贵州西部地区酸雨特征分析

李贵琼，蒋文家，周　圣，池再香

(1.贵州省盘县气象局，贵州　盘县　553537；2.贵州省水城县气象局，贵州　水城　553002；3.贵州省六盘水市气象局，贵州　六盘水　553001)



贵州西部地区酸雨特征分析

李贵琼，蒋文家，周圣，池再香

(1.贵州省盘县气象局，贵州盘县553537；2.贵州省水城县气象局，贵州水城553002；3.贵州省六盘水市气象局，贵州六盘水553001)

利用盘县、水城、七星关和兴义4个观测点2008—2014年酸雨资料，分析贵州西部近年来PH值和酸雨频率的年、月、季节变化特征和影响酸雨因素。结果表明：贵州西部降水PH值年均值在4.98～5.95之间，年降水PH值呈现上升趋势，年酸雨频率最高值为54.8%，最低值为11.8%，酸雨频率年变化呈下降趋势；降水PH值平均值月变化在5.28～5.67之间，呈上升趋势，月酸雨频率最高值为1月份的49.6%，最低值为7月的24.9%，酸雨频率月变化呈下降趋势；降水PH值平均值在季节上变化不明显，酸雨频率在季节上变化比较明显，冬、春季酸雨污染比夏、秋季节严重；降水PH值平均值随着年降水总量的增多而上升，减少而下降，酸雨频率随着年降水总量的增多而降低，减少而升高；酸雨频率受风向风速的影响，在16个风向上均有发生，但NNE上最大，为11.8%；WSW风向上最小，为1.7%，在风力为2～3级时发生比较集中，4级以后无酸雨频率发生；酸性气体排放逐年减少，降低了酸雨的发生。

PH值；酸雨频率；变化特征

1　引言

酸雨是指PH值<5.6的大气降水(雨、雪、雹等)[1]。通常认为，人类排放的硫氧化物和氮氧化物在大气环境中经过各种氧化反应生成的硫酸和硝酸是导致降水酸化的主要致酸污染物质[2]。贵州省西部地区主要包括六盘水市、毕节地区和黔西南州，平均海拔为1 300～2 000 m，总面积6万多km2，总人口1 400多万。近年来，随着生产要素和人口急剧集聚，工业迅速发展，火力发电站、耗煤量和机动车辆不断增加，导致SO2和汽车尾气排放量与日俱增，引起大气污染，为探明其污染程度和变化趋势，本文选取盘县、水城、七星关和兴义2008—2014年的酸雨观测资料，分析总结贵州西部地区酸雨的变化特征和相关气象要素对形成酸雨的影响，以期为该地区生态建设提供科学依据。

2　资料来源和方法

利用贵州省西部地区盘县、水城、七星关和兴义4个酸雨观测站2008年1月1日—2014年12月31日的日降水量≥1.0 mm酸雨观测资料、降水量资料、风向风速和SO2及NO2排放量等数据，运用统计、对比等方法，分析酸雨的变化特征及其影响因子。

3　结果与分析

3.1PH年平均值及酸雨频率年变化

评价一个地区酸雨程度的方法，通常采用降水酸度法，降水酸度是以降水PH值的年平均值表示，在降水形成过程中，由于受到大气中CO2和其他污染气体以及大气中悬浮颗粒物可溶成分的影响，降水的PH值会呈现较大幅度的变化，因而降水的PH值是反映自然界降水特征以及受人类活动影响的重要指标之一[3]。通常将降水PH值<4.5为强酸雨，4.5

从表2可以得出，降水PH值平均值最低为2008年的4.48，出现在兴义，最高为2014年的6.08，出现在盘县，表明酸雨污染较为严重的地区是兴义，其次是七星关，最轻的是水城，2014年无酸雨发生。

酸雨频率是降水酸度的另一表示法，是用测点的单位时间内PH值<5.60的次数，除以PH值观测的总次数，其表达式[1]：

表1　降水PH值品均值统计

(1)

