南通市酸雨时空分布特征及其对人体健康的影响分析

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　　摘 要：利用2009—2012年南通市市区、如皋和吕泗3个酸雨监测站的酸雨资料和降水资料，分析了南通市酸雨的时空分布特征及其对人体建康的影响。结果表明：酸雨和强酸雨的发生天数在南通市呈现自北向南、自西向东逐渐增加的趋势，酸雨年平均pH值呈现自北向南、自西向东逐渐减小的趋势。酸雨的发生百分率、平均pH值及天数都具有明显的年际变化规律和月际分布特征。气象条件是酸性物颗粒扩散形成酸雨的最重要的影响因子。酸雨对人体的呼吸系统具有直接的危害，同时使饮用水源污染以及有毒重金属溶出，可引起机体呼吸系统、心脏及血液系统、免疫系统和内分泌系统等的广泛损伤。
　　关键词：酸雨;时空分布;人体健康
　　中图分类号 X517 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）04-0150-03
　　Abstract： Based on the acid rain data and precipitation data of three acid rain monitoring stations in Nantong City， Rugao and Lvsi from 2009 to 2012， this paper analyzes the spatial and temporal distribution characteristics of acid rain in Nantong City and its impact on human health. The results show that the days of acid rain and strong acid rain increase from north to South and from west to East in Nantong City， and the annual average pH value of acid rain decreases from north to South and from west to East. The percentage of acid rain， the average pH value and the days of acid rain have obvious inter annual variation and inter monthly distribution characteristics. Meteorological conditions are the most important factors for the diffusion of acid particles to form acid rain. Acid rain has direct harm to respiratory system of human body， and it also causes pollution of drinking water source and dissolution of toxic heavy metals， which can cause extensive damage to respiratory system， heart and blood system， immune system and endocrine system of human body.
　　Key words： Acid rain; Spatiotemporal distribution; Human health
　　近些年来，随着经济社会的发展，工业和交通事业迅猛发展，人类在生产和生活过程中向大氣排放的污染物也急剧增加，这些污染物质经过扩散、迁移和转化，在雨水冲刷过程中相互作用，最终形成了具有酸碱性的降水[1]。目前，酸雨与全球气候变暖、臭氧层破坏并列为世界3大生态环境灾难。中国已成为继欧洲、北美之后的世界第3大酸雨区[2-3]。我国自20世纪70年代观测到酸雨以来，酸雨污染一直呈现发展的态势。酸雨对环境的危害极大，其不仅对水体造成污染，抑制河流、湖泊中的生物，还能腐蚀石质建筑物和金属制品，危害农作物、森林和草场，甚至威胁人类的身体健康[1]。
　　自改革开放以来，以燃煤为主的能源结构和治理措施不当，使得江苏省成为了我国酸雨较为严重的省份之一。江苏省酸雨区域中心位于“南通-无锡-常州-南京”一带，从降水化学成分而定，硫酸根离子是降水阴离子的主要成分，总体以煤烟型污染为主[4]。本文以南通市2009—2012年酸雨监测资料为依据，统计分析了南通市酸雨的时空分布特征，探讨了气象因子对酸雨形成的影响，并基于统计分析结果，初步探讨了酸雨对人体健康的影响。
　　1 资料来源
　　酸雨资料取自2009—2012年南通市市区（121°E，32.1°N）、如皋（120.6°E，32.4°N）和吕泗（121.6°E，32.1°N）3个酸雨监测站。降水资料来自3个站点相应的气象台站观测资料。
　　2 南通市酸雨的时空分布特征
　　按照中国气象局《酸雨业务观测规范》的规定：降水pH值<5.6，认为有酸雨发生，酸雨按降水的pH值分为3个等级：pH<4.5为强酸性样本;4.5≤pH<5.6为弱酸性降水样本;pH>5.6为非酸性降水样本。
　　2.1 地区分布特征 从2009—2012年南通市市区、如皋和吕泗3个酸雨监测站的统计情况（表1）可以看出，2009—2012年各站弱酸雨的天数均高于强酸雨天数，同时各级酸雨发生次数在南通市呈现自北向南、自西向东逐渐增加的趋势。酸雨年平均pH值与酸雨天数的地区分布特征一致，吕泗站最低，仅为4.83。但是由于吕泗站的有效降水天数最多，达到了其他2站之和，因而酸雨发生的百分率并不高，仅为38.5%，南通市区最高，为64.0%。
