2003年北京降水样品的p H值及其频率分布如图65-1（a）和（b）所示。一般而言，在未受污染的自然状态下，CO 2达到平衡时水的p H值=5.6。按照此p H值（5.6）作为判断是否酸性降水的标准，2003年北京53场降水中，仅有5场降水的p H值＜5.6，占9%，其中有2场降水的酸度接近4.5。考虑到人为污染产生的一些碱性阳离子的存在，采用p H＜5作为酸雨的分界线更恰当［6］。据此标准，2003年北京53场降水中有3场酸性降水。这3场酸性降水发生在春季和冬季，SO2和NO2的排放强度很大。2003年北京降水p H值的算术平均值为6.48，较之1981年的6.86有明显降低，说明近20年来，北京的人为污染越来越严重，但北京仍属于非酸雨区。
图65-1 （a）北京降水p H值变化图；（b）北京降水p H值的频率分布图。
图65-2 阴阳离子总量的线形关系
尽管雨水中的CO 23-和HCO 3-与大气中的CO 2存在着一种平衡关系，但因为离子色谱仪（IC）无法测定HCO 3-和CO23-，故本研究测定的降水样品中，阴阳离子浓度比值在1±0.25的范围之内，说明数据质量良好，离子平衡，无严重缺漏［7］，如图65-2所示。然而，仍然有少数样品的比值小于这个范围，可能是由降水中还存在一定的有机酸根离子，对阴离子的分析还不够完全所致。本章使用离子体积的加权平均浓度：
其中Q i是降雨量，以毫米（mm）为单位；C i是离子浓度，以μeq·L-1为单位。相应地，p H值的加权值，是由H+的加权浓度求得的。(www.xing528.com)
图65-3 降水样品中的主要离子组成
降水组分最主要的是SO24-、NO 3-、Cl-阴离子和NH 4+、Ca2+、H+阳离子。这些离子积极参与了地表土壤的平衡，对陆地和水生生态系统有很大的影响。图65-3显示了北京降水样品中各离子成分的浓度分布情况：SO 24-＞NH 4+＞Ca2+＞NO 3-＞Cl-＞Mg2+＞Na+＞F-＞K+。其中最主要的是SO 24-、NO 3-、NH 4+和Ca2+离子，平均体积加权浓度达到了每升几百微当量。其次是Cl-、F-、Na+、K+和Mg2+离子，浓度为每升几十微当量。降水组分是由降水对大气颗粒物和气体的清除过程决定的。雨水中离子浓度的大小，可以定性地反映大气污染的严重程度。表65-1列出了3个城市（北京、上海和拉萨）降水样品中主要离子组分的浓度。拉萨是西藏自治区的首府，海拔很高，上海则是一座沿海大都市，而首都北京是一座内陆城市。从表65-1可见，拉萨雨水呈碱性，其中SO 24-和NO 3-离子浓度只有每升几微当量。北京的浓度是拉萨的2～3倍，说明北京的人为污染要比拉萨严重得多。北京和拉萨降水样品中的主要阳离子Ca2+的浓度，却处在相同的数量级上；Ca2+主要来自大气中的矿物气溶胶。上海雨水中的阴阳离子浓度，比拉萨高一个数量级，但又比北京低。相对于拉萨，北京和上海都受到严重的人为污染，北京比上海还要严重。由于北京存在较高浓度的NH 4+和Ca2+离子，限制了降水的酸度，因此北京一般处于非酸雨区。（NH 4++Ca2+）／（SO 24-+NO 3-）当量浓度比值，可作为人为污染程度的指示。此比值越低，人为污染程度越严重。上海和北京的（NH 4++Ca2+）／（SO 24-+NO 3-）比值分别为1.3和0.73，拉萨降水样品中的此比值为15.5，说明上海和北京的人为大气污染很严重。由于碱性阳离子起中和缓冲作用，故拉萨的降水甚至呈现碱性降水特征。北京的降水中，此比值比上海要低；但是北京降水的p H值，还是比上海高，仍然是非酸性降水。这是由于在北京的降水中，除了NH 4+和Ca2+，Mg2+离子的浓度也比较高，对雨水酸度起到了一定的中和作用。降水中高浓度的SO24-、NO 3-、Cl-、NH 4+、Ca2+和H+离子，参与了大气-水-土壤体系的平衡，对地表生物圈有很大的冲击作用，从而引起了很大关注。
表65-1 3个城市降水的p H值和离子浓度（浓度单位：μeq·L-1）
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