式中F.60〗为PH值<5.60的频率；N.60〗为PH值<5.60的次数；Ni为统计周期内PH值观测的次数。

从图1可以看出，降水PH值年平均值呈上升趋势，2008年的酸雨频率为54.8%，为近年来的最高值，说明贵州西部地区存在着一定程度的酸雨污染，到2009年酸雨频率有所下降，特别是2009—2010年，酸雨频率从2009年的45.8%下降到 2010年的28.3%，下降了17.5%，降幅较大，2011年酸雨频率虽然有所回升但升幅不大，2012—2013年酸雨频率变化比较平稳，到2014年降到最低值11.8%，酸雨频率呈下降趋势，表明酸雨污染在逐步减轻，这与赵宏娅[4]研究结果相一致。

表2　盘县、水城、七星关和兴义各要素统计值

图1　贵州西部PH年均值、酸雨频率年变化Fig.1　Annual mean value of PH in the west of Guizhou, annual change of acid

3.2PH月平均值和酸雨频率的月变化

从图2可知，降水PH值平均值月变化范围为5.28～5.67，最大出现在11月，为5.67，最小出现在1月，为5.28；1—3月、9—12月的变化起伏比较明显，4—6月、8—9月变化比较平稳，降水PH值月均值呈上升趋势。酸雨频率1—7月逐月下降，降幅较小，从7月开始到10月呈上升趋势，但升幅不大，10—11月有所下降，11—12月上升，从11月的29.6%升高到12月的47.1%，升幅达到17.5%。酸雨频率最高值出现在1月份，为49.6%，最低值出现在7月份，为24.9%，酸雨频率的月变化呈下降趋势。

图2　贵州西部降水PH月均值、酸雨频率月变化Fig.2　Monthly mean value of precipitation in the west of Guizhou, monthly change of acid rain frequency

3.3降水PH值和酸雨频率的分布特征

气象学上将3—5月、6—8月、9—11月、12月—翌年2月划分为春、夏、秋、冬四季。从图3可以看出，降水PH值年平均值在季节上变化起伏不大，春季为5.39，夏季为5.46，秋季为5.67，而冬季为5.48；酸雨频率在季节上变化却比较明显，春季为35.5%，夏季为28.2%，秋季为33.2%，而冬季为43.0%，冬季酸雨频率最高，夏季最低，酸雨频率呈中间低两端高的“U”型分布特点。

图3　四季降水PH及酸雨频率变化Fig.3　PH and acid rain frequency changes in four seasons

4　影响酸雨因素分析

影响酸雨的因素很多，许多专家和学者已从不同方面作了大量的研究，如刘慧[5]重点是从地形地貌、土壤性质对酸雨形成方面进行研究，高空形式和地面形式对酸雨程度的影响是余欣[6]的主要研究方向，罗乃兴[7]从降水、风向风速、K电导率及逆温层对贵阳市酸雨进行详尽的分析，赵彩[8]重点研究燃烧燃料、工业燃煤污染源布局和地形对酸雨产生的影响，本文仅探讨降水量、天气系统、风向风速和酸性气体的排放对酸雨影响。

4.1降水量

从图4可以看出，贵州西部地区年降水总量出现3个峰值点，分别为2010年的4 414.2 mm、2012年的4 236.7 mm和2014年6 190.5 mm；3个谷值，为2009年的3 649.7 mm、2 907.1 mm和2013年3 910.0 mm；降水PH值和酸雨PH值随着年降水总量的增多而上升，年降水总量的减少而下降；酸雨频率随着年降水总量的增多而降低，年降水总量的减少而升高。

图4　贵州西部降水PH、酸雨PH和降水总量年变化Fig.4　The change of precipitation PH, acid rain PH and total precipitation in the west of Guizhou

从图5中可知，2008—2014年月降水总量呈单峰型，1—3月的月降水总量为1 620.7 mm，降水PH值和酸雨PH值变化起伏较大，酸雨频率高，主要因为该时段内气候干燥，大风较多，地面浮尘多，降水量偏少，使得大气中弱碱性浓度大且滞留时间长所致；4—9月累积降水量为2 2712.7 mm，降水持续时间长，降水相对集中，对大气中浮尘有洗涤作用，故降水PH值和酸雨PH值变化比较平稳，酸雨频率低，10—12月的月降水总量偏少，导致降水酸度增高，酸雨频率增大。

图5　降水PH、酸雨PH和降水总量月变化Fig.5　 Tonthly change of precipitation PH, acid rain PH and total precipitation

