酸雨研究歷史的現狀及進展淺析

摘 要：酸雨即酸性沉降，通常是指pH值低于5.6的雨水、露、雪、霧等大氣降水。隨著工業生產、交通運輸以及民用生活等社會經濟方面的不斷發展，酸雨已經成為嚴重威脅世界環境的諸多重大問題之一。該文介紹了酸雨的研究歷史，國內外酸雨的研究現狀及進展，包括基礎數據的獲取以及多樣的研究方法和方向等。

關鍵詞：酸雨 現狀 進展 基礎數據 研究方法

中圖分類號：X517 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0173-02

1 酸雨的概念和酸雨研究歷史

1.1 酸雨概念

酸雨即酸性沉降，通常是指pH值低于5.6的雨水、露、雪、霧等大氣降水。酸雨的形成除了森林火災、火山爆發、生物分解等自然因素，更主要是因為工業生產、交通運輸、民用生活等人類活動向大氣排放酸性物質導致的降水酸化造成的。一般把大氣降水的pH值分別按照小于4.7、介于4.7和5.6之間、大于5.6劃分為強酸雨、弱酸雨、正常三個等級。

1.2 酸雨研究歷史

1872年，英國化學家R.A.Smith通過分析降水帶酸性，率先在他的著作《空氣和降雨：化學氣候學的開端》一書中提出“酸雨”這個名詞。20世紀40年代，歐洲已經開始對酸雨帶來的環境危害問題進行研究分析。之后，酸雨逐漸擴展到北美和亞洲，進而成為全球性的環境問題。1972年，在聯合國人類環境會議上，酸雨作為國際性環境問題首次被提出。1979年，在聯合國歐洲經濟委員會的環境部長會議上，包括加拿大和美國在內的30多個國家，簽署了《控制長距離跨國大氣污染公約》（LRTAP）。歐美各國在簽訂一系列協議的同時，也在加大落實對酸雨問題的研究控制工作，紛紛制定了諸多適合本國國情的具體措施來減少酸雨的產生，比如：控制硫排放、控制氮氧化物排放、建立酸雨監測網站監測酸雨頻率和強度等，使得控制酸雨方面的研究治理發展迅速。

自20世紀80年代以來，我國在全國開展了大規模的酸雨調查與監測工作，酸雨觀測列入了氣象臺觀測項目。1990年，國務院環境保護委員會通過了《關于控制酸雨發展的意見》，提出了在酸雨監測、二氧化硫控制等多方面的研究工作。2000年，全國人大常委會通過了新修訂的《大氣污染防治法》，提出了劃定酸雨控制區或二氧化硫污染控制區（兩控區）。隨著經濟和工業的發展，華中酸雨區現已成為全國酸雨最嚴重的地區之一，其中心區年降水pH值均低于4.0，酸雨頻率高于90%。

2 酸雨研究現狀和進展

隨著酸雨污染研究的發展，酸雨的影響因素問題得到日益關注，眾多國家和地區的政府以及科研機構逐步加大對酸雨問題的資金投入和研究分析。目前，歐美科學家除了持續研究降水的化學成分分析，還利用穩定狀態質量平衡法、動態酸化模型法以及基于土壤礦物風化速率的半定量法等方法來估算各種系統酸沉降臨界負荷，并不斷開發新的酸沉降模型（如：RAINS模型、EMEP拉格朗日軌跡模型等）來模擬大氣中酸性污染物的沉降以及污染物的輸送計算。與此同時，野外觀測場地實地觀測結合模擬實驗，利用酸沉降模型模擬NOx在空氣中的氧化反應等方法得到大量運用，大氣中NOx的模擬控制以及NOx對酸沉降形成所起的作用也越來越受到眾多學者的關注。

由于社會經濟的快速發展，工業生產和人民生活所排放的污染物量急劇增加，我國的酸雨污染也越來越嚴重，國內學者對各地的酸雨狀況也進行了大量的科學研究。降水的化學組成分析、酸性污染物長距離傳輸和擴散、酸沉降臨界負荷等研究方法也得到眾多學者的研究和利用。

2.1 酸雨基礎數據

基礎數據方面。觀測站點的基礎觀測數據主要來源于所要研究地區或區域的氣象觀測臺站。根據研究范圍的不同，資料取自單站、多站以及自設監測點等并均經過質量控制。孫根厚等選用1992—2010年泰山觀測站1215組降水pH值和K值的數據，數據完整率為97.0%；張明明等研究華東地區酸雨特征，所利用的酸雨資料來源于中國氣象局建立的監測區域大氣酸沉降的業務站網，主要包括華東地區各站點的降水pH值、電導率以及化學成分等數據。在獲取酸雨數據的同時，也通過國家氣象信息中心管理維護的氣象科學數據共享服務網得到相關的地面氣象數據資料；劉彥廣等為研究合山市酸雨時空分布根據人口分布和區域環境特點自設了數個降水監測點收集雨水樣品；以及張青新在使用常規資料的同時也采用了美國國家環境預報中心（NCEP）的全球再分析資料等用于氣流軌跡分析和聚類。

