四、霾污染和酸雨
(一)霾污染的现状、变化和主要污染物
——霾污染的现状和变化
2010年平均霾日,县级以上城市53天,设区城市69天。霾日天数较高的城市,主要集中在杭州、嘉兴、湖州、绍兴、温州各市及金衢盆地,浙南和东部沿海大部分城市霾日较少,在50天以下[5]176。各城市中,杭州霾污染最为严重,2006-2010年年均灰霾日高达160天,平均能见度7.4千米[5]179。
2012年平均霾日77.5天,区、县之中,49%≥80天,100天以上的占28%,部分地区多达154天——与2010年相比,又有了大幅度的增加[8]。
从霾污染的季节分布看,冬季最为严重,春秋次之,夏季较轻;10月为高发期,1月是重度霾多发期;从空间分布看,则呈设区城市高于县级以上城市,内陆城市普遍高于沿海城市的态势。
从年(灰、雾)霾日看,浙江自20世纪60年代以来霾污染的发展大致经历了三个阶段。1960-1978年为微污染阶段,其中1960-1970年霾日在3天左右,1971-1978年霾日4~9天;1979-2001年为轻污染阶段,大部分年份霾日为10~19天(其中8天、20天各1年);2002以来进入严重污染阶段,其中2002-2006年为霾日陡增期,2002年28天,2004年49天,2006年47天,2007-2010年为霾日高频期,各年皆在50天以上,2009年最高为58天[5]180。
——主要污染物和污染源
霾的主要污染物是细颗粒物(PM2.5)。
据杭州、宁波的监测,2010年环境空气中PM2.5浓度的年均值,两地分别为0.064 (0.003~0.318)mg/m3和0.055(0.007~0.362)mg/m3。按《环境空气质量标准》(GB3095-2010),分别超出国家二级标准限值(0.035mg/m3)82.9%和57.1%,日均浓度超出国家二级标准限值(0.075mg/m3)的天数,分别占到31.2%和20.8%[5]177;2012年,杭州、宁波、温州、嘉兴、湖州、绍兴、金华、舟山等8个城市环境空气中PM2.5浓度的年均值为0.052(0.029~0.052)mg/m3,按《环境空气质量标准》(GB3095-2012),超出国家二级标准限值82.8%(75.3%~96.4%)[8]79。
细颗粒物(PM2.5)占可吸入颗粒物的比重,大部分时间在50%~85%,有时可超过90%。PM2.5的浓度,以冬季最高,春秋次之,夏季较低——与霾污染在季节上的一致性表明,PM2.5对霾污染的规定性和作为主要污染物的地位。
由高浓度臭氧(O3)引发的PM2.5和可吸入颗粒物浓度的大幅增加,是夏季常见的霾污染。以持续较高浓度臭氧为背景的大气光化学反应生成的二次气溶胶混合层在近地层的累积,使PM2.5和可吸入颗粒物浓度大幅增加——尤其是在风速较低、混合层高度降低条件下。2010年(06.11-14)在宁波发生的霾污染,即是由高浓度臭氧引发的典型注5。
注5持续3天臭氧的高浓度(小时平均浓度最高达0.222mg/m3),使PM2.5的日均浓度最高时达到0.112mg/m3,占到可吸入颗粒物的87.5%[5]179。
(二)降水pH值和酸雨率变化
浙江降水pH值和酸雨率变化的总趋势是,降水pH值显著下降,酸雨率大幅度上升,且自20世纪90年代后半期以来速度加快。(表3-11,图3-4)
图3-3 1984-2010年浙江省降水pH值和酸雨率(据表3-11)
表3-11 1984-2010年浙江省降水pH值和酸雨率
资料来源:[2]83, [3]179, [4]193-194, [5]192。
1984-2010年,降水pH值(无量纲)由5.29降至4.48,经历了总体上由轻酸雨阶段(Ⅰ),经中酸雨阶段(Ⅱ)向重酸雨阶段(Ⅲ)的变化。这一变化,可大致分为三个阶段。1984-1990年为pH值显著下降阶段,期间pH值围绕5变化但降幅显著——1990年5.04,比1984年降0.25;1991-2001年为pH值大幅下降阶段,期间pH值降至5以下且幅度大——2001年4.55,比1990年下降了0.49;2002-2010年为pH值低水平稳定阶段,期间pH值降至4.50以下并在大多数年份保持这一水平(2009年最低为4.33)。
