永濟市酸雨變化特征及其影響因素分析

■李霞

（山西省運城市氣象局 山西 運城044000）

永濟市酸雨變化特征及其影響因素分析

■李霞

（山西省運城市氣象局 山西 運城044000）

根據永濟市2013-2015年酸雨觀測資料，對近年來該地區酸雨變化特征進行了總結，分析了不同氣象條件和大氣污染對降水酸度的影響。結果表明：2014年永濟市酸雨率較高，2015年酸雨率驟然下降，和當地政府采取的一系列防污染措施有關。氣象條件下降水量和降水酸度成正相關，降水強度越大，酸雨率越高，充分體現云下沖刷對雨水酸度的貢獻率很大，從而起到潔凈空氣的作用。

氣候

根據常規定義，酸雨是指pH值<5.6大氣降水，是由于人類活動排放的大量酸性物質，主要是含硫化合物和含氮化合物，在大氣中被氧化成不易揮發的硫酸和硝酸，并溶于雨水降落到地面所形成的[1]。研究表明雨水酸度是酸性離子和堿性離子綜合作用的結果,而不是某一種主要離子作用。國內外諸多學者發現，氨（NH3）、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）是我國酸雨形成的主要污染源，在有利氣象條件下，其溶解于水產生的NH4+、SO42-和NO3-等離子濃度極大地影響了我國酸雨的濃度及其時空分布。不僅破壞生態環境，呼入人體，造成深呼吸道損傷，抑制土壤微生物的繁殖，降低酶活性，造成土壤營養元素的嚴重不足，增加森林病蟲害等。因此，氣象條件的影響逐漸成為了酸雨研究的重點之一。

永濟市位于黃河中游，山西省南部，運城盆地西南端。地處山、塬、河的交匯處，西濱黃河，最低海拔334米，南依東西走向的中條山，北有峨嵋塬，最高海拔1993.9米，地勢低凹，城鄉中煤的燃燒、人口密集、工業發展、城市不斷擴大，燃料消耗量增加，還有人為源造成空氣污染越發嚴重。利用永濟酸雨資料分析研究對了解永濟酸雨的狀況具有實際的意義。

利用2013年-2015年永濟市酸雨觀測站的觀測資料，分析永濟市酸雨的變化特征，結合地面資料分析氣象要素變化對酸雨的影響，探尋氣象條件對酸雨的作用規律。

1 永濟市酸雨特征分析

1.1 數據來源

酸雨觀測資料（2013-2015）來自于永濟市酸雨觀測站,位于永濟國家基本氣象站內，數據采集方式是人工，通常是降水過程大于1.0毫米時，觀測站測得的pH值小于5.6的雨、雪、雹等的降水。以北京08時為采樣時間，測定儀器為PHS-3E。測定PH時段內的降水量均來自于永濟觀測站。

1.2 酸雨率與pH年均值變化特征

酸雨率為該地區酸雨次數除以降雨的總次數，一年出現酸雨的降水過程次數除以全年降水過程的總次數乘以100%，一般認為酸雨率是0%-20%，為非酸雨區；酸雨率是20%-30%，為輕酸雨區；酸雨率是30%-50%，為中度酸雨區。

圖1利用永濟2013年-2015年測得的157個酸雨數據分析，酸雨的變化范圍在4.01-7.16之間，2014年出現酸雨次數23次，維持在4.4-7.2之間，2013年酸雨率21.95%，到2014年驟然上升到39.66%，達到了3年的最高值，隨后到2015年酸雨率回升到10.34%。

1.3 2013年-2015年永濟市酸雨月變化特征

降水酸度的具體分級標準為強酸雨（PH＜4.5），弱酸雨（4.5≤PH＜5.6）和非酸雨（PH≥5.6）。四季劃分標準為春（3～5月）、夏（6～8月）、秋（9～11月）、冬（12月、1～2月）。

圖1 2013-2015 年永濟市酸雨年均PH值及酸雨率

圖2 2013-2015年永濟市酸雨PH值及酸雨率逐月平均值

圖2為2013年-2015年永濟市酸雨PH值和酸雨平均頻率的逐月分布圖，圖中數據表明，冬季12月、1月酸雨頻率較高，分別達到50%，夏季8月份酸雨率較高40%，春季4月份較易出現，酸雨率30%；夏季不易出現酸雨，三月份在三年間卻沒有出現酸雨。pH值在四季有小幅變化，強度變化主要在冬季和秋季。

對患者診斷前十二小時禁止飲食，患者掃描前需要服用泛影葡胺1%～2%，或服用水500～1000mL，采取仰臥位。19例患者采取CT檢查，8例患者首先平掃隨后實施增強掃描，在患者肘靜脈將碘佛醇注射液以3mL/s速度注射1～2mI/kg，隨后進行靜脈掃描[2]。選擇西門子16層螺旋CT，參數為120kV、200mA，層厚、層距選擇5mm，螺距調整為1。21例患者使用MRI進行檢查，選擇西門子Essenza

從歷年各月分析，PH最小值4.04，出現在2014年4月，最高值7.16，出現2013年2月。

2 2013-2015年影響永濟市酸雨因素分析

2.1 酸雨與降水量的關系

酸雨的出現一方面和處于大氣環境中致酸物質的濃度有關，另一方面，不同的氣象條件對大氣中顆粒物質的雨除和沖刷能力不同[2]，導致降水酸性和堿性物質相對比例存在差異，使降水酸度發生變化。

