徐爱兰，石 雯，耿建生，张 琪，王 平

(1.江苏省南通环境监测中心，江苏 南通 226006；2.南通大学信息科学技术学院，江苏 南通 226019)

前 言

“九五”“十五”期间，江苏省酸雨污染总体格局基本不变，淮河以南沿长江8个城市酸雨污染相对较重，酸雨区域中心位于南通—无锡—常州—南京一带[1-2]。1995～2007年，长江口北岸南通市酸雨发生率波动上升且居高不下，2007 年为该地区酸雨污染最重年，南通市城区酸雨发生率高达84.6%[3]。酸雨污染曾作为南通经济发展和沿海开发战略实施的制约因素。从降水类型看，硫酸根离子是降水中阴离子的主要成分，总体以煤烟污染为主。降水中主要碱性物质不足以平衡主要酸性物质，这是酸雨形成的根本原因[4]。自20世纪70年代末开始广泛的酸雨监测和研究工作[5～10]。“十一五”以来，该市已开始对酸雨问题进行总体控制，提出消减方案，酸雨污染大幅减轻，降水类型也有所改变。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域

南通市位于江苏省东南部， 长江下游入海口北岸，东临黄海，南与上海市、苏州市隔江相望，西和泰州市毗邻，北同盐城市接壤。 地处长江下游冲积平原，海洋性气候明显，年平均气温15.1℃，全年降水量1 040mm左右。气候温和，四季分明，春秋两季比较短。属北亚热带湿润性气候区，季风影响明显，四季分明，气候温和，光照充足，雨水充沛，无霜期长。按近30年资料统计，年平均气温在15℃左右，年平均日照时数达2 000～2 200h，年平均降水量1 000～1 100mm，且雨热同季，夏季雨量约占全年雨量的40%～50%。常年雨日平均120d左右，6～7月常有一段梅雨。

1.2 样品采集与分析

1.3 评价方法

酸雨评价采用pH平均值比较、酸雨发生率及地区分布、降雨的化学组份变化等指标。变化趋势采用Spearman秩相关系数法进行趋势检验，评价酸雨的年际变化。化学组分计算：

离子当量浓度=

式中： [X]i为第i次降水中某离子的浓度； Vi为第i次降水的降水量；N为降水样本数。

2 结果分析

2.1 酸雨发生率与强度

2019年，南通市共采集降水样品518个，累计降水量8 865.8mm。其中属于酸雨的样品(pH<5.6)15个，酸雨发生率为2.9%，全市降水年均pH值为6.25。

根据黄卫等人[3]研究结果，1983～2007年呈明显加重趋势，2007 年全市酸雨(pH 值<5.6)发生率高达84.6%，pH 均值为 4.46，较强酸雨(pH 值<5.0)发生率 为 62.2%。2007年以来秩相关系数统计结果显示，南通全市酸雨和强酸雨呈现逐年明显减轻趋势，强酸雨率降低趋势明显，详见表1。

表1 南通市降水年际变化情况统计表Tab.1 Annual variation of precipitation in Nantong City

2.2 时空分布特征

2019年，全市降水样本各月月均pH值除2月外均高于酸雨临界值，2月份最低为5.54。从各月酸雨发生率来看，2月最高为15.9%，5月次之为4.0%，4月、1月、8月污染相对较轻分别为2.3%、2.1%和1.4%，3月、6～7月和9～12月无酸雨发生，见图1。

图1 2019年南通市降水酸雨情况月际变化Fig.1 Monthly variation of acid rain precipitation in Nantong City in 2019

南通市区及各县(市、区)降水pH年均值均高于酸雨临界值，海安、如东、通州无酸雨发生，其余各地酸雨发生率在2.7%(如皋)～8.5%(启东)之间详见表1。从空间分布来看，2019年启东酸雨发生率最高，为8.5%；其次是海门、市区、如皋，酸雨发生率依次为：7.5%、3.0%和2.7%；海安、如东、通州无酸雨，见图2。其中启东市2018年酸雨发生率为14.5%，连续两年酸雨发生率处于全市最高水平。

图2 2019年南通市各地区酸雨发生率分布图Fig.2 Distribution of acid rain incidence in Nantong in 2019

