永济市酸雨变化特征及其影响因素分析

■李霞

（山西省运城市气象局 山西 运城044000）

永济市酸雨变化特征及其影响因素分析

■李霞

（山西省运城市气象局 山西 运城044000）

根据永济市2013-2015年酸雨观测资料，对近年来该地区酸雨变化特征进行了总结，分析了不同气象条件和大气污染对降水酸度的影响。结果表明：2014年永济市酸雨率较高，2015年酸雨率骤然下降，和当地政府采取的一系列防污染措施有关。气象条件下降水量和降水酸度成正相关，降水强度越大，酸雨率越高，充分体现云下冲刷对雨水酸度的贡献率很大，从而起到洁净空气的作用。

气候

根据常规定义，酸雨是指pH值<5.6大气降水，是由于人类活动排放的大量酸性物质，主要是含硫化合物和含氮化合物，在大气中被氧化成不易挥发的硫酸和硝酸，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离子和碱性离子综合作用的结果,而不是某一种主要离子作用。国内外诸多学者发现，氨（NH3）、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）是我国酸雨形成的主要污染源，在有利气象条件下，其溶解于水产生的NH4+、SO42-和NO3-等离子浓度极大地影响了我国酸雨的浓度及其时空分布。不仅破坏生态环境，呼入人体，造成深呼吸道损伤，抑制土壤微生物的繁殖，降低酶活性，造成土壤营养元素的严重不足，增加森林病虫害等。因此，气象条件的影响逐渐成为了酸雨研究的重点之一。

永济市位于黄河中游，山西省南部，运城盆地西南端。地处山、塬、河的交汇处，西滨黄河，最低海拔334米，南依东西走向的中条山，北有峨嵋塬，最高海拔1993.9米，地势低凹，城乡中煤的燃烧、人口密集、工业发展、城市不断扩大，燃料消耗量增加，还有人为源造成空气污染越发严重。利用永济酸雨资料分析研究对了解永济酸雨的状况具有实际的意义。

利用2013年-2015年永济市酸雨观测站的观测资料，分析永济市酸雨的变化特征，结合地面资料分析气象要素变化对酸雨的影响，探寻气象条件对酸雨的作用规律。

1 永济市酸雨特征分析

1.1 数据来源

酸雨观测资料（2013-2015）来自于永济市酸雨观测站,位于永济国家基本气象站内，数据采集方式是人工，通常是降水过程大于1.0毫米时，观测站测得的pH值小于5.6的雨、雪、雹等的降水。以北京08时为采样时间，测定仪器为PHS-3E。测定PH时段内的降水量均来自于永济观测站。

1.2 酸雨率与pH年均值变化特征

酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数，一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数乘以100%，一般认为酸雨率是0%-20%，为非酸雨区；酸雨率是20%-30%，为轻酸雨区；酸雨率是30%-50%，为中度酸雨区。

图1利用永济2013年-2015年测得的157个酸雨数据分析，酸雨的变化范围在4.01-7.16之间，2014年出现酸雨次数23次，维持在4.4-7.2之间，2013年酸雨率21.95%，到2014年骤然上升到39.66%，达到了3年的最高值，随后到2015年酸雨率回升到10.34%。

1.3 2013年-2015年永济市酸雨月变化特征

降水酸度的具体分级标准为强酸雨（PH＜4.5），弱酸雨（4.5≤PH＜5.6）和非酸雨（PH≥5.6）。四季划分标准为春（3～5月）、夏（6～8月）、秋（9～11月）、冬（12月、1～2月）。

图1 2013-2015 年永济市酸雨年均PH值及酸雨率

图2 2013-2015年永济市酸雨PH值及酸雨率逐月平均值

图2为2013年-2015年永济市酸雨PH值和酸雨平均频率的逐月分布图，图中数据表明，冬季12月、1月酸雨频率较高，分别达到50%，夏季8月份酸雨率较高40%，春季4月份较易出现，酸雨率30%；夏季不易出现酸雨，三月份在三年间却没有出现酸雨。pH值在四季有小幅变化，强度变化主要在冬季和秋季。

对患者诊断前十二小时禁止饮食，患者扫描前需要服用泛影葡胺1%～2%，或服用水500～1000mL，采取仰卧位。19例患者采取CT检查，8例患者首先平扫随后实施增强扫描，在患者肘静脉将碘佛醇注射液以3mL/s速度注射1～2mI/kg，随后进行静脉扫描[2]。选择西门子16层螺旋CT，参数为120kV、200mA，层厚、层距选择5mm，螺距调整为1。21例患者使用MRI进行检查，选择西门子Essenza

从历年各月分析，PH最小值4.04，出现在2014年4月，最高值7.16，出现2013年2月。

2 2013-2015年影响永济市酸雨因素分析

2.1 酸雨与降水量的关系

酸雨的出现一方面和处于大气环境中致酸物质的浓度有关，另一方面，不同的气象条件对大气中颗粒物质的雨除和冲刷能力不同[2]，导致降水酸性和碱性物质相对比例存在差异，使降水酸度发生变化。

