004年降水的化学组成 Table1Analysisonchemicalcompositionofprecipitationfrom1
12、990to2004inShanghaibtmol/L 555555555444 =厶 第5期沙晨燕等:上海近期酸雨变化特征及其化学组分分析33 c(Na)>c(K)>c(Mg2),其中NH4所占比例最 大,其次是ca2.由于上海降雨受海洋影响,c(C1一) 和c(Na)较高.(c(NH4)+c(ca2)/(c(SO)+ c(NO一)为影响降水酸度的主要阴阳离子比例,并 且该比值与pH负相关,上海的比值为1.02,1.64, 大于北方和西南地区(分别为0.4,0.7和1). 采用成对样品均值分析t检验法对1990-2004 年的降水离子进行成对检验,结果见表2.由表2可 知,15年年
13、平均降水离子的整体水平比较稳定,仅 20世纪90年代初与2003年的降水离子波动较大. 表2上海1990-2004年的降水离子t检验结果 Table2Thettestonchemicalcompositionofprecipitation from1990to2004inShanghai 2.2.2化学成分变化趋势 降水c(S04)/c(NO一),c(Cl,)/c(Na)和 c(Ca)/c(NHd)是分析酸雨的重要数据,上述比 值在上海1990-2004年的变化趋势见图2,3.由图2 可知,c(SO)/c(NO,)由1990年的5.4l下降到 2004年的1.86,这主要是由于能源结构及燃烧方
14、式 的改变,使SO2得到有效控制,其对降水的致酸作用 逐渐下降.另外,随着交通流量的不断加大,汽车尾 气污染日益加重,致使NO贡献率升高,这表明上 海地区酸雨由煤烟型污染转化为石油型和煤烟型并 重的复合污染. 由图3可知,c(cr)/c(Na)波动较大,但总体 呈下降趋势,近几年来趋于稳定.降水中cr和Na 主要来源于海洋,若输运过程中未受外界影响,其当 图2降水中c(S04)/c(NO一)年际变化 Fig.2Thechangeofc(SO4一)/c(N一) valueinrainwater 量比值应为1,上海c(Cl一)/c(Na)为0.80, 1.96,但近几年来趋近于1,说明其在输运过程
15、中受 化工,有色金属冶金等工业生产废气中cl和EC 等污染物作用减少,主要受海洋源的影响.c(Ca)/ c(NH4)下降趋势明显,其比值15年中大部分小于 1,表明对降水中酸性物质的中和作用中,NH所占 比例增大.由于实施城市综合整治,地面扬尘减少, 表现于尘粒中的Ca2对酸的中和作用逐渐减小,而 NH4的中和作用加大. 图3降水中c(Cr),c(Na), c(Ca2)Ic(NH4)年际变化 Fig.3Thechangeofc(Cl一)/c(Na), c(Ca)/c(NH4)inrainwater 2.3降水离子灰色关联度分析 对1990-2004年上海降水化学组成和年均pH 进行关联度分析,
16、结果见表3.由表3可知,pH与碱 性阳离子关联序是Na>NH4>Ca2>K> Mg2;pH与酸性阴离子关联序是C1一>NO一> SO4>F一.上海地区降水酸度与Na和cl一的关 联度最大,即海洋源对上海降水中离子成分有重要 影响;其次是NH4,NO一和SO,即NH4对上海 降水酸度的中和作用较大,NO一和sO对酸雨的 贡献率也不容忽视. 34环境科学研究第2O卷 3结论与建议 a.上海降水pH为4.8,5.8,虽然该地区酸雨 污染有所减轻,但1997-2004年又呈恶化趋势.防 治酸雨污染不仅要削减SO,更要注意控制NO.此 外,还应考虑到区域性酸雨污
17、染问题,区域性的酸雨 防治也不容忽视. b.上海酸雨由硫酸型转变为硫酸型和硝酸型 并重,说明该地区目前大气污染属煤烟型和石油型 的复合型污染.sO排放以工业源为主,应大力发展 脱硫技术;NO排放除了工业源外,主要来源于机动 车尾气排放,应加强对机动车尾气排放管理与控制. 降水中的Na和cl一与pH的关联度最大,说 明上海降水中离子成分受海洋源的影响较大. NH4,NO.一和SO4一与pH的关联度其次,说明 NH对上海降水酸度的中和作用较大,也进一步说 明上海酸雨逐步转变为硫酸型和硝酸型并重. 致谢:感谢江研因先生提供上海地区历年酸雨相关资料. 参考文献: 1GallowayJN.Aciddep
18、ositionperspectivesintimeandspaceJ. WaterAirPollut,1995,85:15-24. 2GallowayJN,LikensGE,EdgertonES.Acidprecipitationinthe NortheasternUnitedStates:pHandacidityJ.Sci,1976,194:722- 724. 3LarssenT,SeipaHM,SembA,eta1.Aciddepositionanditsefiects inChina:anoverviewlJJ.EnvironSciPollut,1999,2:9-24. 齐立文,王文兴.
19、我国低纬度,亚热带地区的降水化学及雨 水酸化趋势分析J.环境科学研究,1995,8(1):12.20. 王文兴,丁国安.中国降水酸度和离子浓度的时空分布J. 145.286.3加与减（三）2 P81-83环境科学研究,1997,10(2):1-7. 对圆的定义的理解：圆是一条封闭曲线，不是圆面；冯宗炜.中国酸雨对陆地生态系统的影响和防治对策J. 中国工程科学,2000,2(9):5-11. 经过同一直线上的三点不能作圆.温达志,周国逸,孔国辉.南亚热带酸雨地区陆地生态系统 植被,土壤与地表水现状的研究J.生态学杂志,2000,19 推论2:直径所对的圆周角是直角；90的圆周角所对的弦是直径；(
20、5):11-18. 同心圆：圆心相同，半径不等的两个圆叫做同心圆。WinstanleyD,LackeyRT,WarniekWL,eta1.Acidrain:science andpolicymaking【Jj.EnvironSciPollut,1998,1:51-57. 邓焕广,陈振楼,姚春霞.上海酸雨变化及对策J云南地 理环境研究2004,16(2):29.32. 许群,张文,彭惠琪,等.19981999年上海地区酸雨状况监 测研究J.中国环境监测,2006,16(6):5-7. 江研因,王素芸.上海地区酸雨趋势及其影响对策研究J. 145.286.3加与减（三）2 P81-83上海环境科学
21、,1992,11(1):2426. 范元中.江苏省酸雨污染十五年趋势分析J.环境科学与 tanA不表示“tan”乘以“A”；技术,2005,28(增刊):53.54. 135.215.27加与减（三）4 P75-80徐建华.现代地理学中的数学方法M.第2版.北京:高等 6 确定圆的条件:教育出版社,2002:338.342. 1.概念：一般地，若两个变量x，y之间对应关系可以表示成(、b、c是常数,0)的形式，则称y是x的二次函数。自变量x的取值范围是全体实数。在写二次函数的关系式时，一定要寻找两个变量之间的等量关系，列出相应的函数关系式，并确定自变量的取值范围。梅自良,刘仲秋,刘丽,等.成都市酸雨变化及降雨化学组分 分析J.四川I环境,2005,24(3):5255. 杨乐芬,周光益,于彬,等.广州市酸雨成分及其相关分析 J.生态科学,2005,24(3):243.257 涂俊.南京市降水化学成分特征及变化趋势J.上海环境 科学,1999,18(10):451-453. (责任编辑:孙彩萍) 1一J一1一JJ一一J, 456789O23456 r一:Lr一LrLr,Lllll:,