酸雨评价方法

2005 2006 年份
2007
2008
2009
2010
SO42-/NO3-比例变化
一、环保行业现行酸雨评价方法
3）以降水化学组成为评价指标-示例3
t/km2 7 6 5 4 3 2 1 0
2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年
硫
硝
p H 年均值 pH年均值
一、环保行业现行酸雨评价方法
1）以降水pH值作为酸雨评价指标-示例
5.0 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.4
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 年份 7.0
2001--2010年全省降水pH年值变化趋势 6 .0
一、日本
3. 以内陆水（地表水）的pH值、电导率、硫酸 根、硝酸根、碱度、叶绿素a等18项指标来 评价酸沉降对水体的影响
4. 以空气中二氧化硫、氮氧化物、PM10、臭氧、 一氧化碳等浓度的变化来评价干沉降
5. 以土壤的pH值、可交换态钙离子、镁离子、 钾离子、可交换铝和可交换酸度等指标来评 价酸沉降对土壤环境的影响
第四部分：国外的酸雨评价方法
二、日本 在环境质量年报中，评价酸雨主要从以下六个方面进行：
1. 以降水pH值的历史变化来 评价降水酸度（未采用pH 值与5.6或5.0比较的方式）
2. 以降水中非海盐型硫酸根、 硝酸根、铵根、非海盐型 钙离子的浓度及沉降量来 评价酸沉降状况
第四部分：国外的酸雨评价方法
1. pH评价指标存在单一性与局限性
目前国际上公认，单独用降水的pH（酸度） 评价酸雨是狭义的, 广义上的酸雨应该是酸 性物质的沉降（简称酸沉降）。
SO42+ NO3Ca2+ NH4+
H+
酸沉降指大气中酸性污染物的自然沉降， 分为湿沉降和干沉降。
第三部分：现行评价方法存在的问题
迁移/转化
氧化 污染物
pH平均值 浓度（mg/l）
T/km2
第三部分：现行评价方法存在的问题
2. pH评价指标不能准确反映酸雨的变化趋势
7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0
全国
南方
北方
南北方pH年均值比较
研究表明，空气中的碱性颗 粒物（尘）对酸雨有很强的中 和作用。我国北方地区二氧化 2002 硫排放量大，空气中SO2浓度较 2004 高，却很少监测到酸性降水 2005 （酸雨），是由于空气中存在 较高浓度的碱性颗粒物，在降 水过程中，与酸性降水发生了 中和作用。
目前我国有300多个城市可以开展降水中的离子组分 测定。由于我国的酸雨监测点大多设在城市中，受局地 染源变化的影响较大，污染物沉降量远远高于美国，日 本等国。另外降水量监测准确性直接影响到酸沉降通量 量的计算。
第五部分：现行评价方法的改进建议
二、增加地表水酸度及成分评价指标
酸沉降的加重和减轻，都会反映到由降水汇集而成 的地表水的酸度及组成的变化。可与地表水监测网络相 配合，监测地表水酸度及相关离子组分的变化，与历史 数据进行纵向比较，可以评价酸沉降对水体的影响。
酸雨发生频率越高，表明酸雨越严重。在评价中，为 进一步比较不同强度的酸雨变化，常再将酸雨频率分成若 干区间。常用的分段频率为：
20％～40％～60％～80％ 或10％～25％～50％～75％
一、环保行业现行酸雨评价方法
2）以酸雨发生频率为评价指标-示例
6.0
100.0
降水PH平均值
酸雨率
80.0 4.5
氯
铵
钙
钠
酸
酸
离
离
离
离
根
根
子
子
子
子
离子沉降通量变化
2
第二部分：其他行业的酸雨评价方法
中国气象局有下属的酸雨观测网络，开展例行的酸雨观测； 国内一些科研单位如中科院、环科院等也有一些研究性的监测活动
中国气象局大气成分观测与服务中心
<4.5 <5.6 >5.6
气象局的各个台站监测 降水pH值和降雨量两个指 标，评价酸雨的方法与我系 统基本相同，即以pH值（以 5.6为临界值）和酸雨发生 频率作为两个评价指标。
∑ 致酸能力
（SO 4 2-
+
−
NO3
)
pH
∑ 缓冲能力
2+
(Ca
+
+
NH 4
)
可能表现为降 水酸度升高
第三部分：现行评价方法存在的问题