根据历次酸雨采样期间降水量的情况，将降水量分成4个等级：小雨（1.0～9.9mm）、中雨(10.0～24.9mm）、大雨（25.0～49.9mm）和暴雨(≧50.0mm）。图3是2013-2015年各级降水概率及对应酸雨pH值。

图3 永济市各级降水概率及对应的pH值

图3数据分析，小雨、中雨时平均pH值为6.13、5.86，为非酸性降水；大雨时pH值为5.46，暴雨情况下酸雨的pH值为4.58。随着雨强的增大，降水的pH值明显偏低，酸性相对增加。

随着雨强的增大，降水的pH值明显偏低，酸性相对增加。

降水过程主要有云内雨除和云下冲刷两个过程，雨除即在云内，云滴相互碰并或与气溶胶粒子碰并，同时吸收大气气体污染物，在云内部发生化学反应；冲刷即在雨滴下落过程中，雨滴冲刷着所经过空气的气体和气溶胶，雨滴内部发生化学反应，地面收集到的雨水的pH和化学组成取决于采样点一定距离内的各种物理和化学过程的总和，这些过程就是降水对大气气态物质和颗粒物质的清除过程[3]，酸化就是在清除过程中形成的；随着降水级别的增大，酸雨的概率也在增强，出现小雨和中雨时酸雨PH值分别是6.13和5.86，出现大雨和暴雨时，酸雨的概率几乎达到100%，pH值分别达到5.46和4.58。分析结果表明，降水级别和降水酸度成正相关，降水最越大，酸雨pH值越低，酸度越大。对大气中颗粒物和酸性物质的冲刷对雨水酸度的贡献越大，从而能够起到洁净空气的作用[3]。

2.2 酸雨与大气污染物的关系

大气颗粒物是大气环境中最重要、最普遍存在的空气污染物，本地排放的酸性气体如SO2和NOx是造成酸雨污染的重要原因[4]，而SO42-主要来源于燃煤排放的颗粒物和大气SO2转化，永济污染源主要来自于老电厂、蒲光发电厂、印染厂、还有化工厂。另外还有岩石风化、土壤中有机物、动植物和废弃物的分解等；随着国民经济发展和人民生活水平的提高，城市私家车将持续增多，其排放的NOx使酸雨中NO3-浓度逐步增大[4]，并将导致酸雨污染类型发生转变，由原来的硫酸型逐步转变为硫酸、硝酸混合型。

北方土壤多碱性，永济市纺织厂、化肥厂附近农田为非污染；电机厂、印染厂、五七五厂附近的城西办庄子、小张、城北办赵伊、城东办吴村的部分农田为轻度污染；延涑水河流域的开张镇城子锊、民生、普乐头等地的农田为中度污染。化工厂附近的于乡镇百户村的部分农田为重度污染[5],降水中的NH4+，主要来自于农田中氮肥的大量使用和农田中的氮的挥发损失，空气中的颗粒物一半左右来自土壤，碱性土壤的氨挥发量大于酸性土壤[6]，而带入大气中的碱性颗粒物对酸性污染物具有很强的中和作用,使实际测到的酸雨pH值偏高。

3 结论

利用2013-2015年永济市酸雨观测站的观测资料，分析了永济市酸雨变化特征，结合地面气象观测资料研究了气象条件特别是降水强度对酸雨的影响，探寻当地污染源对大气排放的污染物影响到当地降水酸度，结论如下：

2014年永济市酸雨率较高，2015年酸雨率骤然下降，和当地政府采取的一系列防污染措施有关。2015年当地政府扩大了城市集中供暖面积，减少了城市中燃烧排放同时取缔了不符合要求的烟囱，减少了污染源，使空气质量得到改善。通过分析降水量和降水酸度成正相关，降水强度越大，酸雨率越高，充分体现云内雨除和云下冲刷对雨水酸度的贡献率很大，大气中颗粒物得到减弱，从而起到洁净空气的作用。大气颗粒物是我国最重要、最普遍存在的空气污染物，对降水中的酸性物质产生中和作用，进而影响降水的酸度。

[1]吴丹,王式功,尚可政.中国酸雨研究综述[J].干旱气象,2006,24(2):70-77.

[2]唐孝炎.大气环境化学[M].高等教育出版社,1990.

[3]韩燕,徐虹,毕晓辉,等.降水对颗粒物的冲刷作用及其对雨水化学的影响[J].中国环境科学,2013,33(2):193-200.

[4]张新民,柴发合,王淑兰,等.中国酸雨研究现状[J].环境科学研究,2010,23(5):527-532.

[5]李华,毕如田,乔显亮.基于GIS技术的耕地土壤环境质量综合评价研究--以山西省永济市为例[J].土壤,2007,39(4):646-651.

[6]冯砚青.中国酸雨状况和自然成因综述及防治对策探究[J].云南地理环境研究,2004,16 (1):25-28.

P4[文献码]B

1000-405X（2016）-12-429-2

李霞（1979～），女，本科，工程师，研究方向为县级综合气象业务管理。