根據歷次酸雨采樣期間降水量的情況，將降水量分成4個等級：小雨（1.0～9.9mm）、中雨(10.0～24.9mm）、大雨（25.0～49.9mm）和暴雨(≧50.0mm）。圖3是2013-2015年各級降水概率及對應酸雨pH值。

圖3 永濟市各級降水概率及對應的pH值

圖3數據分析，小雨、中雨時平均pH值為6.13、5.86，為非酸性降水；大雨時pH值為5.46，暴雨情況下酸雨的pH值為4.58。隨著雨強的增大，降水的pH值明顯偏低，酸性相對增加。

隨著雨強的增大，降水的pH值明顯偏低，酸性相對增加。

降水過程主要有云內雨除和云下沖刷兩個過程，雨除即在云內，云滴相互碰并或與氣溶膠粒子碰并，同時吸收大氣氣體污染物，在云內部發生化學反應；沖刷即在雨滴下落過程中，雨滴沖刷著所經過空氣的氣體和氣溶膠，雨滴內部發生化學反應，地面收集到的雨水的pH和化學組成取決于采樣點一定距離內的各種物理和化學過程的總和，這些過程就是降水對大氣氣態物質和顆粒物質的清除過程[3]，酸化就是在清除過程中形成的；隨著降水級別的增大，酸雨的概率也在增強，出現小雨和中雨時酸雨PH值分別是6.13和5.86，出現大雨和暴雨時，酸雨的概率幾乎達到100%，pH值分別達到5.46和4.58。分析結果表明，降水級別和降水酸度成正相關，降水最越大，酸雨pH值越低，酸度越大。對大氣中顆粒物和酸性物質的沖刷對雨水酸度的貢獻越大，從而能夠起到潔凈空氣的作用[3]。

2.2 酸雨與大氣污染物的關系

大氣顆粒物是大氣環境中最重要、最普遍存在的空氣污染物，本地排放的酸性氣體如SO2和NOx是造成酸雨污染的重要原因[4]，而SO42-主要來源于燃煤排放的顆粒物和大氣SO2轉化，永濟污染源主要來自于老電廠、蒲光發電廠、印染廠、還有化工廠。另外還有巖石風化、土壤中有機物、動植物和廢棄物的分解等；隨著國民經濟發展和人民生活水平的提高，城市私家車將持續增多，其排放的NOx使酸雨中NO3-濃度逐步增大[4]，并將導致酸雨污染類型發生轉變，由原來的硫酸型逐步轉變為硫酸、硝酸混合型。

北方土壤多堿性，永濟市紡織廠、化肥廠附近農田為非污染；電機廠、印染廠、五七五廠附近的城西辦莊子、小張、城北辦趙伊、城東辦吳村的部分農田為輕度污染；延涑水河流域的開張鎮城子鋝、民生、普樂頭等地的農田為中度污染?；S附近的于鄉鎮百戶村的部分農田為重度污染[5],降水中的NH4+，主要來自于農田中氮肥的大量使用和農田中的氮的揮發損失，空氣中的顆粒物一半左右來自土壤，堿性土壤的氨揮發量大于酸性土壤[6]，而帶入大氣中的堿性顆粒物對酸性污染物具有很強的中和作用,使實際測到的酸雨pH值偏高。

3 結論

利用2013-2015年永濟市酸雨觀測站的觀測資料，分析了永濟市酸雨變化特征，結合地面氣象觀測資料研究了氣象條件特別是降水強度對酸雨的影響，探尋當地污染源對大氣排放的污染物影響到當地降水酸度，結論如下：

2014年永濟市酸雨率較高，2015年酸雨率驟然下降，和當地政府采取的一系列防污染措施有關。2015年當地政府擴大了城市集中供暖面積，減少了城市中燃燒排放同時取締了不符合要求的煙囪，減少了污染源，使空氣質量得到改善。通過分析降水量和降水酸度成正相關，降水強度越大，酸雨率越高，充分體現云內雨除和云下沖刷對雨水酸度的貢獻率很大，大氣中顆粒物得到減弱，從而起到潔凈空氣的作用。大氣顆粒物是我國最重要、最普遍存在的空氣污染物，對降水中的酸性物質產生中和作用，進而影響降水的酸度。

[1]吳丹,王式功,尚可政.中國酸雨研究綜述[J].干旱氣象,2006,24(2):70-77.

[2]唐孝炎.大氣環境化學[M].高等教育出版社,1990.

[3]韓燕,徐虹,畢曉輝,等.降水對顆粒物的沖刷作用及其對雨水化學的影響[J].中國環境科學,2013,33(2):193-200.

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[5]李華,畢如田,喬顯亮.基于GIS技術的耕地土壤環境質量綜合評價研究--以山西省永濟市為例[J].土壤,2007,39(4):646-651.

[6]馮硯青.中國酸雨狀況和自然成因綜述及防治對策探究[J].云南地理環境研究,2004,16 (1):25-28.

P4[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-429-2

李霞（1979～），女，本科，工程師，研究方向為縣級綜合氣象業務管理。