一、全国多年人均利用降水量分布
用水量指分配给用户的包括输水损失在内的毛用水量，按农业、工业、生活三大类用水统计。农业用水包括农田灌溉用水和林牧渔用水; 生活用水包括城镇居民生活用水、公共用水和农村居民生活用水、牲畜用水; 工业用水为取用的新水量，不包括企业内部的重复利用量。
受季风气候的影响，中国的降雨时空分布极不均匀。中国的年均降雨量从东南向西北递减，从东南的 1600mm 递减到西北的不足200mm (附图 1)。我国人口的分布是东南多，西北少，大体可以从黑龙江省黑河市到云南省腾冲县划一条线。此线东南人口稠密，面积只占全国总面积的 43%，人口却占全国总人口的 94%; 西北部人口稀疏，面积占全国总面积的 57%，人口只占全国总人口的 6%。
根据中国气候降水量情况和中国人口分布情况，将我国多年人均利用降水量分布图划分为五区 (附图 2)，分区情况如下:
Ⅰ. 降水利用充足区。包括新疆大部分地区、甘肃西北、内蒙古西部、青海西北。该区地域辽阔，地处边疆和内陆，多高山、高原和荒漠，属于资源性缺水地区，水资源量 “先天”不足，且分布极不均衡，“后天”对水资源的利用效率又低。区域内以荒漠为主，缺少平地，自然环境恶劣，而且气候极端，雨水不足，全年平均降水量不足200mm，农业难以发展，区域内生产、生活用水多以水窖储水为主。该区位置偏远，交通不便，开发历史较短，经济基础薄弱，人口很少，因此该区人均用水以降雨为主。
Ⅱ.降水利用较充足区。包括西藏、青海中部、甘肃中部、内蒙古。藏北高原北部海拔4700～5500m的地区，属高原寒带季风干旱气候，最暖月平均气温在6℃以下，年降水量100～150mm，是广阔的天然牧场。每年10月至翌年4月，西藏高原上空为西风急流，地面为冷高压控制，干旱多大风，低温少雨雪，降水量仅占全年降水量的10%～20%，如10月至翌年4月拉萨降水量只占全年降水量的3%，故被称为干(旱)季或风季。内蒙古全境以高原为主，多数地区在海拔1000m以上。主要山脉有大兴安岭、贺兰山、乌拉山和大青山。东部草原辽阔，西部沙漠广布。本区属温带大陆性季风气候，因地域辽阔，各地差异较大，多数地区四季分明，夏短冬长，较为干冷。年均气温－1℃～10℃;全年降水量约50～450mm。降水量受地形、距离和海洋远近的影响，自东向西由500mm递减为50mm左右。蒸发量则相反，自西向东由3000mm递减到1000mm左右。该区地表水量比降水利用充足区丰富。
Ⅲ.降水利用中等区。包括西南地区、长江中下游以北的大部分地区。四川位于亚热带，由于复杂的地形和不同季风环流的交替影响，气候复杂多样，东部盆地属亚热带湿润气候，年降水量900～1200mm。长江中下游地区的气候大部分属北亚热带，小部分属中亚热带北缘年降水量1000～1400mm，集中于春、夏两季。该区域内水系发达、地下水资源丰富，人口密集。
Ⅳ.降雨利用较不充足区。包括四川西北部、黄土高原、华北地区和东北地区。东北地区位于我国温带湿润、半湿润季风气候区。冬季寒冷干燥，夏季暖热多雨。东北地区跨三个温度带(暖温带、中温带、寒温带)、两个干温地区(湿润、半湿润区)。华北地区属于暖温带半湿润大陆性季风气候:春天干燥多风;夏季炎热多雨;秋天气爽雨少;冬季寒冷少雪。该区内地下水和地表水源丰富，人口比长江中下游少。
Ⅴ.降水利用不充足区。包括华南地区、长江中下游以南地区。华南地区的多数地方年降水量为1400～2000mm，是一个高温多雨、四季常绿的热带—南亚热带区域。这里，植物生长茂盛，种类繁多，有热带雨林、季雨林和南亚热带季风常绿阔叶林等地带性植被。植被多为热带灌丛、亚热带草坡和小片的次生林。热带性森林动物丰富多样，有许多典型的东洋界动物种类。华南地区的人口为1.69亿，如果加上港澳台地区，达到2亿。长江中下游以南地区地势平坦，水热资源较丰富，开发历史悠久，工农业较发达，交通方便，城市数量多，故人口密度较大;地表水系发达，地下水资源丰富，故该区降雨利用不充足。