同期,酸雨率的上升亦甚为迅速。2010年85.6%,比1984年的32.1%增53.5个百分点,年均2.06个百分点,年递增率达3.82%。酸雨率的变化,大致也分为相应的三个阶段。1984-1990年为缓慢增长阶段,期间由32.1%升至35.8%,增3.7个百分点,年均0.62个百分点;1991-2001年为快速增长阶段,期间由上阶段末的35.8%升至75.5%,增39.7个百分点,年均3.61个百分点;2002-2010年为持续增长阶段,期间由上阶段末的75.5%升至85.6%(2004年、2005年曾达90.0%和91.9%),增10.1个百分点,年均1.01个百分点。
(三)酸雨的地域分布和变化
浙江是中国酸雨较严重的地区之一。呈范围广、强度大、频率高,沿海高,浙东北重于浙西南且不断强化和扩大的态势。
——酸雨的地域分布
2010年,浙江67个县级以上城市降水pH<5.60而属酸雨区(富阳、景宁的pH值为5.63和5.81, ≥5.60而不属酸雨区),比例高达97%。其中轻酸雨区(Ⅰ,5.60>pH≥5.00)6个,中酸雨区(Ⅱ,4.50≤pH<5.00)30个,重酸雨区(Ⅲ, pH<4.50)31个,分别占酸雨区的9.0%、44.8%和46.3%。各县级以上城市中,人口、经济密度高的城市降水pH值一般低于、酸雨率一般高于人口、经济密度低的城市。(表3-9、3-12、8-2)
表3-12 2010年浙江省县级以上城市酸雨率的地域分布
资料来源:[5]190。
注:斜体为设区城市;*为绍兴县。
——酸雨强度变化
浙江酸雨强度变化的趋势是,轻、中酸雨区显著减少,重酸雨区大量增加。
在30个省控城市中,2001年全部为酸雨区(pH<5.60)。其中嘉兴、乐清、江山、龙泉4个城市属轻酸雨区(Ⅰ),建德、余姚、苍南、金华等14个城市属中酸雨区(Ⅱ),杭州、临安、温州、开化等12个城市属重酸雨区(Ⅲ)。其中,临安pH值3.84最低,酸雨率≥90%的城市4个(均为重酸雨区)占13.3%,嵊泗、临安最高97.6%和98.6%[9]95-96、99。(表3-13)
到2010年,Ⅰ区只有丽水1市,Ⅱ区减至10个,Ⅲ区增加58%、7个而达19个城市。其中,桐庐pH值最低3.80,酸雨率≥90%的城市19个(Ⅱ区6个,Ⅲ区13个)占63.3%, ≥95%的城市10个(Ⅱ区1个,Ⅲ区9个)占33.3%,开化、衢州酸雨率最高达100%和99%[5]190。
Ⅰ∶Ⅱ∶Ⅲ区城市的比例,2001年为13∶47∶40,2010年变为3∶33∶63;酸雨率以90%为界的比例,2001年为67∶13,2010年为33∶67——即在越来越多城市由轻、中酸雨区变为重酸雨区的同时,还伴随着酸雨频度的显著上升。
——酸雨的地域分布变化
从30个省控城市的情况看,浙东北、浙西南在各自酸雨趋于严重的同时,之间的差异也显著缩小了。(表3-13)
2001-2010年,浙东北、浙西南的酸雨强度,都处于显著的强化之中。轻酸雨区(Ⅰ)、中酸雨区(Ⅱ)、重酸雨区(Ⅲ)的城市数量,浙东北2001年为1个、7个和7个,2010年为0个、5个和10个——期间Ⅰ区减少了1个,Ⅱ区减少了2个,Ⅲ区相应增加了3个;浙西南2001年为3个、7个和5个,2010年为1个、5个和9个——期间Ⅰ区减少了2个,Ⅱ区减少了2个,Ⅲ区相应增加了4个。
轻酸雨区(Ⅰ)、中酸雨区(Ⅱ)、重酸雨区(Ⅲ)城市的比例,浙东北、浙西南2001年为25∶75、50∶50、58∶42,2010年变成0∶100、50∶50、53∶47;酸雨率≥90%城市的比例,2001年浙东北20.0%(3个城市),浙西南6.7%(1个城市);2010年分别为60.0%(9个城市)和66.7%(10个城市)。