重慶酸雨的成因分析

存在的問題及研究現(xiàn)狀隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，一些環(huán)境問題正在累積，包括防雨。根據(jù)常規(guī)定義,酸雨是指pH值<5.6的大氣降水。酸雨往往危害自然環(huán)境,影響人類健康。重慶是一個(gè)老牌重工業(yè)城市,多年來一直受酸雨困擾。重慶是我國的四大直轄市之一,西南地區(qū)的政治和經(jīng)濟(jì)中心,三峽庫區(qū)主體部分也位于重慶。因此,重慶酸雨問題一直廣受關(guān)注,出現(xiàn)了不少相關(guān)的研究,并取得一系列成果。但迄今為止,對(duì)這些研究成果的總結(jié)較少,歸納已有的研究成果并發(fā)現(xiàn)其中的不足,對(duì)于重慶酸雨研究工作的進(jìn)一步開展具有重要意義,有利于三峽庫區(qū)的生態(tài)安全以及重慶地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。1現(xiàn)有研究1.1降水的ph值和季節(jié)分布降水pH值及酸雨頻率是衡量酸雨污染程度的重要指標(biāo),有學(xué)者從時(shí)空角度研究酸雨,對(duì)不同地理空間尺度及不同時(shí)段的酸雨頻率和降水pH進(jìn)行綜合分析,一定程度上揭示了重慶酸雨的時(shí)空分布規(guī)律,并進(jìn)一步進(jìn)行各年份、季節(jié)、月和各地區(qū)間的比較,從而得出酸雨的時(shí)空變化趨勢(shì)。如,張勇對(duì)“十五”期間重慶市酸雨時(shí)空變化、分布進(jìn)行了分析,認(rèn)為:除2003年,“十五”期間重慶市降水pH值逐年下降,酸雨頻率逐年上升(圖1),重慶酸雨污染逐漸加重,重慶市酸雨污染存在季節(jié)性(圖2),夏季(6-9月,7月除外)降水的pH均值較低,酸雨頻率較高,冬季(1-2月和11-12月)降水的pH均值較高,酸雨頻率較低(1月除外)。周百興給出了重慶81-94年的酸雨?duì)顩r,認(rèn)為降水中污染組分的濃度冷季升高,暖季降低,地域分布是以城市為中心,向外遞減。徐龍君等分析了96-02年酸雨的月、年變化趨勢(shì),認(rèn)為該時(shí)段重慶酸雨污染狀況有所緩解;何澤能分析了重慶市近15年的酸雨變化趨勢(shì),認(rèn)為年降水pH值基本呈遞增趨勢(shì),而酸雨頻率較高;何澤能分析了重慶區(qū)域各季節(jié)的酸雨?duì)顩r,認(rèn)為:04-07這一時(shí)間段,重慶市大部分地區(qū)存在酸雨現(xiàn)象,局部地區(qū)嚴(yán)重,另外重慶秋、冬季出現(xiàn)強(qiáng)酸雨的頻率偏高于春、夏季,秋、冬季的pH值低于春、夏季。(1)時(shí)間上:20世紀(jì)80年至90年代重慶仍然是中國酸雨污染最嚴(yán)重的地區(qū);20世紀(jì)90年代至2000年,重慶酸雨有所緩和,但仍維持較嚴(yán)重的水平;2000年以后,重慶的酸雨變化不穩(wěn)定,總體呈逐漸加重趨勢(shì)。據(jù)表1,80年代初至2005年,酸雨頻率從70%降至40%左右,而近幾年酸雨頻率卻增加到84.05%;從80年代初至2005年,pH均值從4.09變動(dòng)到4.30到4.84,而近幾年減小到4.07。這說明從80年代初至2005年,pH酸雨情況呈減輕趨勢(shì),但2005年以后酸雨pH減小,酸雨頻率增大,這說明近年來酸雨又加重了。重慶酸雨隨季節(jié)變化,總體來看秋冬季比春夏季嚴(yán)重。(2)空間上:重慶各區(qū)域都存在酸雨現(xiàn)象,東北部和東南部的酸雨pH要高于西部和中部,主城區(qū)的酸雨向周圍地區(qū)呈減小趨勢(shì)。1.2重慶酸雨成因許多研究對(duì)重慶酸雨成因進(jìn)行了探討,可歸納為:1.2.1自然硫酸雨,降壓水,保壓高能源結(jié)構(gòu)是重慶酸雨形成的根本原因。重慶的酸雨屬硫酸型酸雨,重慶降水組分中,硫酸根離子占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。重慶以原煤為主要燃料的能源結(jié)構(gòu),原煤中的含硫量較高,燃燒釋放大量二氧化硫進(jìn)入空氣,為酸雨形成提供致酸源。1.2.1酸雨的成因普遍認(rèn)為地形條件和氣象因素是重慶酸雨的成因。重慶處四川盆地東部,常年平均風(fēng)速較小,大氣穩(wěn)定,逆溫天氣多,致使近地面污染物難以向外擴(kuò)散。1.2.3汽車的耗油1.3環(huán)境生態(tài)保護(hù)酸雨直接降至土壤表面或滲入地下,可導(dǎo)致土壤酸化。孟小星等對(duì)重慶南山、縉云山進(jìn)行土壤采樣研究,發(fā)現(xiàn)采樣點(diǎn)土壤對(duì)酸雨的緩沖能力差,土壤為強(qiáng)酸性。酸雨是造成森林衰亡的主要原因。酸雨直接降至植物表面,影響農(nóng)林作物葉部的新陳代謝。酸雨降入湖內(nèi),或通過地表或地下徑流注入河湖,可導(dǎo)致湖泊酸化。重慶南山和縉云山均發(fā)現(xiàn)酸化了的水體。金屬、磚和混凝土等都是常用的建筑材料。酸雨中的酸性成分(H2SO4等)可腐蝕建筑材料。