　　2.2 年际分布特征 2009—2012年3个站点酸雨发生百分率基本都呈减小的趋势（图1a），2009—2010年发生百分率较高，处在峰值期，均大于60%，2011年为百分率最低的阶段，2012年较2011年有小幅上升。2011—2012年呈现自北向南、自西向东增加的趋势。4年中，市区和吕泗站的酸雨发生百分率一直都处在较高的水平。如皋站自2011年起，酸雨发生百分率降低明显，下降到35%以下。从各站酸雨pH值的年变化可以看出（图1b），市区和如皋站2009—2012年平均pH值均大于5.0，且呈上升态势，酸性减弱。吕泗站的pH值变化平稳，均在5.0以下。从各站的变化趋势分析（图1c），市区的酸雨发生天数近4年来基本维持在比较稳定的状态，在50d左右。如皋站2009—2011年酸雨发生天数明显减少，2011—2012年均维持在30d以下。吕泗站2009—2011年酸雨发生天数略有减少，而后在2012年猛增至73d。<E：＼共享＼2019年农学通报＼农学通报2020-4期＼04LX5-1.eps> 　　2.3 月际分布特征 分析酸雨发生百分率和pH值月际分布发现，3个站的酸雨发生百分率都呈双峰型分布。3—4月各站百分率都处于峰值区，都在80%以上。吕泗站除3—4月外，10月和12月酸雨发生的百分率较高，均在90%以上，低值区在5月份，但也在50%以上，可见吕泗地区酸雨发生的百分率常年都比较高;市区除3—4月外，7—8月发生的百分率在70%左右，低值区在5—6月份;如皋站除3—4月外，9—10月为酸雨发生的百分率峰值区，低值区在6—7月份，仅为30%左右。同一时间酸雨发生百分率的地区的变化趋势也很明显，各月基本都是自北向南、自西向东逐渐增加。与酸雨发生的百分率相对应，各站酸雨pH值在3—4月为低值区，其中吕泗站3—4月pH值都在4.5以下，5—6月pH值逐渐升高，6月为峰值区。吕泗站全年pH值均位于较低水平。酸雨发生天数的月际变化呈现3峰型，峰值出现在8月，次峰值出现在3月，低值出现在5—6月和10月。除7—8月外，吕泗站其他月平均酸雨天数均高于市区和如皋。
　　3 酸雨形成的气象因子
　　根據目前对酸雨的研究，酸性物颗粒扩散时，气象条件是最重要的影响因子。而影响大气扩散能力的气象条件主要有以下2个方面，一是动力因子，主要是指风和湍流;二是热力因子，主要指大气的温度层结及大气稳定度[5-7]。
　　3.1 风 污染物的扩散受水平方向风的影响，垂直方向受湍流的控制。排放到大气中的污染物在风的作用下被输送到风的下风方，从而影响下游地区。有研究表明，高空1500m的风向风速对局地降水酸度的变化有较明显的指示意义，说明伴随天气系统的大气环流对局地酸雨的形成过程有一定的影响[8]。风不仅对污染物起着输送的作用，而且还起着扩散和稀释的作用。一般来说，污染物在大气中的浓度与污染物的总排放量成正比，而与平均风速成反比[7，9]。若风速增加1倍，则在下风向污染物的浓度将减少50%。
　　3.2 温度层结 温度层结决定着大气的稳定度，而大气的稳定程度又影响着湍流的强度，因此，温度层结与大气污染可能存在十分密切的联系[10]。特别是当逆温出现时，不利于空气上下流通，大气污染物在近地层空气中堆积，而在这种情况下若出现降水，冲刷作用导致酸水酸性增强的可能性极大。
　　4 酸雨对人体健康的影响
　　4.1 直接影响 酸雨或酸雾对呼吸道中起主要防御功能的细胞有损伤作用，会大大提高呼吸道感染和肿瘤的发病几率[9]。研究表明[12]，酸性物质会对肺的呼吸功能产生影响，尤其是进入青春发育期的少儿肺脏支气管相对较直，酸性物质容易到达细支气管和肺泡，对末梢小气道的通气功能造成损害。这可能引起急性和慢性呼吸道损害，轻者可引起咳嗽、声音嘶哑等上呼吸道炎症;重者可产生呼吸急促、胸痛，甚至引发肺气肿及肺心病。
　　4.2 间接影响 酸雨沉降后期，酸性物质进入地表水体和土壤，导致一些金属从通常结合的区域如岩石、不溶性沉积物中溶出，并进入人类接触的介质，如水和食物[13]。酸雨沉降后期主要通过以下2种途径影响人类对毒性金属的接触，一是通过食物链的生物富集作用：这些有毒的重金属如汞、铅、镉等会在鱼类机体中沉积，人类因食用而受害，诱发癌症和老年痴呆;二是污染饮用水水源：据报道，很多国家受酸雨影响，地下水中铝、铜、锌、镉的浓度已上升到正常值的10～100倍[12]。
　　5 结论与讨论
　　（1）酸雨和强酸雨的发生天数在南通市呈现自北向南、自西向东逐渐增加的趋势，酸雨年平均pH值呈现自北向南、自西向东逐渐减小的趋势。
　　（2）酸雨发生的百分率、平均pH值以及酸雨天数都具有明显的年际变化规律。2009—2012年3个站点酸雨发生的百分率基本都呈减小的趋势，2011年为百分率最低的阶段，2012年较2011年有小幅上升。4年中，市区和吕泗站的酸雨发生百分率一直都处在较高水平;如皋站2009—2011年酸雨发生天数明显减少;吕泗站2009—2011年酸雨发生天数略有减少，而后在2012年猛增至73d。
　　（3）南通市3个站的酸雨发生百分率都呈双峰型分布。3—4月各站的百分率都处于峰值区。与酸雨发生的百分率相对应，各站酸雨pH值在3—4月为低值区，其中吕泗站全年pH值均位于较低水平。酸雨发生天数的月际变化呈现3峰型，峰值出现在8月，次峰值出现在3月，低值出现在5—6月和10月。
　　（4）气象条件是酸性物颗粒扩散形成酸雨的最重要的影响因子。
　　（5）酸雨会对人体的呼吸系统产生直接危害，同时使饮用水源污染以及有毒重金属溶出，间接引起机体呼吸系统、心脏及血液系统、免疫系统和内分泌系统等的广泛损伤。
　　参考文献
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　　（责编：张宏民）
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