3. 降水化学监测数据未能充分利用
目前全国可以监测降水中硫酸根、硝酸根的城市站超过 410个，可以监测降水中9项离子监测的城市站超过300个
这些监测数据在各级报告中体现较少
4
第四部分：国外的酸雨评价方法
日本1996降水pH年均值
美国2009降水pH年均值
第四部分：国外的酸雨评价方法
一、美国 评价酸雨主要从以下六个方面进行：
1. 以降水中硫酸盐 （SO42-的形式）、 硝酸盐（NO3-的形式） 及铵（NH4+）等离子 的沉降量的历史变 化来评价酸沉降
第四部分：国外的酸雨评价方法
自然界中，火山爆发所喷出的硫化氢，海洋所释放出的二 甲基硫，高空闪电产生的氮氧化物等，均会使雨水进一步酸 化，pH值会降至5.0左右。因此，在上世纪80年代以来，许多 国内外研究者，认为雨水pH值在5.0 以下时，才是受到了人为 排放到大气中的SO2,NOx等酸性污染物的影响。
目前这两种评判方法同时存在，用pH5.0同时考虑了自然 与人为排放到大气中酸性气体的影响。
气态/气溶胶
H2SO4 HNO3
干沉降
影响
云中水滴
降水 湿沉降
pH值
酸雨监测ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
酸沉降监测
酸沉降监测与酸雨监测比较
pH值 离子浓度 酸性物质 沉降量 成因分析 影响分析
第三部分：现行评价方法存在的问题
1. pH评价指标存在单一性与局限性
现行的酸雨评价方法仅仅考虑了降水中氢离子[H+]的浓度，仅 以pH值一个指标来判定是否发生酸雨及酸雨的强度，而没有考虑降 雨中致酸污染物以及缓冲组分的含量，不能客观而全面地反映一个 点位或地区的酸性污染物的沉降状况和趋势，难以充分反映大气污 染物在降水中状况和趋势，对环境管理提供的支持作用有限。
60.0 3.0
40.0
1.5 20.0
0.0
0.0
2001年 2002年 2003年 2004年 2005年 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年
降水pH值 酸雨频率（%）
一、环保行业现行酸雨评价方法
3）以降水化学组成为评价指标 (使用较少)
实际使用情况
降水中离子浓度变化
少
降水中离子组成比例变化 少
酸雨评价方法
中国环境监测总站 2011年11月
内容简要
一、现行的酸雨评价方法 二、其他行业的酸雨评价方法 三、现行评价方法存在的问题 四、国外的酸雨评价方法 五、评价方法的建议
一、环保行业现行酸雨评价方法
从我国开展酸雨监测及评价以来，一直沿用国际通用的 酸雨定义来评价酸雨
未被污染的雨水是中性的，pH值近于7；当它为大气中二 氧化碳（CO2）饱和时，略呈酸性，pH值为5.6。
第三部分：现行评价方法存在的问题
2. pH评价指标不能准确反映酸雨的变化趋势
仅用pH指标来看，北方地区并不存在酸雨或酸雨很少，但分析 降水化学组成可知，降水中的酸性物质浓度和沉降通量很大。
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0 1季度
2季度
3季度
4季度
南北方硫酸根浓度比较
12
10
8 全国平均
南方 北方
我国目前采用pH值5.6作为判断降水是否酸雨的依据。
一、环保行业现行酸雨评价方法
目前通常采用的评价指标：
1）以降水pH值作为酸雨评价指标 2）以酸雨发生频率为评价指标 3）以降水化学组成为评价指标
使用情况 (多用) （多用） (较少）
一、环保行业现行酸雨评价方法
1）以降水pH值作为酸雨评价指标
可评价单场降雨的pH值，或评价月、年降水的pH平均值。
降水离子沉降通量变化
很少
其他变化分析
毫克/升
一、环保行业现行酸雨评价方法
3）以降水化学组成为评价指标-示例1
25
SO42-
NO3-
20
NH4+
Ca2+
15
Mg2+
Na+
K+ 10
50
5
40
0
30
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
20
降水离子浓度年均值变化趋势
10
0 NH4+ Na+ K+ Ca2+ Mg2+ SO42- NO3- Cl- F-
降水中离子当量浓度比例
一、环保行业现行酸雨评价方法
3）以降水化学组成为评价指标-示例2