4.2天气系统

贵州西部夏季混合层发展旺盛，经常伴有对流性降水，降水强度大，雨量多，大气层结不稳定，风速加大，垂直气流和湍流得到发展，这种天气条件对空气中的污染物扩散十分有利，所以不利于酸雨形成，酸雨频率相对比较低。秋、冬季，受云贵静止锋持续时间较长的影响，多以稳定性降水为主，降水强度小，此期间风力小，污染物容易积聚形成酸雨，酸雨出现的频率就较髙。大雾较多，如盘县冬季大雾占全年的35.0%[9]，出现大雾时，气层结构稳定,气层垂直扩散能力受到遏制，有害的烟雾不能迅速扩散和稀释，从而使污染物滞留在城市上空，加之冬季降水量偏少，雨水对气溶胶和酸性气体的有效冲刷及稀释作用减弱，使降水酸度下降，导致酸雨频率偏高。

4.3风向风速

选取酸雨观测资料中每日02时、08时、14时和20时整点风向和风速数据，统计16个方位和不同风力等级下的酸雨频率。

从图6的风向玫瑰图可知，16个风向方位均有酸雨频率发生，但分布不均匀， NNE方位和ESE—S方位酸雨发生频率较高，以NNE上的11.8%为最大，其次是SE和SSE,在WSW风向上的最小为1.7%。

图6　酸雨频率受风向影响分布Fig.6　 Distribution of acid rain frequency under wind direction

图7是风力等级玫瑰图，反映不同风力等级下的酸雨发生频率，从中可看出酸雨频率主要集中出现在0～3级的风力等级，最大出现在1级，为50.8%，其次是2级为46.0%，最小是3级为0.1%，4～7级以上未出现酸雨，图7和表3都同时表明风力从0级增大到1级时，酸雨频率不增大，但风力在1级以上时，随风速的增大而减少，这恰好印证了风对污染物水平输送的同时也起到了稀释和冲淡的作用[10]。

风力/级数风速/(m/s)次数酸雨频率/%00～0.2222.410.3-1.547350.821.6～3.342846.033.4～5.460.145.5～7.92058.0～10.700610.8～13.8007≥13.800

4.4酸性气体排放

解淑艳[11]指出，2011年全国降水中的主要阴离子为硫酸根，占离子总量的28.1，硝酸根占离子总量的7.4%， 19个省(自治区、直辖市)酸雨频率有不同程度降低，其中广西、湖南、贵州降低幅度超过10%，包括贵州省在内的18个省氢离子浓度有不同程度降低，其中贵州降低超过50%，表明降水酸度有所减轻。图8中六盘水、毕节市SO2和NO2排放量数据分别来自六盘水市环境质量公报和毕节市环境状况公报(兴义市数据不祥未采用)，从图中可以看出，六盘水SO2排放量从2008—2010年逐年上升，2011—2012有所下降，2013年略为升高，2014年降到7 a中的最低点，NO2的排放量为两头高、中间低的特点；毕节市SO2的排放量2008年为最低，2009—2010逐年上升，2012—2014年较2010年下降，NO2排放在2010年为最高，2012—2014年呈下降趋势，表明贵州西部地区不利于酸雨的形成。

图8　贵州西部地区SO2和NO2排放量Fig.8　Emissions of SO2 and NO2 in the western region of Guizhou

近年来，贵州西部地区酸雨污染得到不同程度的减轻，这与各地区地方政府出台相关政策文件、狠抓落实息息相关，如盘县出台《关于下达三岔河北盘江流域煤炭采选企业环境污染限期治理项目的通知》，并认真组织实施；当地政府通过采取把循环经济模式融入工业发展、对煤矿企业整合重组、用关并压产取缔土法炼焦和对1 t以下燃煤锅炉逐步取缔、大力加快转型、扩大使用清洁能源等方式减轻酸雨污染。

5　结论

通过上述分析，得到以下结论：

①贵州西部地区降水PH值年平均值2008—2013年表现为弱酸性，2014年为碱性，降水PH值年平均值呈上升趋势，年酸雨频率最高值为48.0%，最低值为1.9%，酸雨频率变化呈下降趋势，表明酸雨污染在逐步减轻。

②降水PH值月变化范围为5.28～5.67，1—3月、9—12月的变化起伏比较明显，4—6月、8—9月变化比较平稳，月酸雨频率的最高值为49.6%，最低值为24.9%，酸雨频率的月变化呈下降趋势，这与年酸雨频率变化具有一致性。

