项城市酸雨变化特征及气象影响因子分析

发表时间:2020/5/11   来源:《科学与技术》2020年第2期   作者:龚局
[导读] 通过对项城市气象站2008-2017年酸雨观测资料的统计分析
        摘  要:通过对项城市气象站2008-2017年酸雨观测资料的统计分析,得出项城市酸雨的月、季、年等变化特征,结果表明:项城市常年降水pH值为4.71,属中度酸雨;常年降水K值为89.5μS/cm。年平均pH值整体呈上升趋势,降水酸性逐年降低;酸雨出现次数波动较大,2011年出现69次为常年最多,2013年出现41次为常年最少;秋季(37.9%)酸雨出现频率最高,夏季次之(29.3% ),春季(24% ),冬季(8.8%)出现频率最低。酸雨K值与pH值整体呈负相关关系,K值越大,则pH值越小;K值越小,则pH值越大。降水pH值与降水样品受污染有一定相关性。
        关键词:项城市;酸雨;频率;pH值;K值;

引言
        酸雨是指pH值小于5.60的大气降水。在降水的形成过程中,由于受到大气中二氧化碳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性以及受人类活动影响的重要指标之一。
        随着环境问题逐步恶化,到20 世纪40年代酸雨引起了各国学者的普遍关注并开展了研究[1,2]。为了防止酸雨持续恶化,我国政府采取了一系列防制措施,并取得了一定成效。20余年来,全国酸雨污染总体趋于改善,但污染严重程度的阶段性变化特征明显。总体上,酸雨区空间分布范围的长期变化趋势不明显,但是,酸雨的形成是多种自然和人为因素共同作用的结果, 其前提条件是大气中必须有大量致酸物质的存在, 而酸性物质的中、远距离输送对区域酸雨形成的贡献也很显著。因此, 致酸物质既可能来自本地的污染, 也可能来自区域外围。
        赵艳霞[3,4]等指出:酸雨的主要成分是SO2,是煤炭燃烧排放造成的。近些年,随着机动车数量的急剧增加导致氮氧化物排放量增加,酸雨中硝酸的比例有逐步增大的趋势。在主要的致酸物质(SO2 、NOx)的排放持续显著增加状况下, 中国的酸雨将由硫酸型向硫酸硝酸混合型转变。
       
1  酸雨的危害
        随着研究的深入,酸雨危害开始引起公众关注,除危害民众健康,酸雨还腐蚀文物古迹、破坏生态系统, 已成为当今世界上备受关注的重大环境问题之一。改革开放以来我国经济快速发展, 城市膨胀致使大气污染突出表现为排放连片、传输叠加和相互影响的区域污染特征, 其中酸雨污染是重要的区域大气环境问题之一。我国已经成为继欧洲、北美之后的第三大酸雨区。根据有关研究结果,1995年我国由于酸雨和SO2 污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失已接近当年国民生产总值的2%,成为制约我国经济和社会发展的重要因素。因此, 及时总结我国酸雨研究现状, 对治理和控制酸雨污染是非常必要和迫切的。
        酸雨对人类健康会产生直接或间接的影响。首先, 酸雨中含有多种致病致癌因素, 能破坏人体皮肤、粘膜和肺部组织, 诱发哮喘等多种呼吸道疾病和癌症, 降低儿童的免疫能力。其次, 酸雨还会对人体健康产生间接影响。在酸沉降作用下, 土壤和饮用水水源被污染; 其中一些有毒的重金属会在鱼类机体中沉积, 人类因食用而受害。
2区域概况
        项城市地处属于暖温带大陆性季风气候,四季分明。春季多风常干旱,夏季炎热雨充沛,秋季气爽日照长,冬季寒冷雨雪稀。
3资料与方法
        本文所用酸雨资料来源于项城市酸雨观测站2008年1月—2017年12月的观测资料,总计酸雨观测有效样本(降水量≥1.0mm)498个。并对降水酸度进行分级统计处理,分析不同酸度降水的年/季变化特征。
        主要利用Excel 处理软件的数据处理与分析功能进行统计分析。


