基于GIS 的銅陵市銅雕腐蝕程度研究*

孫 微，郎旺旺，蘇耀成

（1.銅陵學院 建筑工程學院 地理信息科學專業，安徽 銅陵 244000；2.速度中國有限公司，江蘇 南京 210042；3.華東冶金地質勘查局八一二地質隊，安徽 銅陵 244000）

在推動我國城市化進程中，城市規模擴展所帶來的負面環境影響已經成為了城市體系良性發展的重要制約因素。空氣質量惡化成為首要問題。用科學的理論和方法去分析我國各地區城市空氣污染的情況，進而制定出科學的管理策略，這就是我們深入研究城市空氣污染問題的一個核心課題。對于我國城市大氣中污染物濃度的空間分布特征的探究，是當前大氣環境質量評估的重要核心之一，也成為目前我國大氣環境質量研究的重點和難點。GIS 技術十分適用于對環境科學研究領域有關問題的研究。例如，GIS 在我國地區大氣環境規劃評估中的應用和GIS 在我國地區大氣環境污染情況的動態變化規律研究中的應用等。而通過GIS 技術來研究以大氣污染為參照的銅雕腐蝕程度，會使研究的科學性更加可靠。銅陵市作為中國的銅都，銅文化經久流傳，目前在銅陵的各地也都有標志性的銅雕建筑。由于大氣污染的廣泛性和地區性，本研究的范圍涵蓋了銅陵市的大部分地區，以大氣污染物中的腐蝕性氣體SO2和NO2為主要研究對象。由于銅陵特殊的工業結構、自然地理條件，使其成為目前全國大氣環境質量堪憂的城市。大氣環境質量對未來銅陵市實現社會與環境協調可持續發展帶來了嚴重的挑戰。科學準確描述大氣污染物在銅陵市的空間分布特征，進而為城市環境規劃與管理部門提供強有力的支持，是銅陵市城市環境治理的迫切要求。也是銅陵市保護自身文化屬性和特色產業的當前需求。本研究通過對銅陵市空氣監測站SO2和NO2濃度的研究，預估銅陵市銅雕受到的腐蝕程度。

1 銅陵市大氣污染特征及銅雕概況

銅陵位于安徽省南部，長江中下游南岸，是最早的產銅地之一，向來享有中國古銅都的美譽。銅陵市是以有色冶煉、化工、水泥、電力為主的綜合性重工業城市，銅陵的工業結構和城市特點，決定了銅陵的環境污染形勢不容樂觀。銅陵地區全年雨量豐沛，濕度較大，日照充足。由于降雨量比較豐沛，空氣中由工業和其他因素所產生的腐蝕性氣體（SO2和NO2）會混合在雨水中再次降落形成酸雨，對銅雕產生腐蝕效果。銅陵市屬于北亞熱帶濕潤季風氣候特征，雨量充沛，常年平均氣溫17.4℃，相對濕度75%～81%。降水豐富，多年平均降水量1370mm，降水主要集中在春夏季。該區域常年風向規律明顯，冬季東北風，夏季西南風，風速1.9~2.8m/s。銅陵市城區坐落在東部長江流域中下游的平原和西部皖南山區山脈相連接處。以海拔400m 左右地區為主，地勢坡度在28°左右，山體相對比較完整。