③降水PH值年平均值在季节上变化不明显，酸雨频率在季节上变化却比较明显，冬、春季酸雨污染比夏、秋季节严重，呈中间低两端高的“U”型分布特点。

④降水PH值平均值随着年降水总量的增多而上升，减少而下降，酸雨频率随着年降水总量的增多而降低，减少而升高，降水PH值平均值和酸雨频率在1—3月和10—12月变化明显。

⑤酸雨频率受风向风速的影响，16个风向上均有发生，在NNE上最大为11.8%，当风力为2～3级时发生比较集中，4级以后无酸雨频率发生；酸性气体排放逐年减少，大大减少酸雨的发生。

[1] 中国气象局，酸雨观测业务规范[M]．北京：气象出版社，2005．

[2] 唐孝炎，张远航，邵敏．大气环境化学[M]．北京：高等教育出版社，2006.

[3] 陆晓平，田伟斌，郭丽红.前郭县酸雨变化特征分析[J].农业与技术，2014，34(5)：188-189.

[4] 赵宏娅，李霄.贵州省城市酸雨形势的初步分析[J].贵州气象，2009，33(4)：29-30.

[5] 刘慧，鲁斌. 鸡西市酸雨分析[J].黑龙江气象，2013，30(2)：28-29.

[6] 余欣，陈鲍发，黄龙飞，景德镇市酸雨的天气形式与气象条件分析[J].江西科学，2014，32(5)：606-612.

[7] 罗乃兴，曾莉萍,等.贵阳市近年酸雨特征分析[J].贵州气象，2013，37(4)：18-23.

[8] 赵彩，于俊伟,等.遵义市酸雨特征研究[J].贵州气象，2009，33(3)：16-19.

[9] 陈海涛，张艳梅.近48 a六盘水市大雾天气气候特征分析[J].贵州气象， 2010, 34(5)：11.

[10]吴兑，邓雪娇.环境气象学与特种气象学预报[M].北京：气象出版社，2001:105-106.

[11]解淑艳，王瑞斌，郑皓皓.2005—2011年全国酸雨状况分析[J].环境监控与预警，2012，4(5)：34-35.

Analysis on the Characteristics of Acid Rain in Western Guizhou

LI Guiqiong1,JIANG Wenjia2,ZHOU Sheng1,CHI Zaixiang3

(1.Panxian Meteorological Bureau of Guizhou Province, Panxian 553537, China; 2.Shuicheng County Meteorological Bureau of Guizhou Province, Shuicheng 553002, China; 3.Liupanshui City Meteorological Bureau of Guizhou Province , Liupanshui 553001, China)

The four-year acid rain data of Panxian, Shuicheng, Qixingguan and Xingyi four observation points from 2008 to 2014 years were used to analyzed the year, month and seasonal variation characteristics and influential factors of the PH value and acid rain frequency of Western Guizhou Province in recent years. The results show that the annual average precipitation PH value in Western Guizhou varies from 4.98 to 5.95. showing the annual precipitation PH value is on the rise. The highest value of the annual frequency of acid rain is 54.8%, the minimum value is 11.8%, and the annual change in the frequency of acid rain is decreased; the average monthly precipitation PH changes from 5.28 to 5.67, being on the rise, the highest monthly frequency of acid rain as of January 49.6%, the lowest value of 24.9% in July, changes in the frequency of acid rain decreased monthly; PH seasonal average did not change significantly, the seasonal frequency of acid rain changed obviously in winter and spring than in summer and Autumn season, acid rain pollution is serious; the average rainfall PH value rises along with the increase of the total annual precipitation. The frequency of acid rain frequency decreased with the increase of the total annual precipitation, increased with the decrease of total annual precipitation. Influences of wind have occurred in the 16 directions. But the maximum on NNE, 11.8%, WSW wind direction on the smallest, 1.7%, in the wind for 2 to 3 occurred more concentrated, 4 after the frequency of acid rain occurred; acid gas emissions decreased year by year, reducing the occurrence of acid rain.

PH value; acid rain frequency; change characteristics

1003-6598(2016)02-0027-05

2015-09-24

李贵琼(1978—)，女，工程师，主要从事气象综合观测及服务工作，E-mail:lgq56793@163.com。

X517

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