張建業(yè)　吳萍萍　王曉楠　賈碩

摘要：利用承德地區(qū)2012—2018年圍場(chǎng)國(guó)家基本氣象站、豐寧國(guó)家基本氣象站、承德市國(guó)家基本氣象站酸雨觀測(cè)資料和其他氣象資料進(jìn)行分析，結(jié)果表明：承德地區(qū)屬于非酸雨區(qū)，多年平均降水pH值為6.2，酸雨發(fā)生頻率為17%。2012—2018年，承德地區(qū)酸雨發(fā)生頻率呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，pH值呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，受酸雨影響最多年份為2012年。酸雨變化特征與氣溫、風(fēng)向風(fēng)速等氣象要素及當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、污染源等有密切關(guān)系。

關(guān)鍵詞：酸雨;承德;pH值;氣象要素

中圖分類號(hào)：S161

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200215039

收稿日期：2019-11-26

作者簡(jiǎn)介：張建業(yè)（1989-），男，本科，助理工程師。研究方向：氣象觀測(cè)與服務(wù)。

引言

以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19117-2003《酸雨觀測(cè)規(guī)范》為依據(jù)，將pH值在5.6以下的大氣降水定義為酸雨。大氣降水主要包括雨、雪、雹等多種形式。在發(fā)生降水天氣過程中，受到多種污染氣體、懸浮顆粒物可溶成分、二氧化碳等多種因素的影響，降水pH值往往會(huì)發(fā)生明顯變化。因此，使用降水pH值不僅能夠表現(xiàn)出自然降水的特征，還能有效地反映出人類活動(dòng)對(duì)降水的影響[1]。按照日降水pH值劃分酸雨等級(jí)：pH≥5.6為非酸雨;4.5≤pH<5.6為弱酸雨;pH<4.5為強(qiáng)酸雨。通常情況下，大氣降水的導(dǎo)電能力使用電導(dǎo)率進(jìn)行度量，并以此來反映大氣降水的潔凈程度。通過電導(dǎo)測(cè)量池中待測(cè)溶液的電流密度與在其上部施加的電場(chǎng)強(qiáng)度的比值被稱為大氣降水的電導(dǎo)率。大氣中的污染氣體以及懸浮顆粒物可溶成分進(jìn)入降水后，都會(huì)使電導(dǎo)率值增加。

據(jù)統(tǒng)計(jì)[2]，自2010年起，酸雨污染主要受氮氧化物排放量影響，隨氮氧化物排放量逐年進(jìn)入下降趨勢(shì)，近年來我國(guó)酸雨污染的持續(xù)改善均有顯著的貢獻(xiàn)。承德市作為京津冀地區(qū)的重要組成部分，其酸雨問題備受關(guān)注。承德站、圍場(chǎng)站、豐寧站承擔(dān)承德市酸雨觀測(cè)任務(wù)的3個(gè)臺(tái)站，代表了承德市的氣象狀況。自2012年1月1日開始，3個(gè)臺(tái)站同時(shí)承擔(dān)酸雨觀測(cè)任務(wù)，開始對(duì)降水pH值和電導(dǎo)率K進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。本文通過統(tǒng)計(jì)與分析2012—2018年承德市氣象部門3個(gè)臺(tái)站的酸雨觀測(cè)資料，針對(duì)該地區(qū)酸雨的時(shí)空變化特征及其與氣象要素之間的關(guān)系進(jìn)行分析，為承德地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理、區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源

本文選取資料為2012—2018年承德地區(qū)3個(gè)酸雨觀測(cè)站，即承德市氣象站、圍場(chǎng)氣象站、豐寧氣象站的酸雨觀測(cè)日數(shù)據(jù)，以及各測(cè)站降水量、10分鐘風(fēng)向、風(fēng)速等自動(dòng)觀測(cè)氣象資料。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

按照2個(gè)指標(biāo)來評(píng)定酸雨。pH值：年平均降水pH值是否<5.6。酸雨頻率F：按照QX/T372-2017《酸雨和酸雨區(qū)等級(jí)》的規(guī)定，劃分酸雨頻率的等級(jí)為F≤5.0%為酸雨偶發(fā);5.0%80.0%為酸雨高發(fā)。

通常情況下，使用1a出現(xiàn)酸雨的降水次數(shù)與全年降水次數(shù)之間的比值對(duì)酸雨頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。某地區(qū)酸雨頻率越高，表明該地區(qū)受酸雨污染影響越嚴(yán)重。通常使用雨量加權(quán)法計(jì)算降水的pH值，使用相關(guān)儀器設(shè)備測(cè)量每次降水過程的pH值，并將其換算為氫離子濃度。之后再按照雨量對(duì)氫離子濃度進(jìn)行加權(quán)以獲取氫離子濃度的平均值，其負(fù)對(duì)數(shù)即為降水pH的平均值。可以使用以下公式來表示：

2 承德地區(qū)酸雨測(cè)量結(jié)果分析

2.1 酸雨變化趨勢(shì)

2012—2018年承德市降水年平均pH值區(qū)間在5.72～6.84，達(dá)到偏中性標(biāo)準(zhǔn)。與南方地區(qū)城市相比[2]，承德市降水酸性小，受酸雨污染小。近7a來，承德市降水pH值總體呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，降水pH最小值和酸雨最大發(fā)生頻率均出現(xiàn)在2012年。隨后除2016年酸雨發(fā)生頻率略升高外，呈逐年降低趨勢(shì)。2012—2018年酸雨發(fā)生頻率均低于50%。