由于酸雨及大氣污染,嘉陵江大橋每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)17萬元,重慶市人民大會(huì)堂、體育館等建筑都有酸雨造成的痕跡。生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體,酸雨對(duì)土壤、植被、水體等各方面危害往往相互滲透,最終危及人類發(fā)展。在人類目前的認(rèn)知水平下,不能排除酸雨還有其他未知危害的可能,有待于學(xué)者們進(jìn)一步研究。1.4當(dāng)前的管理措施學(xué)者們提出了較具針對(duì)性的治理措施,可歸納為:1.4.1加強(qiáng)清潔煤管理學(xué)者們提出相關(guān)措施以減少SO2等的來源,包括:調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改進(jìn)脫硫技術(shù)、嚴(yán)格執(zhí)行“五管齊下”凈空工程的規(guī)定、開展煙塵控制、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)、開展節(jié)能活動(dòng)、進(jìn)行車輛管制,采用酒精汽油等。1.4.2雨水的ph值變化情況還有學(xué)者提出利用植物的自凈作用防治酸雨等。這些措施是取得了一定的成效的,2003年主城區(qū)空氣中的SO2從1990年的每立方米0.4毫克下降到了0.1毫克,雨水的pH值由4.0變成了4.6,酸雨危害有所改善。2現(xiàn)有研究的特點(diǎn)與不足2.1現(xiàn)有研究機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)2.1.1重慶酸雨研究現(xiàn)狀80年代末關(guān)于重慶酸雨的早期研究,已開始運(yùn)用定量研究的方法。重慶酸雨的成因、危害以及對(duì)策的早期研究往往以定性研究為主,后來,關(guān)于各種特定因子對(duì)酸雨形成作用以及酸雨對(duì)某特定對(duì)象危害以及重慶酸雨時(shí)空分布和變化的定量研究逐漸增多。2.1.2結(jié)合重慶市降水ph值動(dòng)態(tài)變化在進(jìn)行重慶酸雨的變化趨勢(shì)研究時(shí)一般以年、季節(jié)、月等為單位開展動(dòng)態(tài)研究。何澤能運(yùn)用重慶市降水pH值監(jiān)測(cè)資料,分析了重慶市主城區(qū)1993年至2007年降水酸度的年際變化、四季降水酸度的年際變化、四季酸雨頻率的年際變化以及降水酸度的月際變化,現(xiàn)了重慶酸雨的動(dòng)態(tài)研究。2.2現(xiàn)有研究機(jī)構(gòu)的不足2.2.1重慶酸雨成果的呈現(xiàn)方式重慶酸雨研究的現(xiàn)有成果,包括重慶酸雨時(shí)空分布、一定時(shí)間段內(nèi)的重慶酸雨變化趨勢(shì)、重慶酸雨成因、重慶酸雨危害以及針對(duì)性措施等5個(gè)方面,但是在這些成果呈現(xiàn)方式上往往是定性描述或者運(yùn)用表和折線圖表示,可視化性不強(qiáng)。2.2.2線性回歸分析在進(jìn)行重慶酸雨時(shí)空分布、變化趨勢(shì)等方面,往往是根據(jù)監(jiān)測(cè)資料列表,輔以將各數(shù)據(jù)繪制成折線圖或相關(guān)的柱形圖,進(jìn)行酸雨分析,也有在進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)時(shí)運(yùn)用線性回歸的方法。雖然一定程度上實(shí)現(xiàn)了定量分析,但研究方法較為單一。3重慶酸雨研究的假設(shè)和展望3.1基于gis的表層空間分析地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem,簡(jiǎn)稱GIS)是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下,對(duì)整個(gè)地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。進(jìn)行酸雨的時(shí)空分析時(shí),可將酸雨數(shù)據(jù)輸入GIS軟件,并結(jié)合重慶矢量或柵格地圖,進(jìn)行相關(guān)的分析,運(yùn)用GIS制圖功能制成彩色重慶酸雨分布圖,將大大增加研究結(jié)果的可視化性。運(yùn)用GIS軟件可以運(yùn)用Whittaker的“移動(dòng)窗口法”進(jìn)行高精度的酸雨空間分布研究,這將為整個(gè)酸雨研究開辟新的方法。3.2酸雨治理的量化研究缺乏盡管明確能源結(jié)構(gòu)是酸雨形成的根本原因,但各方面原因?qū)λ嵊晷纬韶暙I(xiàn)的大小的量化研究缺乏,若能獲得相對(duì)明確的量化結(jié)果,在進(jìn)行酸雨治理時(shí),便可合理分配酸雨防治經(jīng)費(fèi)。3.3酸雨的解決對(duì)策已有研究中所提出的對(duì)策實(shí)施時(shí)仍存在一定的問題,如調(diào)整重慶能源結(jié)構(gòu),即使到了今天,以煤為主的能源結(jié)構(gòu)仍然沒有改變。另外,已有研究中提出“被動(dòng)防治,減少經(jīng)