銅陵市銅雕大多數為銅陵市地標性建筑，分布范圍遍布銅陵市各地，通過現場勘察，使用GPS 標定銅雕的坐標位置，共記錄112 處雕塑（見圖1）。

圖1 銅陵市主要銅雕分布圖

2 過程與方法

本文通過探究銅陵市的污染狀況與污染分布情況的關系，針對SO2和NO2這兩項數據，提取出每天2 時、8 時、13 時、21 時四個時間點的數據，分為春夏秋冬四個季節，對其求平均數據值。由此作為判斷一整年中四個時間段空氣中SO2和NO2含量的依據。使用ArcGIS 的空間分析功能——核密度分析、克里金插值，在地圖中顯示污染物的檢測分析情況，從而得到銅陵市大氣污染特征與大氣污染源分布，通過對用ArcGIS 所產出的專題圖進行仔細分析，研究銅陵市春夏秋冬四個季節中每個季節受到大氣污染物SO2和NO2影響的測點周邊地區，以及其中的含量高低情況。再通過實地調查得到銅陵市區周邊所有的銅雕信息，包括地理坐標、名稱以及現狀樣貌并且保存。使用ArcGIS 在專題圖展現出銅陵市各地點銅雕的詳細位置，通過專題地圖上詳細的點面特征，可以直觀了解銅雕在大氣污染物SO2和NO2腐蝕下所受到的影響程度，再根據實地調查的圖片結果進行對比，就可以得到污染物影響銅雕的詳細情況。通過實驗得到SO2和NO2的核密度檢測分析專題圖，如圖2 所示。

圖2 銅陵市2016 年SO2 及NO2 濃度核密度分析

3 結果分析

3.1 二氧化硫

由實驗結果可知，六個測站點在四個季節中，五個測站點都是在冬季測得SO2濃度達到最高值，車站新區測點在夏季時SO2濃度最高。春季市教職基地測站點SO2濃度最高，市公路局測站點SO2濃度最低，兩者相差大約12 個點；夏季市公路局測站點SO2濃度最高，市新民污水廠測站點SO2濃度最低，兩者相差20個點；秋季市第九中學測站點SO2濃度最高，車站新區測站點SO2濃度最低，兩者相差22 個點；冬季市第四中學測站點SO2濃度最高，車站新區測站點SO2濃度最低，兩者相差26 個點。

結合專題圖可知冬季為銅陵市SO2排放量最大的時候，結合實際情況，冬季能源消耗增大，城市供暖設施大量啟動，燃煤量大幅度增長，城市工業區產能并沒有減少，導致銅陵市SO2排放量并沒有減少，導致城市SO2污染相對嚴重。然而2016 年冬季，銅陵市降水量卻相對較少（69mm），但是對比標準降水量，也屬于較高水平，因此酸雨的腐蝕性也較強，對銅雕的腐蝕程度較大。從季節來看春季、秋季和夏季的SO2濃度雖然沒有冬季濃度高，但是根據調查，由于銅陵是多雨的氣候，2016 年春季、夏季和冬季的平均降雨量大約分別為200mm、300mm 和200mm。降雨量相對來說偏大，形成酸雨量也偏高，其中夏季最為嚴重，強降雨加上高溫，銅雕腐蝕程度加深。

3.2 二氧化氮

結合2016 年月降水量可知銅陵市由NO2引起的酸雨量較大，由于在四個季節中NO2濃度都比較偏高，所以對銅雕腐蝕程度危害性較大。五個測站點都是在四個季節中的冬季測得NO2濃度達到最高值，只有市第九中學測站點在春季時NO2濃度最高，從而得出規律，在冬季時銅陵市空氣中NO2濃度達到最高值。春季市第九中學測站點NO2濃度最高，市教職基地測站點NO2濃度最低，兩者相差大約19 個點；夏季市車站新區測站點NO2濃度最高，市第四中學測站點NO2濃度最低，兩者相差16 個點；秋季市公路局測站點NO2濃度最高，市第九中學測站點NO2濃度最低，兩者相差12 個點；冬季市公路局測站點NO2濃度最高，市第九中學測站點NO2濃度最低，兩者相差25 個點。

4 不足及展望

4.1 結論

從季節上看，銅陵市在冬季SO2和NO2的污染程度最高，此時應加強對銅雕的維護；從地區上看，銅山鎮、掃把溝街道、西湖鎮地區污染情況最為嚴重，因此其周邊的銅雕受腐蝕程度最為嚴重，應加強維護頻率。

4.2 不足

首先，本次實驗數據僅為單一年份數據，缺乏其他年份數據作縱向對比。其次，由于時間及經費等原因，對銅陵市的銅雕采集有遺漏。

4.3 展望

銅雕塑作為反映銅文化的重要載體之一，是展示銅陵市特色文化的重要窗口，因此保持其美觀的外表是市政工程的重要工作內容之一。除了加強維護頻率以外，還應從根本上控制和減少SO2和NO2的排放，避免“以罰代管”，積極促進產業升級，縮短產業轉型的時間。