2.2 酸雨空間變化特征

由表1可知，2012—2018年承德地區(qū)除豐寧2012年年平均pH值<5.60外，其余各站各年份平均pH值均>5.60，pH值在2016年存在1個(gè)低值，其余逐年呈增大趨勢(shì)。由表2可知，2012—2018年承德各地區(qū)酸雨發(fā)生頻率逐年降低，圍場(chǎng)受酸雨污染影響最小，豐寧受酸雨污染影響最大。綜合可見，可見承德地區(qū)受酸雨污染影響較小，而且逐年呈改善趨勢(shì)。

3 討論

酸雨是大氣物理與化學(xué)過程的綜合反應(yīng)，同時(shí)也是人為、自然等多種因素綜合作用與影響的結(jié)果。就酸雨的形成機(jī)制而言，大量致酸前提物的排放是形成酸雨的根本原因。大氣中的二氧化硫和氮氧化物等經(jīng)過氧化一旦遇水就會(huì)形成硝酸、硫酸、亞硝酸等多種酸性化合物，使降水樣品的pH值明顯降低，與此同時(shí)降水的酸性卻顯著增加。而大氣當(dāng)中含有的堿性顆粒物、堿性氣體等物體也會(huì)顯著影響到降水pH值，導(dǎo)致pH值增加，同時(shí)降水的酸性有所減弱。進(jìn)入降水之后，酸性物質(zhì)往往會(huì)經(jīng)過云中淋洗與云下沖刷2個(gè)過程。就致酸前體物而言，受到地形地貌及氣象條件的影響，再經(jīng)過云下致酸作用極易生成酸性物質(zhì)，進(jìn)而對(duì)當(dāng)?shù)卦斐梢欢ǖ乃嵊晡廴綶3]。

承德市受酸雨污染較小，與承德地區(qū)以農(nóng)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)主體密不可分，工業(yè)、建筑業(yè)作為次要經(jīng)濟(jì)對(duì)承德地區(qū)環(huán)境污染影響較小。承德市酸雨發(fā)生頻率比南方低，主要是由于北方土壤多為堿性，能夠中和降水當(dāng)中存在的酸性成分[4]。2012—2018年承德市降水的年平均pH值呈現(xiàn)出一定的增加趨勢(shì)，而年酸雨發(fā)生頻率隨著年份的遞增而有所降低，表明隨著年份的遞增，承德市酸雨?duì)顩r逐年改善。

通過分析發(fā)現(xiàn)，四季之中，冬、春、秋季酸雨發(fā)生頻率低于夏季，這主要是因?yàn)橄募練鉁馗?、濕度大、風(fēng)力小，加之陽光和水蒸氣濃度容易使二氧化硫遇降水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為硫酸進(jìn)而沉降在部分地區(qū)。另外，風(fēng)速也會(huì)對(duì)酸雨產(chǎn)生一定程度的影響，風(fēng)速既能夠?qū)Υ髿馕廴疚飻U(kuò)散速度起到?jīng)Q定性作用，又能表現(xiàn)出受上游污染源的污染程度。當(dāng)致酸污染物的輸出量大于輸入量時(shí)，風(fēng)速在有效降低降水酸度等方面發(fā)揮著重要的緩沖作用[5]。

各個(gè)地區(qū)酸雨特征存在著一定程度的差異，且酸雨的形成原因復(fù)雜多樣，不僅受到當(dāng)?shù)仫L(fēng)向風(fēng)速、溫度等多種氣象條件的影響，還與該地區(qū)的污染源、地形地貌等因素密切相關(guān)。承德地處東北與華北之間的過渡地帶，地勢(shì)呈現(xiàn)出由西北向東南逐漸傾斜的變化趨勢(shì)。承德市南北氣候表現(xiàn)出顯著差異，并呈現(xiàn)出立體分布特征，導(dǎo)致該地區(qū)氣候復(fù)雜多樣。因晝夜溫差大、降水量小，春秋季易出現(xiàn)揚(yáng)塵天氣;該地區(qū)風(fēng)速要大于平原地區(qū)，且具有良好的自然通風(fēng)條件。承德市特殊的氣候與地形條件為輸送、擴(kuò)散與稀釋大氣污染物創(chuàng)造了有利條件。只要始終保持對(duì)環(huán)境治理的高度重視，從源頭控制，就能更好的改善承德地區(qū)的酸雨污染。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)氣象局.酸雨觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2005.

[2] 中國(guó)氣象局.酸雨觀測(cè)年報(bào)[M].北京：中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心，2018.

[3] 張勇.重慶市“十五”期間酸雨污染特征及成因分析[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，29（4）：164-168.

[4] 黃魏，吳建蘭，申為明，等.南通市酸雨污染與成因分析[J].環(huán)境科技，2012，23（1）：53-56.

[5] 吳德輝，李白良，林長(zhǎng)城，等.閩西北邵武市酸雨分布特征及其與氣象條件的關(guān)系[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2009，22（4）：33-36.

（責(zé)任編輯 賈燦）