李慧萍

摘 要：本文利用焦作市2008—2017年酸雨觀測站的相關(guān)數(shù)據(jù)觀測資料，著重針對近10a來該地區(qū)酸雨變化特征進行分析，并在此基礎上探討不同氣象條件及大氣污染物對酸雨的影響。結(jié)果表明：降水年平均pH值為4.74～6.75。 2008—2011年降水平均pH值均小于5.6，2012—2017年降水平均pH值均大于5.6。且近10a來，降水pH值呈波動上升的趨勢。采集大于10mm以上的降水，說明近地層污染物濃度對降水酸度有重要影響。月降水電導率K值的大小與月總降水次數(shù)呈反相關(guān);降水電導率K值總的季分布趨勢為冬季>春季>秋季>夏季; 10a來年平均降水電導率K值在50～100之間波動，整體有波動下降的趨勢。酸雨污染的減輕顯示了大氣污染防治對空氣環(huán)境有較大的改善。

關(guān)鍵詞：酸雨; pH值; K值; 影響因素

中圖分類號：S161 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830064

引言

所謂酸雨指的是pH值在5.6以下的雨、雪、雹等大氣降水。人類排放的氮氧化物及硫氧化物經(jīng)過各種氧化反應進而生成的硝酸及硫酸是引發(fā)酸雨的主要污染物質(zhì)。近些年來，相關(guān)部門加大焦作地區(qū)空氣污染治理力度，嚴重影響了該地區(qū)酸雨污染發(fā)展趨勢。本文利用焦作市2008—2017年酸雨觀測站的酸雨觀測資料，針對該地區(qū)近10a酸雨變化特征進行分析，并與這一時期地面觀測站天氣現(xiàn)象、風、降水量資料相結(jié)合，探討了影響焦作地區(qū)酸雨變化的主要氣象因素。

1 資料及統(tǒng)計方法

焦作氣象局于2008年1月1日正式開始酸雨觀測，酸雨觀測站位于焦作市東苑路（N35°14′，E113°16′），海拔高度112.0m。本文所用酸雨觀測資料為 2008—2017年的降水pH值及電導率K值數(shù)據(jù)。并使用上海精密科學儀器有限公司生產(chǎn)的pH計（PHS-3B）對降水pH值進行測定，其單位為±0.01pH。使用上海精密科學儀器有效公司生產(chǎn)的電導率測定儀（DDS-307）對降水電導率K值進行測定，該精度單位為0.1μS/cm。并以中國氣象局《酸雨觀測業(yè)務規(guī)范》中的降水量加權(quán)平均法為依據(jù)對降水平均pH值及電導率K值進行計算。

2 酸雨污染狀況及特征分析

2.1 酸雨污染狀況

酸雨觀測降水采樣的日界選取每日08：00（北京時），并選取當日08：00—次日08：00作為1個降水采樣日。焦作2008 年1 月—2017年12月的觀測資料共采集降水樣本752條（日降水量≥0.1mm），從中剔除233條因降水量小于1.0mm而形成的不完整觀測記錄，剔除1條未通過K-PH不等式方法檢驗的觀測記錄，剔除94條因采樣過程中有昆蟲、鳥糞等生物性雜物混入致使降水樣品受到污染的觀測記錄，本文共采用觀測數(shù)據(jù)樣本424條。

2008—2017年pH值隨時間的變化區(qū)域越來越集中，整體呈波動上升的趨勢。據(jù)統(tǒng)計，日降水pH值最大為 9.15，出現(xiàn)在2008 年1月27日，日降水pH值最小為3.76，出現(xiàn)在2008 年6月12日;月平均pH值最大為7.87，出現(xiàn)在2017年3月，月平均pH 值最小為3.99，出現(xiàn)在2010 年8月;月平均K 值最大為668.0，出現(xiàn)在2010 年1月，月平均K 值最小為33.9，出現(xiàn)在2017 年5月。10a共出現(xiàn)酸雨日46次，酸雨出現(xiàn)頻率為10.8%。

2.2 酸雨特征分析

利用焦作10 a的424次水樣，統(tǒng)計日降水PH 值在5.6以下的4個級別的出現(xiàn)頻率。各級別酸雨的出現(xiàn)頻率可以表示為下表1。

由此可見，焦作酸雨少發(fā)，且多呈弱酸雨。

3 降水pH值變化情況

3.1 酸雨出現(xiàn)次數(shù)和出現(xiàn)頻率的年度變化

以2012年為分界，2008—2011年酸雨出現(xiàn)次數(shù)較多，且酸性較強，酸雨出現(xiàn)頻率較大，最大值出現(xiàn)在2011年，達到25.5%。2012—2017年酸雨出現(xiàn)次數(shù)明顯偏少，日降水pH<4.5，年總次數(shù)全部為0，說明2012年及以后出現(xiàn)酸雨時全呈弱酸性，酸雨出現(xiàn)頻率也明顯偏小，2014年全年無酸雨。