4结果与分析
4.1  变化分布特征
4.1.1  强度和频率
        本文所用酸雨观测有效样本数共计498个。2008-2017年平均pH值为4.71,属中度酸雨。其中,2008、2009、2011年为强酸雨年,2010、2013、2016年为中度酸雨年,其它为弱酸雨年。其中,2011年酸雨出现频率达82.6%,为2008-2017年最大频率;2009年平均pH值4.31,为2008-2017年的最低值。
4.1.2  年变化
    2008-2017年间,pH值小于5.6的降水共出现316次,2011年(57次)最多,2012年(21次)最少。通过统计分析可看出:2008-2011年酸雨出现次数逐年增加;2012年仅出现21次,至2017年又开始逐年增加。
4.1.3  季节变化
        项城市酸雨呈现出明显的季节变化。2008-2017年间,冬季出现酸雨28次,春季出现酸雨76次,夏季出现酸雨93次,秋季出现酸雨120次。秋季(37.9%)酸雨出现频率最高,夏季次之(29.3% ),春季(24% ),冬季(8.8%)出现频率最低。
4.1.4  K值变化
        大气降水的导电能力反映大气降水的洁净程度,用电导率度量,称为K值。K值越大说明降水中所含杂质越多,K值越小说明降水越清洁。
        一般认为,K值大于50,表示空气质量差,污染物浓度较高。项城市酸雨K值均值为89.5μS/cm,2008-2012年呈上升趋势,2012-2017年趋于平稳,最大值为2013年104.8μS/cm,最小值为2008年68.1μS/cm。酸雨K值与pH值整体呈负相关关系,K值越大,则pH值越小;K值越小,则pH值越大。
4.2  影响因子
        2008-2017年降水pH小于5.6个数为316,其中:降水样品中“有土壤、沙砾等沉淀”的降水样品pH小于5.6的个数为34个;降水样品中“轻微浑浊,无沉淀”的降水样品pH小于5.6的个数为29个;降水样品中“有虫子、鸟粪等生物性杂物混入”的降水样品pH小于5.6的个数为13个;降水样品中“有树叶等植物性杂物混入”的降水样品pH小于5.6的个数为7个;降水样品中“浑浊或有絮状物、无沉淀”的降水样品pH小于5.6的个数为4个;降水样品未受污染pH小于5.6的个数为229个。
        通过统计得出,降水样品受污染后pH小于5.6占总样品数27.5%,降水样品pH值与降水样品受污染有一定相关性。其中,降水样品中“有土壤、沙砾等沉淀”的降水样品占比例最高,达到10.8%,这与赵勇[4]的结论相吻合。
5  结论与讨论
5.1  近10年来项城市县酸雨常年降水pH值为4.71,年平均pH值整体呈上升趋势,降水酸性逐年降低;酸雨出现次数波动较大,2011年出现69次为常年最多,2013年出现41次为常年最少;秋季(37.9%)酸雨出现频率最高,夏季次之(29.3% ),春季(24% ),冬季(8.8%)出现频率最低。
5.2  降水样品受污染后出现酸雨次数占总样品数27.5%,降水样品pH值与降水样品受污染有一定相关性。
5.3  项城市酸雨K值均值为89.5μS/cm,酸雨K值与pH值整体呈负相关关系,K值越大,则pH值越小;K值越小,则pH值越大。
 

参考文献
[1]  中国气象局.酸雨观测规范[M].北京:气象出版社,2005.11.
[2]  汪家权,关劲兵,李如忠,等.酸雨研究进展与问题探讨[J].水科学进展,2004,115(14):526-5301.
[3]  赵艳霞,侯青.1993—2006年中国区域酸雨变化特征及成因分析[J].气象学报,2008,第66卷(第6期):1032-1042.
[4]  赵勇,孙中党,王飞,等.郑州市大气酸性物质与降水酸性的相关性分析[J].环境科学研究,2001,第14卷(第6期):20-23.
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