湖北省襄陽市酸雨變化特征及成因分析

■　佘運(yùn)江　佘晨旭　聶成

（1湖北省襄陽市氣象局湖北襄陽441021；2湖北省南漳縣氣象局湖北襄陽441021）

湖北省襄陽市酸雨變化特征及成因分析

■佘運(yùn)江1，2佘晨旭1，2聶成1，2

（1湖北省襄陽市氣象局湖北襄陽441021；2湖北省南漳縣氣象局湖北襄陽441021）

利用襄陽國家基本氣象站2005-2014年的酸雨觀測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析襄陽市降水PH值和K值的月變化和年變化特征以及各時(shí)期的酸雨頻率等，了解襄陽市近10年的酸雨變化特征，分析酸雨發(fā)生的主要原因。

酸雨pH值K值

酸雨是指降水pH值小于5.60的大氣降水。酸雨會(huì)對生態(tài)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、建筑和人民生活帶來極大的危害，已成為全球倍受關(guān)注的環(huán)境污染問題之一，研究酸雨的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，為政府制定城鄉(xiāng)規(guī)劃，規(guī)劃政治文化區(qū)、工業(yè)園區(qū)、居民生活區(qū)、文化旅游去及實(shí)現(xiàn)國家糧食安全都有重要意義。

1　資料來源與處理方法

本文所用資料為襄陽國家基本氣象站2005年1月至2014年12月的酸雨觀測月數(shù)據(jù)文件（S文件）。襄陽國家基本氣象站于2004年10月起開展酸雨觀測業(yè)務(wù)，嚴(yán)格按照中國氣象局《酸雨觀測業(yè)務(wù)規(guī)范》的技術(shù)要求來進(jìn)行儀器設(shè)置、藥品配置、降水采樣、樣本測量和數(shù)據(jù)上傳，所采集的降水樣品8-8時(shí)降水量大于等于1.0 mm時(shí)，測量pH值及電導(dǎo)率K值。

本文降水PH平均值算法采用規(guī)范中的氫離子濃度-雨量加權(quán)平均法，其計(jì)算表達(dá)式為：

計(jì)算降水PH季平均值時(shí)，n為該季中所有有效降水樣品的份數(shù)。計(jì)算降水PH年平均值時(shí)，n為全年中所有有效降水樣品的份數(shù)，而計(jì)算10年P(guān)H平均值則是這10年的年平均值的算術(shù)平均。

酸雨頻率是指某一時(shí)段內(nèi)酸雨天數(shù)占有效降水樣本數(shù)的百分比。酸雨相對降水量是指某一時(shí)段內(nèi)PH值達(dá)到酸雨標(biāo)準(zhǔn)的所有降水樣品的降水量之和占該時(shí)段總降水量的百分比。

圖1　襄陽市年酸雨平均變化情況

圖2　(a)襄陽市月酸雨平均百分率

圖2　(b)襄陽市月酸雨平均ph值

圖3　襄陽市酸雨K值平均變化情況

目前，中國氣象局在酸雨監(jiān)測服務(wù)中采用的標(biāo)準(zhǔn)是降水PH＜4.5為強(qiáng)酸雨，5.6＞pH≥4.5為弱酸雨，pH≥5.6為非酸雨。

2　特征分析

2.1襄陽市酸雨基本特征

2005年1月至2014年12月襄陽市有效降水樣本數(shù)（酸雨觀測次數(shù)）為712天，酸雨（ph<5.6次數(shù)，以下同）天數(shù)為569天，pH值小于5.60的樣品頻率為79.9%;其中弱酸雨(pH值5.60～4.50以下同)出現(xiàn)頻率為38.6%，強(qiáng)酸雨 (pH值<4.5，以下同)出現(xiàn)頻率為41.3%，降水樣品年平均PH值為4.58，按一般酸雨區(qū)劃分，襄陽市應(yīng)為中度酸雨區(qū)。PH最小值為2.96，出現(xiàn)在2009年11月11日，PH最大值為7.38，出現(xiàn)在2011年3月21日。

2.1.1酸雨的年變化特征

襄陽市觀測站降水pH值的趨勢分析見圖1，10年來襄陽年平均pH值介于4.13～5.69之間，其年際變化基本呈小幅波動(dòng)變化狀態(tài)，其中2008年最小為4.13；2005年最大為5.69。pH值<5.6出現(xiàn)次數(shù)自2005年-2008年逐年增加，2008年以后在高位波動(dòng)。年平均pH值4.58接近強(qiáng)酸雨標(biāo)準(zhǔn)4.5，表明襄陽市酸雨形勢十分嚴(yán)峻。酸雨出現(xiàn)百分率除2005年較小為43%外，其余9年在78% ～92%之間，表明酸雨發(fā)生幾率十分高。強(qiáng)酸雨百分率2005年以后逐年增大，2007年達(dá)最大67%，隨后便逐年減小。