二、全国酸雨区域分布图
酸雨是指pH小于5.6的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。大量的环境监测资料表明，由于大气层中的酸性物质增加，地球大部分地区上空的云水正在变酸，如不加控制，酸雨区的面积将继续扩大，给人类带来的危害也将与日俱增。
促使酸雨形成的原因有三种:
(1)酸性污染物。石油、煤等矿物质的燃烧，化工厂、发电厂、汽车行驶等都会排出大量的氮氧化物、硫化物、氨等，当这些气体在空气里达到一定浓度后，会与大气中的水蒸气相结合，形成硫酸、硝酸等酸性物质，然后以雨、雪、雾的形式降落到地面上。
(2)对酸性物质极为敏感的土壤。如我国的西南地区，土壤多为酸性红壤，这里的空气中通常悬浮着很多酸性物质，这些地区就极易形成酸雨。
(3)封闭的地形。在通风条件不好的区域，风速小，空气流动性差，空气污染物不易扩散，导致酸雨频发。
2006年，我国酸雨区域分布范围基本稳定，降水年均pH小于5.6(酸雨)的城市主要分布在长江以南，包括:江苏、上海、浙江、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、海南、贵州、四川、重庆、云南等省(区、市)的大部分地区;胶东半岛和图们江两个局部地区。后两者“酸雨”孤岛的形成，一方面是由于附近有较大城市(长春、吉林)，有酸性物质强排放源，另一方面它们邻近海洋(青岛)，海洋性潮湿气候提供了产生酸雨的温床。
我国酸雨区域可划分为四个区(附图3)。分区情况如下:
Ⅰ.无酸雨区。降水中pH＞5.6，其范围主要是北方大部分地区。我国北方无酸雨的主要原因有以下四个方面:
(1)土壤。土壤中碱金属离子含量与pH是影响酸雨形成的重要因素之一。我国降水中的主要碱性离子钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、铵根(NH4+)，主要来自土壤之中。我国北方的土壤偏碱性，pH为7～8;南方偏酸性，pH为5～6。土壤中碱金属钠(Na)、钙(Ca)的含量是由南至北逐渐递增，尤其是淮河、秦岭往北含量迅速增加。由于空气中的颗粒物有一半左右来自土壤，而且碱性土壤的氨挥发量大于酸性土壤，因此北方地区大气中的碱性物质远高于南方，从而导致我国酸雨主要发生在土壤碱性物质含量低、pH低的南方地区。
(2)氨。氨(NH3)为大气中常见的气态碱，易溶于水，能与大气或雨水中酸性物质起中和作用，从而降低了雨水的酸度。如NH3与二氧化硫(SO2)可在有水分的条件下反应生成硫酸氨和亚硫酸氨，从而对酸性物质起到中和作用。一般酸雨区NH3的含量比非酸雨区普遍低一个数量级，说明氨在酸雨形成中具重要作用。大气中氨主要来自有机物分解及农田施用氮肥的挥发。土壤中氨的挥发量随土壤pH的上升而增加，我国北方土质偏碱性，南方偏酸性，氨含量北高南低，是中国酸雨主要分布在南方，北方酸雨较少的一个重要原因。
