程倩倩，唐國敏，安佳君，劉永裕

（柳州市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，廣西 柳州 545003）

1 引言

酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、雹等大氣降水，分為三個(gè)等級：強(qiáng)（重）酸雨：pH 值＜4.5；弱（輕）酸雨：4.5≤pH 值＜5.6；非酸雨：pH 值≥5.6。 降水酸度的變化除了受當(dāng)?shù)卮髿馕廴疚锘瘜W(xué)性質(zhì)和源場變化的影響外，氣象條件的變化對降水酸度的影響也是相當(dāng)明顯的［1］。中國已成為繼歐洲和北美之后的第三大酸雨區(qū)［2－3］，廣西地處華南酸雨區(qū)，是酸雨災(zāi)害較為嚴(yán)重的省份，據(jù)湯潔［4］等研究表明，廣西屬于重酸雨區(qū)?！熬盼濉逼陂g，國家把廣西11個(gè)地市、33個(gè)縣（市）列入酸雨控制區(qū)，頻繁的酸雨災(zāi)害也成為制約廣西可持續(xù)發(fā)展的重要因素。柳州作為廣西最重要的工業(yè)城市，開展酸雨綜合防治是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的迫切需要［5］。

本文利用2008～2016年柳州市氣象局酸雨監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測的降水pH值資料，結(jié)合對應(yīng)觀測的降水量、風(fēng)向，來探討和分析柳州市酸雨年際變化特征及氣象條件與降水酸度、酸雨出現(xiàn)率之間的關(guān)系［6－9］，旨在為今后開展柳州市酸雨控制和治理研究工作提供客觀依據(jù)。

2 資料與方法

本文所用的酸雨資料為柳州酸雨觀測站2008～2016年的日降水pH值和酸雨頻率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，柳州酸雨觀測站的pH計(jì)是雷磁PHS－3B型精密pH測定儀。年、季、和月平均pH值計(jì)算式采用氫離子濃度雨量加權(quán)法計(jì)算，年、季、月平均酸雨發(fā)生頻率采用發(fā)生酸性降水的天數(shù)占酸雨觀測總天數(shù)的百分比計(jì)算［10－11］，月酸雨資料統(tǒng)計(jì)分析采用中國氣象局大氣成分中心推廣的酸雨觀測通訊處理ARDataCPS軟件。

降水pH值的平均值計(jì)算公式如下：

式（1）中R為酸雨監(jiān)測期間的降水量，單位為mm。

3 柳州酸雨現(xiàn)狀

3.1 柳州市酸雨年變化

表1為2008～2016年柳州市降水pH年平均值及其酸雨出現(xiàn)率情況一覽表。由表1可見，2008～2016年9a柳州市的降水pH年平均值為4.70，降水呈酸性，其中2009年降水pH年平均值最低只有4.17，為強(qiáng)酸年，2016年的降水pH年平均值雖然是9a中最高的年份，但也有5.24。9a柳州市的酸雨出現(xiàn)率介于49.2%～87%之間，年平均發(fā)生頻率為68.4%，酸雨出現(xiàn)率比較高。雖然柳州市前幾年酸雨程度比較嚴(yán)重，但是近年來有減弱趨勢。其年降水酸性和酸雨年平均發(fā)生頻率自2008年到2016年以來呈緩慢減弱趨勢。

表1 2008～2016年柳州市酸雨出現(xiàn)率及pH年平均值情況一覽表Table1 The rate of acid rain and pH annual mean value in Liuzhou from 2008 to 2016

由圖1中可以看出，柳州市的降水pH值基本呈逐年增大趨勢，降水酸度有所減弱，2016年最弱，由圖1還可以見，強(qiáng)酸雨發(fā)生頻率與弱酸雨發(fā)生頻率成正相關(guān)，弱酸雨的發(fā)生頻率大概是強(qiáng)酸雨的一倍，2008年以后酸雨發(fā)生頻率有所減弱，但在2011年又增長達(dá)到9a內(nèi)發(fā)生頻率最大值，2011年以后弱酸雨和強(qiáng)酸雨發(fā)生頻率都緩慢減弱，2016年達(dá)到酸雨發(fā)生頻率最小值。

圖1 2008～2016年平均PH值及酸酸雨出現(xiàn)頻率

3.2 柳州市酸雨的季節(jié)變化

柳州市四季的劃分為：春季為3～6月、夏季為7～9 月、秋季為 10～11 月、冬季為 12～2 月。

圖2為2008～2016年間不同季節(jié)降水pH值及酸雨出現(xiàn)頻率變化圖，由圖可見，季節(jié)降水pH值與酸雨出現(xiàn)率成反比，pH值越大，酸雨發(fā)生頻率越低，其中，冬季和春季pH值最低，分別為 4.35和4.46，表示冬、春兩季酸雨最為嚴(yán)重，這兩個(gè)季節(jié)酸雨發(fā)生頻率也是最高的，冬季酸雨出現(xiàn)率最高，為85.9%，春季次之，發(fā)生頻率為 74.5%，秋季 pH 值為 4.74，酸雨發(fā)生頻率也較春、冬兩季略低，夏季降水pH值最大，酸性最弱，為5.29，相應(yīng)的酸雨發(fā)生頻率也最低，為43.9%。在季節(jié)上，空氣污染主要受氣象條件影響。如春、冬季多為陰雨天氣，空氣濕度大、靜風(fēng)多，不利于空氣中各種污染物的擴(kuò)散、稀釋，導(dǎo)致局部區(qū)域空氣污染較重。夏、秋兩季雨水多，風(fēng)速較大，有利于各種污染物擴(kuò)散，減輕了酸雨的發(fā)生。