2.2 酸雨研究方法和方向

研究方法方面。國內眾多學者針對各地區或區域的酸雨狀況采用了多樣化、多角度的分析研究，既有從環境因子也有從氣象因子等不同因子對酸雨的影響，如：時空分布、時間分布（年、月、季）、酸雨強度、酸雨頻率、酸雨與氣象條件相關性分析（風速、風向、霧、降水）、離子組分等。石惠蘭等分別從酸雨月變化、酸雨與氣象條件的相關方面進行分析研究，探討風向風速、溫濕度、氣壓、霧等氣象影響因子和天氣現象與降雨pH值、酸雨頻率的相關方向以及相關程度，最終區分不同影響因子和天氣現象與酸雨各數據的正、負相關情況；吳建明等利用江西省氣象部門12個酸雨監測站2007—2011年的觀測資料，分析了江西省酸雨的時空分布特征得出近年來江西省酸雨污染總體上有緩和趨勢。降雨pH值和酸雨頻率均有明顯的季節變化特征，夏半年酸雨污染較輕，其中8月的污染最輕；冬半年酸雨污染較重，其中1月的污染最為嚴重；林武等結合攀枝花市2006—2011年降水監測資料，對攀枝花市降水酸度變化及離子組分特征進行了分析得出攀枝花降水中主要的陰離子是SO42-，主要的陽離子是Ca2+和NH4+，降水中SO42-/NO3-的比值呈現降低趨勢，降水酸度與可吸入顆粒物的關聯度最高，其次是降塵和硫酸鹽化速率；張運洲等統計分析了十堰市酸雨與氣象條件的關系，通過對十堰地區的數次酸雨產生過程及其對應的降雨強度、風向風速、對流云團或單體對流云塊等因素的分析研究，得出不同風向或者對流云團對酸雨的頻率和強度均影響密切。

在研究酸雨常規數據的同時，也有學者從天氣系統、遙感監測、數值模擬等角度來分析酸雨成因以及典型酸雨過程。生態農業方面，酸雨對植物和作物的影響也是研究的方向之一。張青新為了分析丹東市酸雨形成的原因，從該市的降雨來源、大氣氣流等多方面考慮，通過采用后向氣流軌跡模型（HYSPLIT Trajectory Model）配置模型參數和模型輸出參數得出模擬結果，然后再對結果進行聚類分析；孫仲毅等利用大氣熱狀態及其熱力過程相關物理量來研究太行山局部地區的酸雨影響，得出不同強度的酸雨過程相對應的大氣氣流運動趨勢，進而分析不同方向的氣流運動導致的污染物擴散狀況；樊琦等采用MM5中尺度氣象模式對湖南衡山2009年3月22～24日一次典型酸雨過程的氣象條件進行了詳細的數值模擬研究，模式模擬的降水場、流場、溫度場、邊界層結構與酸雨實測、實際天氣圖、地面站觀測記錄的對比表明，模式模擬的變化趨勢與實況非常一致。研究表明，與廣東春季典型的酸雨過程相比，衡山春季北面冷空氣的入侵過程受地形作用明顯，低層流場受北風影響較快，中高層較晚；郭凱等以木荷為試驗材料，在試驗大棚內測定其在此3種光合生理特性參數，得出在酸雨脅迫下木荷都受到不同程度的傷害，說明植物的Amax在一定程度上隨著酸雨濃度的增加而減小；張向峰等采用LI-6400XT便攜式光合測定儀，對縉云山馬尾松在不同強度酸雨（pH5.6，pH5.0，pH4.0，pH3.5，pH3.0，pH2.5和pH2.0）下的光合特性進行測定，得出影響馬尾松幼苗致死的酸雨強度（影響范圍在pH2.0至pH2.5）要高于影響馬尾松葉片光合作用的（影響范圍在pH3.5～pH4.0）酸雨強度。

近年來國內外學者針對酸雨的研究從強度、頻率、時空、氣象要素、環境要素以及生態農業等方面投入大量研究，從天氣系統、數值模式方面也逐步開始重視，但相關研究還比較少，隨著相關酸雨理論和技術的不斷更新，酸雨研究和治理將得到進一步的發展。

參考文獻

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