(3)大气颗粒物。降水中的碱金属和碱土金属主要来自大气中的颗粒物，大气颗粒物主要来自土地飞起扬尘。与国外相比，我国的大气颗粒物浓度大，特别是粗颗粒物多，且南北地区存在着显著差异。北方地区干燥少雨，土壤裸露，大气颗粒物浓度大，大气总悬浮颗粒物(TSP)平均含量为426μg/m3，约为南方的2倍。通过治理环境，大气中的颗粒物浓度持续降低，但南北方一直保持着大气颗粒物浓度的相对水平。不仅北方颗粒物浓度高于南方，北方大气颗粒物中的碱性物质与酸性物质浓度之比也高于南方。对同样的降水，北方大气颗粒物对降水酸性的缓冲能力比南方要大得多。这是因为大气颗粒物主要来自土地扬尘，其组成与土壤组成基本相同，颗粒物酸碱性主要取决于土壤性质。由于北方土壤的碱性物质含量高，北方大气颗粒物中的碱性物质浓度也高于酸性物质，在降雨中这些大气颗粒物对酸性降水具有较大的中和缓冲能力;相反，南方大气颗粒物中碱性物质浓度低，其缓冲能力低于北方(如北京春季大气颗粒物中和能力是柳州颗粒物的3倍)，于是，雨水被酸化的作用与受碱性物质中和作用的竞争结果是北方大部分地区未发生酸雨，而南方地区出现大面积酸雨。
(4)我国北方太阳光强随纬度的升高而降低，我国的大气湿度也是由南向北递减，因此，当其他条件相同时，我国南方大气中的SO2较北方大气可以较快地转化为硫酸，酸化当地大气环境，通过降水冲刷形成酸雨。因此我国的酸雨地区主要分布在南方，北方相对较轻。
Ⅱ.弱酸雨区。pH在5.0～5.6，其主要范围包括四川、贵州、福建、广东、广西、海南等省(区)。四川省21个城市中除德阳、都江堰、马尔康外，其余城市均出现酸雨现象。其中，酸雨频率大于40%的城市有6个。这21个城市的酸雨频率五年均值为28.5%，酸雨量占总雨量的37.7%。造成酸雨频发的主要原因是燃煤电厂的SO2。
“九五”期间，福建省酸雨控制区的降水出现一定程度的酸化，降水年均pH在5.20～5.35，低于5.6，酸雨频率在29.1%～55.6%。福建省酸雨控制区各城市，除三明市和龙岩市外，其余城市空气中颗粒物浓度都较低，空气酸性缓冲能力较弱，加之该省土壤以红壤为主，酸性较强，pH为5.0～5.5，土壤扬尘不能为降水提供有效的酸化缓冲和中和机制;另外，该省属亚热带湿润气候，太阳辐射强，气温高，空气湿度大，因而空气氧化气氛较强，有利于致酸前体物SO2和氮氧化物(NOx)的转化。因此，尽管该省空气中的致酸物含量少，但由于对致酸过程的缓冲中和作用弱，也使降水酸化。
西南地区最显著的特点是山高地陡(特别是贵州地区)，且城市四周为这些中低山所环抱，造成地形闭塞，气体不易扩散与对流。因而不论是烧煤产生的SO2，还是随着机动车日益增多而排放的NOx，除了少部分直接回到地面外，大部分都聚在城市的上空，然后在雨水的冲刷下回到地面而形成酸性降水;由于该地区土质多为酸性土壤，而大气中颗粒物主要来源于土地飞起的扬尘，从而大气中颗粒物也相应呈偏酸性，这样，风沙扬尘的缓冲能力低，自然加大降水的酸度;该地区普遍森林植被覆盖面积广，也使得污染物不易扩散而成为强酸性降雨区;气候条件与SO2等的严重污染存在非常重要的关系。一是该地区气候较温暖、湿度大，成为SO2和NOx转化为酸的有利条件;二是山谷风较为显著，白天与夜间山风、谷风交替，使大气污染物在区内起伏跌宕，难以向外扩散，加剧了该地区酸雨污染的程度;三是该地区也是雷电多发区(广西柳州就是一例)，而雷电能够使NOx浓度增大，同时还能加快SO2和NOx的氧化速度。
Ⅲ.酸雨区:pH在4.5～5.0，其主要范围包括重庆、湖南、江西大部分地区、浙江南部、台湾等地区。1998年重庆市36个降水监测点监测结果见表4－1。统计表明，重庆市降水pH均值为4.88，酸雨pH均值4.59，酸雨频率为45.6%，酸雨量占降水总量的49.8%，且酸雨强度和频率趋势为远郊＞城区＞近郊，表现出酸雨在空间上的迁移性。