SO42-/NO 3-当量比
长春市
吉林市
延吉市
30
25
20
15
10
5
0 2001
2002
2003
2004
第五部分：现行评价方法的改进建议
三、引入区域点空气中酸性污染物的评价指标
干沉降是酸沉降的重要部分，约占酸沉降总量的20%40%。区域类型监测点空气中酸性物质浓度的变化，是反 映酸性物质干沉降强度的重要指标。
目前我国的空气质量监测点绝大部分位于城区，需要 建立由一些区域类型监测点组成的国家干沉降监测网 络，以全面反映酸沉降的状况。
3
第三部分：现行评价方法存在的问题
1. pH评价指标存在单一性与局限性
目前湿沉降监测在各国普遍开 展，干沉降由于影响监测的不确 定因素较多，目前仅在少数国家 开展，以监测+估算为主。
湿沉降是指发生降水事件时，高空雨滴吸收大气中酸性污染 物降到地面的沉降过程，包括雨、雪、雹、雾等。酸性污染物 主要包括二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx），溶于水中形 成硫酸和硝酸，是造成降水pH值降低的主要原因。
一、美国
1990
1995
2000
2005
美国1990～2005年硫酸根离子沉降量变化
第四部分：国外的酸雨评价方法
2. 以河流、湖泊等地表水的酸度、硫/氮与碱性离 子浓度以及水体的缓冲能力评价酸沉降
1990-2000年美国东部河流酸化监测趋势图
第四部分：国外的酸雨评价方法
1990
1995
2000
2005
美国1990～2005年硝酸根离子沉降量变化
第四部分：国外的酸雨评价方法
3. 以部分地区土壤中硫和氮等酸性物质浓度的历史变化来 评价酸沉降
4. 以空气中二氧化硫、氮氧化物的浓度变化来评价酸沉降 5. 以二氧化硫、氮氧化物的排放总量变化来评价酸沉降 6. 以部分森林受酸沉降损害的研究结果来评价酸沉降
5
6
4
2
0
全国
北方
南方
南北方硫沉降通量比较
第三部分：现行评价方法存在的问题
2. pH评价指标不能准确反映酸雨的变化趋势
随着我国城市和区域生态环境的不断改善，未来北方空气中 颗粒物的浓度将不断下将，对酸雨的缓冲能力变弱。将来很可能 在北方监测到更多的酸雨（类似于目前美国、日本的酸雨状况）。 如果继续用pH值作为单一指标评价酸雨的发展趋势，可能会造成 成结论上的偏差。
5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
全国降水pH平均值变化
1
一、环保行业现行酸雨评价方法
2）以酸雨发生频率为评价指标
某时段内监测到的酸雨场次(天数)
酸雨发生频率＝
×100％
该时段内全部降雨场次（天数）
我国科研系统发表的评价 酸雨的文章中，有采用降水 pH值、酸雨频率指标，也有 采用硫沉降通量和氮沉降通 量作为评价指标。
第二部分：其他行业的酸雨评价方法
发布单位：中国气象科学研究院 337个酸雨监测站
第二部分：其他行业的酸雨评价方法
µS·cm-1 发布单位：中国气象科学研究院 337个酸雨监测站
第三部分：现行评价方法存在的问题
单场降雨pH值小于5.6，认为该场雨为酸雨；全年降水的pH平 均值小于5.6，认为该点代表的区域此年度为酸雨地区。
降水pH值越低，酸雨越强，对pH值低于5.6的降水，常再以 5.0和4.5作为分级，以比较不同酸雨强度的变化。
pH < 5.6 酸雨 pH < 5.0 较重酸雨 pH < 4.5 重酸雨
第三部分：现行评价方法存在的问题
1. pH评价指标存在单一性与局限性
降水中致酸污染物（主要为硫酸离子态的硫和硝酸离子 态的氮）的浓度和沉降量的多少，是反映酸沉降状况的主要 指标，而降水pH值只是降水中致酸污染物和碱性物质相互作 用后的一个表现形式，用降水pH值来评价酸沉降状况，存在 单一性和局限性。
6. 以植被生长状况的指标（树高、胸径），优 势度变化、植被衰变等指标来评价酸沉降对 森林生态系统的影响。
第五部分：现行评价方法的改进建议
与发达国家相比，我国的酸雨评价方法还比较单一，难以全面反 映酸沉降的真实状况，需要进行改进：
一、增加致酸物质和碱性物质沉降量的评价指标
大气环境中二氧化硫、氮氧化物等致酸污染物的总量 变化，会反映在它们随降水沉降到地面的绝对量上。因 此沉降通量是反映酸性物质沉降状况的更准确指标。