自2008年以來，年平均降水pH值呈波動上升趨勢，說明酸雨強度的減弱。2008—2011年平均降水pH值均小于酸雨界線值，2012—2017年平均降水pH值均大于酸雨界線值。2012年以來，年平均降水pH值均高于10a均值5.89，反映焦作地區(qū)降水酸度明顯降低，酸雨污染明顯改善的趨勢特征。

3.2 酸雨季節(jié)分布

焦作市位于豫西北的太行山南麓，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，春旱多風，夏熱多雨，秋高氣爽，冬寒少雪。而且隨著季節(jié)的變化，酸雨的出現(xiàn)頻率及其強度均發(fā)生一定程度的變化，其中冬季發(fā)生酸雨的頻率最高為16.3%，其次為秋季，酸雨發(fā)生頻率為13.8%，而春季及夏季發(fā)生酸雨的頻率相對較低，夏季與秋季酸雨的強度較強。

3.3 酸雨各月出現(xiàn)情況及酸度變化

各月酸雨出現(xiàn)的次數(shù)不均，8月、9月出現(xiàn)次數(shù)較多。酸雨出現(xiàn)頻率的差異較大，1 月出現(xiàn)的頻率最高為25.0%、9月出現(xiàn)的頻率次之為18.9%，3 月及 5—7 月出現(xiàn)的頻率較低，5月為最低，達到2.6%。

4 降水電導率變化情況

4.1 降水電導率的年變化

大氣降水的導電能力反映大氣降水潔凈程度，用電導率來度量，其定義為通過電導測量池中待測溶液的電流密度與施加其上的電場強度之比。統(tǒng)計10a來降水電導率，年平均降水電導率K值在50～100之間波動，整體有波動下降的趨勢。K值越小，證明大氣降水越潔凈。

4.2 降水電導率的季節(jié)變化

統(tǒng)計10a來四季平均降水電導率，最大值出現(xiàn)在冬季，為136.8，最小值出現(xiàn)在夏季63.3，酸雨K值總的季分布趨勢為冬季>春季>秋季>夏季。夏季雨水較多，電導率值偏小，說明降雨對空氣有很強的凈化作用。

4.3 降水電導率的月變化

統(tǒng)計10a來各月平均降水電導率，最大值出現(xiàn)在12月，為179.4，最小值出現(xiàn)在8月，為58.1，各月平均K值大致呈“U”型分布。在10a降水中，12 月出現(xiàn)降水次數(shù)最少，8月出現(xiàn)次數(shù)最多為57次，說明月降水電導率的大小與月總降水次數(shù)呈反相關(guān)。

5 酸雨污染與氣象條件的關(guān)系

5.1 酸雨與風的關(guān)系

風是酸雨形成的主要氣象因子之一，統(tǒng)計焦作2008—2017年日降水pH<5.6時的24h 的地面風 （02：00、08：00、14：00、20：00定時風），分析酸雨日能夠發(fā)現(xiàn)，酸雨日地面風向以ENE、NE為主，這2個風向占到全部風向的27.2%，平均風速為2.4m/s。這一現(xiàn)象與焦作的地形及其盛行風密切相關(guān)。

5.2 酸雨與天氣現(xiàn)象的關(guān)系

當大氣層結(jié)較為穩(wěn)定時，對湍流的發(fā)展起到了一定的抑制作用，為大霧天氣的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。此時大氣當中的污染物難以及時擴散，使出現(xiàn)酸性降水的頻率顯著增加。統(tǒng)計焦作2008—2017年日降水pH<5.6時，每日發(fā)報時的天氣現(xiàn)象，除降水現(xiàn)象外，輕霧出現(xiàn)率達95.7%，說明酸雨日能見度較差，基本小于10.0km，出現(xiàn)輕霧、霧的機會較多。

5.3 酸雨與降水量的關(guān)系

焦作市四季降水表現(xiàn)不盡相同，在對酸雨進行觀測時發(fā)現(xiàn)：降雨量不同導致其酸度存在著一定程度的差異。本文以酸雨觀測獲取的雨量為依據(jù)將其劃分為以下4個等級，如表2。

并著重針對各種降雨等級下降水的pH平均值、K值平均值及酸雨出現(xiàn)頻率的變化情況進行分析。

通過分析能夠得出，各個等級的降水酸度、酸雨發(fā)生頻率等存在著顯著差異，其中1.0～50.0mm雨量等級里的pH值均低于 5.60為酸雨，隨著雨量的增大，pH值呈波動變化，其中大雨的降水酸度最高為5.09;在雨量50mm以內(nèi)，酸雨出現(xiàn)率隨雨量增大逐漸增多，當降雨量≥50mm時，酸雨出現(xiàn)率則迅速減小。

K值的大小隨著降雨的增大呈線性下降的趨勢，說明雨量對空氣有一定凈化作用，且雨量越大，凈化作用越強。

參考文獻

[1] 唐孝炎，張遠航，邵敏.大氣環(huán)境化學[M].第二版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]中國氣象局.酸雨觀測業(yè)務規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2005.