根据重庆市主城区1993～2007年降水pH监测资料，分析重庆市15年来酸雨的变化趋势。结果表明:①重庆市主城区降水pH较低，2002～2007年平均pH介于3.8～4.5之间。在这6年的月际变化中，降水酸度夏高冬低，酸雨频率夏低冬高，酸雨强度的变化主要受污染源排放量及其他因素的影响。②重庆市年降水pH基本呈递增趋势。各季节中，秋季pH年际变化呈明显的波动状升高的趋势，其余3个季节呈弱波动状态，没有明显的升降趋势。③ 重庆市酸雨 (pH ＜ 5. 6)频率较高，各季节的酸雨频率基本在80% 以上，而且多数年份酸雨频率 ＞ 90% 。重庆市年降水 pH ＜ 5. 6的频率呈波动性增大。重庆市春季酸雨频率呈明显的升高趋势，夏季和冬季基本呈弱波动的升高趋势，秋季波动较大且升降趋势不明显。④ 重庆市较强级别以上强度的酸雨 (pH ＜ 4. 5)频率年际变化幅度较大，基本介于 30% ～ 80% 之间。重庆市年降水 pH ＜ 4. 5的频率呈较剧烈的波动，变化趋势不明显。
表 4-1 1998 年重庆市降水监测结果
酸雨现象是大气化学过程和大气物理过程的综合效应，其中致酸前体物的排放和大气污染物扩散条件是引起酸雨污染的主要原因。致酸前体物的大量排放是重庆市酸雨形成的根本原因。长期以来，重庆市的能源消耗一直以原煤为主，2004年，全市共消耗能源290×108kg标准煤，其中煤炭180×108kg标准煤，占能源消耗总量的62.4%。尤其是重庆地区为全国高硫煤的主要产区，2004年煤炭年产量300×108kg，其中91%以上为含硫量超过3%的高硫煤。高硫煤大量使用导致了以SO2为主的硫化物的大量排放，2005年重庆市的工业废气排放量为3650×108m3，其中SO2排放量为6.8×108kg。
重庆主城及邻近地区有重庆发电厂、九龙电厂、华能路磺电厂、重庆钢铁有限公司等NOx产生量较大的重污染企业，日前尚没有对NOx的排放采取有效的治理措施。同时，随着社会经济的迅速发展，重庆市机动车持有量近年来快速增长。机动车持有量的快速增加导致了NOx排放总量的增加。除此之外，劣质油料的使用、以建筑工地为主要服务对象的柴油工程机械、交通阻塞、CNG汽车的供气问题难以有效解决等问题加重了市区尤其是城区空气环境中NOx的污染。
大量的SO2、NOx在含Fe、Cu、Mg、V等的大气颗粒物中成酸反应催化剂作用或在雷电等的氧化作用下，通过气相或液相氧化反应生成硫酸、亚硫酸和硝酸及其盐类，成为降水中的主要阴离子组分。
重庆市特殊的地形是导致主城区酸雨污染程度严重的重要原因。重庆地处四川盆地东部，东及东北邻大巴山，南及东南靠贵州高原，两面闭合。这一特殊的地形条件造成了重庆地区全年静风频率高、常年平均风速低，低洼槽谷地区及盛行风的背面全年平均风速更是在1m/s以下。大气稳定度以中性为主，城区出现逆温的频率高，持续时间长，逆温强度大，混合层厚度高。逆温层下极易成雾，致使近地面污染物难以向外扩散。上述恶劣的大气扩散条件不利于污染物质的平移散逸和垂直扩散。尤其是对于主城区而言，长江、嘉陵江横贯其中，丘陵河谷占76%，峰谷相间，盆地丘陵交错，山谷风较为显著，白天与夜间山风、谷风交替，加之城市热岛效益显著，使大气污染物在区内起伏跌宕，难以向外扩散，加剧了重庆酸雨污染的程度。
2004年，湖南省有14个城市上报了降水的pH监测数据。其中pH≤5.6的酸雨样占76.4%。单次降水样的pH为3.05～8.24。
Ⅳ.强酸雨区:降水的pH＜4.5，其酸雨的主要范围包括上海、浙江东北部地区。2002～2005年，上海市22个监测点位降水pH年均值和酸雨频率分段统计结果分别如表4－2和表4－3所示。
表 4-2 2002 ～2005 年上海市 22 个监测点位降水 pH 年均值分段统计结果
表 4-3 2002 ～2005 年上海市 22 个监测点位酸雨频率分段统计结果
监测结果表明，2002～2005年，上海市pH＜5.6的点位所占比例逐年增加，较强酸雨现象(pH＜5.0)和强酸雨现象(pH＜4.5)逐年加重;酸雨频率逐年增加，2004年和2005年分别有2个和4个监测点位的酸雨频率在75%以上。