2.1.2酸雨的季節(jié)變化特征

從圖2：襄陽市月酸雨平均變化情況（a）可以看出，襄陽秋冬季（9月到次年2月）為酸雨高發(fā)季節(jié)，降水中酸雨出現(xiàn)頻率達(dá)90%，尤其是12月份酸雨出現(xiàn)頻率達(dá)100%；強(qiáng)酸雨出現(xiàn)頻率也較高達(dá)57%，最高為1月份達(dá)73%。春夏季（3-8月）酸性降水出現(xiàn)頻率相對較少，在69%至80%之間，酸性降水頻率總體的季節(jié)分布趨勢為冬季大于秋季大于夏季大于春季。降水pH值小于4.5的強(qiáng)酸雨發(fā)生頻率為冬季最多，夏季最少。從圖2（b）可以看出，各月降水pH值平均集中在2.93—4.85之間，秋冬季降水pH值都小于4.5的強(qiáng)酸雨標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3降水K值(電導(dǎo)率)的變化情況

從圖3（a）襄陽市K值的月變化曲線可以看出，冬季K值最大，在92μS.cm-1以上，春、秋季在61—92μS.cm-1之間，夏季最小在36—55μS.cm-1之間。

3　酸雨成因分析

3.1當(dāng)?shù)厮嵝詺怏w的排放

襄陽市當(dāng)?shù)叵虼髿馀欧臩O2，污染物主要是通過工廠的低煙囪點(diǎn)源和居民燃煤采暖的面源2個(gè)途徑。一方面，隨著近年來襄陽地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，工業(yè)布局密集程度不斷提高，從而SO2的工業(yè)排放量也隨之緩慢上升。另一方面，從多年來酸雨出現(xiàn)的頻率可以看出，12月頻率值為100%，屬于全年酸雨高發(fā)月份，而12月正是襄陽市供暖初期，表明襄陽市當(dāng)?shù)厮嵝詺怏w的排放對形成酸雨的貢獻(xiàn)較大。

3.2氣候條件

襄陽屬北亞熱帶季風(fēng)型大陸氣候過渡區(qū)，有四季分明,冬干夏雨等特點(diǎn)，平均年降水量在873mm，其中2/3的降水集中在夏季，而前文分析可見，近年來襄陽市夏季降水酸性最弱，冬季降水酸性最強(qiáng)，主要原因是夏季頻繁降水，空氣中的污染物得到及時(shí)沖刷和稀釋，導(dǎo)致夏季降水酸性最弱。冬季因降水稀少，空氣中的污染物不斷累積，導(dǎo)致冬季降水酸性最強(qiáng)。

4　結(jié)論與討論

（1）襄陽市酸雨的年變化特征是年平均pH值介于4.13～5.69之間，其年際變化基本呈小幅波動(dòng)變化狀態(tài)，年平均pH值4.58接近強(qiáng)酸雨標(biāo)準(zhǔn)4.5。酸雨發(fā)生幾率十分高，發(fā)生百分率大多在78% ～92%之間。

（2）酸雨的季節(jié)變化特征是秋冬季為酸雨高發(fā)季節(jié)，降水中酸雨出現(xiàn)頻率達(dá)90%，春夏季（3-8月）酸性降水出現(xiàn)頻率相對較少，在69%至80%之間，酸性降水頻率總體的季節(jié)分布趨勢為冬季大于秋季大于夏季大于春季。

（3）降水K值(電導(dǎo)率)的變化特征是冬季K值最大，在92μS. cm-1以上，春、秋季在61—92μS.cm-1之間，夏季最小在36—55μS.cm-1之間。

（4）從成因看，襄陽市當(dāng)?shù)嘏欧诺酱髿庵械腟O2和NOx等酸性物質(zhì)是造成當(dāng)?shù)厮嵊晟傻闹饕蛩亍Ｒ蛳尻柺芯哂卸上挠甑臍夂蛱攸c(diǎn)，導(dǎo)致酸雨強(qiáng)度冬強(qiáng)夏弱。

[1]中國氣象局.酸雨觀測業(yè)務(wù)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2005.

[2]連東英.廈門市酸雨分布特征與氣象條件的關(guān)系分析.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009.5: 107-111.Vo1.32 No.5M，2009.

[3]馮硯青.中國酸雨?duì)顩r和自然成因綜述及防治對策探究 [J].云南地理環(huán)境研究，2004，16(1)：25-28.

4[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-425-2