2.3 酸雨化学组成

2019年，对降水样品进行了离子组分全分析(见图3)，从当量浓度看，全市降水阴离子中含量最高的是硫酸根离子，占离子总当量的14.0%；其次是氯离子，占总当量的11.9%，硝酸根离子占离子总当量的11.2%。阳离子中含量最高的是钙离子，占离子总当量浓度的29.0%；其次是铵根离子，占13.6%。

图3 2019年南通市降水中主要离子当量浓度百分比Fig.3 Percentage of main ion equivalent concentration in precipitation in Nantong City in 2019

降水组分中阴离子硫酸根离子和硝酸根离子当量浓度之和占阴离子当量浓度总和的63.8%，表明降水受硫酸根离子和硝酸根前体物二氧化硫和二氧化氮的影响较大。阳离子中钙离子和铵离子当量浓度之和占阳离子当量浓度总和的70.7%。

由降水中各离子组分当量浓度结果分析可知，与2018年相比，全市除硫酸根离子和钠离子同比下降外，其余均有不同程度地上升，见图4。2015年以来，全市硫酸根离子当量浓度看，呈现逐年明显降低的趋势。2019年酸雨离子组分当量浓度结果中看到，阴离子中氯离子当量浓度(或百分比)较以往明显升高，成为阴离子中的第二号离子，可能与南通处于沿海长江口北岸的地理位置有关。

图4 2019年全市降水中各离子组分当量浓度同比Fig.4 The equivalent concentration of each ion component in precipitation of the whole city in 2019

表2 南通市2010年以来降水中硫酸根与硝酸根的当量浓度比Tab.2 Equivalent concentration ratio of sulfate and nitrate in precipitation in Nantong since 2010

3 原因分析

南通市曾作为淮河以南沿长江8个城市中酸雨污染相对较重的城市，近几年酸雨污染大幅降低。燃煤产生的二氧化硫和氮氧化物是产生酸雨的主要前体物[1～5]，是造成降水酸化并形成以硫酸型为降水类型的主要原因。目前该市燃煤电力企业均全面配套建成高标准的脱硫、脱硝和高效除尘设施，实施新的火电厂大气污染物排放标准，每年减少约4.1万t氮氧化物排放，同时新技术的研发，能源结构和燃煤方式的改变进一步减少燃煤企业烟气污染物排放对大气质量的影响。另一方面由于机动车保有量上升幅度较大，2019年南通市汽车保有量207.6万辆，比上年末增加11.9万辆，且未对机动车实行限行。机动车所产生的尾气对环境空气中氮氧化物、一氧化碳和非甲烷总烃有一定的贡献作用，对氮氧化物总体排放量的贡献份额增加(见图5)，一定程度上导致了降雨组成中硝酸根离子比例的升高。

注：2019年环统机动车氮氧化物排放量尚未正式发布。图5 近年来机动车保有量与机动车氮氧化物排放量变化图Fig.5 Change of vehicle ownership and nitrogen dioxide concentration in recent years

在酸雨污染整体呈现降低的趋势的前提下，全市东南部启东、海门两地相对内地酸雨发生率略高。分析降雨组分离子发现，2019年两地降水中海洋性来源氯离子当量浓度百分比分别为16.3%、13.6%，略高于全市11.9%的平均水平，见图6。从近5年启东降水中氯离子当量浓度占比看，整体高于全市平均水平。全市各地区降雨发生率略有差异，是与局地污染物影响有关，还是海洋性气候影响，有待进一步验证。

图6 近5年启东、海门降水中氯离子当量浓度占比变化图Fig.6 Comparison of chloride equivalent concentration proportion in precipitation of Qidong and Haimen in recent 5 years

4 结 语

4.1 2007年以来，南通市酸雨发生率渐趋降低，强酸雨逐渐消除。全市酸雨污染大幅减轻，酸雨发生率同比下降，降水酸度和酸雨酸度均有减弱。近年来全市酸雨样本较少，酸雨污染仍以弱酸性酸雨污染为主。

4.3 酸雨污染分布格局总体无明显变化。全市酸雨区域分布格局总体变化不大，主要呈现东南沿江沿海略高于西北部区域。