上海作为全国居民人口和经济发展的特大城市，在单位GDP煤炭消耗量持续下降的同时，煤炭消耗的绝对量依然很大。近年来，上海市煤炭消耗量呈持续上升趋势，SO2排放量迅速上升，同时，由于能源供应紧张引发燃煤质量下降，煤中含硫率上升，从而使上海市环境空气中SO2浓度有所上升，导致酸雨污染日趋严重。上海市环境空气污染属煤烟型和石油型并重的复合型污染，但以尘污染为主，且具有酸性，对酸雨的缓冲能力较小，上海市环境空气中降尘量的逐年上升加重了酸雨污染程度;同时，上海市土壤属南方酸性土壤，酸性土壤微粒通过二次扬尘进入空中，减缓了对酸雨的缓冲能力，加剧了酸雨污染程度。上海市属北亚热带季风气候，光照充足，雨量充沛，四季分明。上海市的主导风向为东南偏东风，春季和夏季主导风向为东南东风，秋季主导风向为北北东风，冬季主导风向为北北西风。2002～2004年上海市酸雨频率最大值出现在冬季，最小值出现在夏季。酸雨的季性变化与各季度的污染条件和气象条件密切相关。通常，冬季大气层结稳定，逆温频率明显增加，抑制了污染物的扩散，容易出现高浓度大气污染现象;夏季风速较大，大气稳定度较弱，有利于污染物扩散，污染水平相对较低。
浙江环境监测站对2002年浙江省酸雨的监测数据表明，2002年杭州市市区酸雨频率为73.6%，降水pH均值为4.68，临安市酸雨频率达97.5%，降水pH均值为4.04，其余几个县(市)降水pH均＜5.60。酸雨污染程度等级见表4－4。
表 4-4 酸雨污染程度等级
根据表4－4及降水监测结果分析，2002年杭州市被酸雨区所覆盖。重酸雨区覆盖面积达13625km2，占全市总面积82.1%，这些地区为杭州市区、桐庐县、淳安县、余杭区、临安市、建德市;较重酸雨区(萧山)覆盖面积达1163km2，占全市总面积的7%;富阳市属中度酸雨区，占全市总面积的10.9%。1998～2002年，杭州市区和余杭降水中硫酸根SO2－4与硝酸根NO－3质量浓度比值呈下降趋势，SO2－4对降水酸性的贡献值已渐渐变小。主要是由于杭州市机动车拥有量逐年上升(5年增幅达392.8%)，导致NOx排放量增加，降水中NO－3质量浓度值逐渐上升。建德市SO2－4与NO－3质量浓度比值呈缓慢上升势头。燃煤和燃油是杭州市的主要工业能源，占全市总能源消耗量的31%～37%。煤和油燃烧产生的SO2是导致“九五”期间降水呈酸性的主要因素，被称为“酸雨前体物”。上海市排入大气的SO2会不断地向周边地区扩散，即所谓的“酸雨前体物中远距离传输”。冬春季节，在北到东北的主导风向下，对浙江省北部地区如杭州市的酸雨形成产生叠加作用，外来酸雨前体物可能是造成酸雨污染的一个不可忽视的因素。与北方相比，杭州市空气中总悬浮颗粒物浓度值较低，而且其土壤以水稻土为主，表层土壤的pH约为5.74，土壤扬尘不能对降水的酸化过程起有效的缓冲作用。
三、全国大气降水安全性分析图
依据全国多年人均利用降水量分布图和全国酸雨区域分布图，将我国大气降水安全性划分为四个区(附图4)，分区情况如下:
Ⅰ.大气降水供水相对安全区。人均利用降雨充足，无酸雨，主要范围为新疆、西藏西部、甘肃西北部、青海西北部、内蒙古等地区。
Ⅱ.大气降水供水较安全区。人均利用降雨中等，局部有酸雨，主要范围为西藏东南部、四川、云南、广西西部、贵州、湖南、湖北、重庆、河南、安徽北部、江苏北部、陕西、甘肃东南、山西、河北、山东、天津、北京、辽宁、吉林、黑龙江等地区。
Ⅲ.大气降水供水较不安全区。人均利用降雨不充足，酸雨区pH在4.5～5.0，主要范围为广西东部、广东、福建、江西、安徽南部、江苏南部、浙江南部、海南、台湾等地区。
Ⅳ.大气降水供水不安全区。人均利用降雨不充足，强酸雨区pH＜4.5，主要范围为上海、浙江东北部。