1980-2010:浙江人口与资源-环境关联演变
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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光化学反应指分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。大气污染环境中的主要光化学反应类型有氧、氮分子、臭氧、二氧化氮、亚硝酸和硝酸的光解等。生成的二次气溶胶气溶胶(aerosol)指由固体或液体小质点分散悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系,又称气体分散体系。其分散相为固体或液体小质点,大小在0.001~100微米,分散介质为气体。一次气溶胶由微粒直接从发生源进入大气生成,二次气溶胶由一次污染物在大气中转化生成。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值和酸雨率对降水pH值和酸雨率的监测点,2001年之前为24个,2001年开始增加为32个;同大气质量监测一样,2006年、2007年、2008年、2009/2010年相继增至55个、59个、68个和69个县级以上城市。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)。