圖2 不同季節(jié)降水PH值及酸雨出現(xiàn)率

3.3 柳州市酸雨的月變化

圖3為2008～2016年間不同月份降水pH值，由圖可知，柳州市酸雨最為嚴(yán)重的發(fā)生在3月份，其平均pH值為3.91，其次為2月、1月；酸雨最輕是7月，為5.47，根據(jù)圖2也可看出夏、秋兩季柳州酸雨較冬、春兩季輕。2008～2016年間酸雨最低值發(fā)生在2009年 1月，為 3.41，最高發(fā)生在 2013年 6月，為7.35。月變化的變化趨勢結(jié)果與季變化相一致。

圖3 2008～2016年柳州酸雨月平均pH值

4 柳州市氣象條件與酸雨關(guān)系分析

4.1 降水量與酸雨的關(guān)系

本文按照降水量大小將每次酸雨監(jiān)測期間所取得的降水量分5個(gè)等級 （毛毛雨：0.1≤R＜2，小雨：2≤R＜10，中雨：10≤R＜25，大雨：25≤R＜50，暴雨：R≥50，R的單位為mm）進(jìn)行劃分，并對柳州市不同降水等級下pH平均值（以下均以pH值表示）、酸雨出現(xiàn)率的變化情況進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。由表2可見：柳州市5個(gè)降水等級下的降水酸度、酸雨出現(xiàn)率有所差異，每個(gè)降水等級里pH值均低于5.6，隨著降水等級的加大，pH值呈“U”型變化，其中大雨的pH值最小，為4.76。酸雨出現(xiàn)率隨降水量增大逐漸增多，降水達(dá)到大雨以上時(shí)酸雨出現(xiàn)率維持在90%以上，說明降水量越大，酸雨出現(xiàn)的機(jī)會越多。

表2 不同降水等級下降水酸度、酸雨出現(xiàn)率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4.2 風(fēng)向?qū)λ嵊甑挠绊?/h3>

形成酸雨的主要因素是人類活動排放的二氧化硫和氮氧化物等酸性氣體。一般情況下，當(dāng)大氣污染源保持相對恒定的情況下，風(fēng)向?qū)Υ髿馕廴驹吹臄U(kuò)散有著明顯的影響，柳州市為小盆地地形，位于本站最近處有兩個(gè)較大的污染源排放點(diǎn)：柳州化肥廠和柳州鋼鐵廠，這兩個(gè)點(diǎn)都在本站NW方位，分別距離酸雨觀測點(diǎn)3km和4km，化肥廠和鋼鐵廠排放的污染物類型主要為二氧化硫和工業(yè)粉塵、煙塵，由于柳州常年盛行風(fēng)向?yàn)镹，本站處于兩個(gè)污染源下風(fēng)向，故而這兩處對柳州酸雨影響很大。據(jù)分析顯示柳州春季盛行風(fēng)向?yàn)镹和NE，夏季盛行S和SSE，秋季盛行N和NNE，冬季盛行風(fēng)向?yàn)镹，而春、冬兩季靜風(fēng)多，影響了空氣中各種污染物的擴(kuò)散、稀釋，導(dǎo)致春、冬兩季酸雨較為嚴(yán)重，而夏、秋兩季風(fēng)速較大，且夏季盛行風(fēng)向?yàn)镾，觀測點(diǎn)位于污染源的上風(fēng)向，利于污染源的擴(kuò)散，因而夏秋季酸雨較春、冬兩季輕。

5 結(jié)論

（1）2008～2016年柳州站9a的酸雨觀測資料顯示，柳州市降水pH年平均值為4.70。酸雨出現(xiàn)率介于49.2%～87%之間，年平均發(fā)生頻率為68.4%，柳州市年降水酸性和酸雨年平均發(fā)生頻率自2008年到2016年以來呈緩慢減弱趨勢，這說明，柳州市大氣降水酸度的減弱可能是與近年來采取的主要針對顆粒物相關(guān)環(huán)境治理措施的一種正面響應(yīng)。

（2）柳州市降水酸性的季節(jié)變化較明顯，春、冬季節(jié)發(fā)生酸雨的頻率明顯高于夏、秋季節(jié)；酸雨春、冬季較夏、秋要強(qiáng)；分析可知，春、冬兩季為柳州市強(qiáng)酸雨的高發(fā)季，降水酸性在冬季最強(qiáng)，夏季最弱。柳州市酸雨最為嚴(yán)重的發(fā)生在3月份，其平均pH值為 3.91，其次為 2 月、1 月。

（3）2008～2016年柳州市酸雨pH值的變化范圍為 3.41～7.35，不同等級的降水對降水酸度有著明顯的影響，大雨等級的pH值最小，降水酸度最高，酸雨出現(xiàn)率隨著降水等級提高而增大。大雨和暴雨等級降水時(shí)最容易出現(xiàn)酸性降水。

（4）從地形上看，柳州處于小盆地地形，大氣結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，不利于大氣污染物的擴(kuò)散，容易形成酸雨污染，所以柳州降水酸化的程度較嚴(yán)重。再加上測點(diǎn)附近有兩處較大的二氧化硫等污染源排放點(diǎn)，柳州盛行風(fēng)向?yàn)镹，不利于空氣中污染物的擴(kuò)散，加重了柳州酸雨的形成。

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