2006—2020年上海市闵行区大气降水化学特征及来源分析

2022-12-05 05:18黎彬黄俊梅
环境监控与预警 2022年6期
关键词:闵行区酸雨酸性

黎彬,黄俊梅

(上海市闵行区环境监测站,上海 201199)

大气降水的化学组成受自然过程和人类活动的共同影响,是进入水滴的气态和颗粒物质共同作用的结果[1-2],其化学组分、pH值和电导率(EC)等化学特征能间接反映大气污染的性质、程度,通过对污染组分的来源和酸性降水成因进行分析,为制定控制措施提供有力的科学依据[3-6],因此受到国内外学者的广泛关注。国际上对大气降水化学组分的研究始于19世纪40年代,而我国则始于20世纪70年代末。目前,国内学者对大气降水的研究已经在全国各地区开展,并取得了一些进展[2,7-9]。据2020年《中国环境状况公报》所发布数据,我国酸雨主要分布在长江以南—云贵高原以东地区,主要包括浙江、上海的大部分地区、福建北部、江西中部、湖南中东部、广东中部、广西南部和重庆南部[10]。我国长三角区域大气降水化学组分的研究一直是热点内容,但对10年以上时间跨度降水特征的分析较少。现利用2006—2020年上海市闵行区降水监测数据,对降水pH值及EC、化学特征和来源进行了初步分析,以期为当地政府治理酸雨提供指导和帮助,为大气污染防治提供科学参考。

1 研究区概况

上海市闵行区地处长江三角洲东南前沿,位于整个上海市地域腹部和版图中心,是上海市主要对外交通枢纽,主要工业基地、科技及航天新区,属北亚热带海洋性季风气候,冬季受西伯利亚冷高压控制,盛行西北风,寒冷干燥,夏季在西太平洋副热带高压控制下,多东南风,暖热湿润,春季是季风的转变期,多低温阴雨天气。

2 研究方法

2.1 采样点位

样品采集点位选取长期监测且具有代表性的闵行区大气降水监测点(31°6′56″N,121°21′58″E),距地面约15 m,采样器距楼顶的距离为1.2 m,周围主要为住宅区和交通道路,没有明显的局地污染源。

2.2 样品采集与分析

2.3 数据处理方法

降水pH值、EC和降水离子浓度均按照降水量加权平均计算。数据运用SPSS 26.0进行相关性分析。

3 结果与讨论

3.1 降水pH值和EC

3.1.1 降水pH值和EC年变化分析

大气降水pH值是反映区域降水化学特征的综合性指标。2006—2020年闵行区大气降水pH值及酸雨频率变化趋势见图1。

图1 大气降水pH值及酸雨频率变化趋势

由图1可见,大气降水pH值范围为4.41~5.19,年平均pH值均<5.6,属酸性降水,同时pH值表现出明显上升的趋势,与上海地区大气降水的pH值变化趋势一致。艾东升等[20]研究了2009—2010年上海市降水年平均pH值为4.35;邓黄月[21]研究了2014—2015年上海市降水年平均pH值为4.81;张峦[22]研究了2017—2018年上海地区大气降水pH值为5.52。按照大气降水化学特性的分类方法[23],由“十一五”初期的强酸性降水(pH值<4.50)逐步转为“十三五”后期的轻度酸性降水(5.00≤pH值<5.60)。酸雨频率从2006年的88.9%,先升后降,2010年达到峰值(98.9%),到2020年下降至55.4%,整体表现为下降的趋势。从酸雨频率分布来看,特强酸性降水(pH值<4.00)频率从2006年的酸雨偶发(3.7%)[24]逐步降低,至2016年完全消除;强酸性降水频率基本由酸雨多发到偶发,呈逐步下降的趋势,酸雨状况有明显改善。

图2 大气降水EC及离子总量变化趋势

3.1.2 季节变化分析

将3—5月、6—8月、9—11月、12月至次年2月划分春、夏、秋、冬四季。从季节分布上看(表1),闵行区大气降水的pH值夏季最高(4.82),秋季次之(4.78),冬、春季基本持平(分别为4.63和4.64),而酸雨频率则表现相反。EC值在春季最高(2.83 mS/m),冬季次之(2.76 mS/m),夏季最低(2.00 mS/m),离子总量冬季最高(288.1 μeq/L),春季次之(242.3 μeq/L),夏季最低(167.1 μeq/L),与前人对上海浦东新区[29]和宝山区[27]的研究结果一致。这与该区域亚热带海洋性季风气候特征有一定关系[14,30],夏、秋季受温暖湿润的东南季风的影响,较大降雨量对酸性物质的稀释作用较强,同时该季节风速大,大气稳定度较弱,有利于各种污染物扩散;冬季降水较少,大气层结稳定,逆温频率明显增加,不利于空气污染物扩散,湿清除效果也不好,且沙尘天气往往出现在春、冬季,春季的到来,天气变暖,人类活动加强可能对大气环境造成一定影响。

表1 大气降水pH值、酸雨频率、EC、总离子当量浓度和平均降水量季节变化趋势

3.2 降水离子化学组成特征分析

3.2.1 离子浓度变化趋势

图3 大气降水中各离子浓度占比变化

图4 大气降水中主要离子浓度变化趋势

图5 大气降水中与大气中ρ(SO2)/ρ(NO2)变化趋势

3.2.3 因子分析和相关性分析

为了研究降水中离子之间的潜在联系,探讨其来源机制,对大气降水中主要离子组分做了主因子分析和相关性分析,见表2。

表2 大气降水中主要离子的因子分析

表3 大气降水中各离子相关系数①

4 结论

(1)2006—2020年闵行区大气降水pH值范围在4.41~5.19,属酸性降水;酸雨频率为55.4%~98.9%,呈下降趋势,酸雨状况有明显改善。EC变化范围为1.26~3.67 mS/m,平均值为2.32 mS/m;总离子当量浓度范围为129.22~349.87 μeq/L,均呈下降趋势。夏季降水量大,平均pH值最高,酸雨发生频率、EC和总离子浓度最低;冬季降水量较少,平均pH值最低,总离子浓度最高。

猜你喜欢
闵行区酸雨酸性
上海市闵行区七宝实验小学
论证NO3-在酸性条件下的氧化性
衢州市酸雨时间变化特征及降水对其影响分析
近25 a杭州市酸雨变化特征分析
柠檬是酸性食物吗
2017年闵行区“四季风·人文美·修身行”市民修身行动计划
2017年闵行区“四季风·人文美·修身行”市区修身行动计划
2017年闵行区“四季风·人文美·修身行”市民修身行动计划
嗜酸性脂膜炎1例与相关文献浅析
嗜酸性粒细胞增多综合征的治疗进展