貴陽(yáng)市近年酸雨特征分析

羅乃興，曾莉萍，吳有恒，呂 海

(1.貴州省貴陽(yáng)市氣象局，貴州 貴陽(yáng) 550001;2.貴州省氣象臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 引言

降水的pH值是表征降水(雨、雪等大氣降水)酸堿度的物理量，當(dāng)其值小于5.6時(shí)稱為酸雨。通常認(rèn)為，人類排放的硫氧化物和氮氧化物在大氣環(huán)境中經(jīng)過(guò)各種氧化反應(yīng)生成的硫酸和硝酸是導(dǎo)致降水酸化的主要致酸污染物質(zhì)［1］。酸雨的影響十分廣泛，特別是對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)有深遠(yuǎn)影響，酸雨可以導(dǎo)致土壤酸化，影響種子萌發(fā)，毒害根系，殺死根毛，使農(nóng)作物枯萎;同時(shí)會(huì)抑制土壤中有機(jī)物的分解和氮的固定，使土壤貧瘠化;另一方面酸雨可以加速建筑物、鋼鐵等的腐蝕和風(fēng)化過(guò)程。

20世紀(jì)70年代末，酸雨問(wèn)題引起了中國(guó)相關(guān)部門(mén)的重視，環(huán)保部門(mén)先后在全國(guó)布設(shè)了酸雨監(jiān)測(cè)站，氣象部門(mén)也相繼建立了長(zhǎng)期酸雨監(jiān)測(cè)站。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)大氣降水的研究主要包括降水的化學(xué)組成、特征及來(lái)源分析［2－6］;降水對(duì)不同粒徑顆粒物去除機(jī)制和效率研究［7］;降水成分的空間變化與排放源位置、地形條件、主導(dǎo)風(fēng)向等因素的關(guān)系［8］;氣象條件變化對(duì)降水酸度的影響［9－12］等。近年來(lái)，隨著煤炭使用日益高效環(huán)保，機(jī)動(dòng)車保有量的增加，我國(guó)東部發(fā)達(dá)地區(qū)城市群大氣污染已經(jīng)開(kāi)始呈現(xiàn)煤煙型與機(jī)動(dòng)車尾氣污染共存的復(fù)合型大氣污染特征，降水的pH值的特征也變得更為復(fù)雜［13］。

目前我國(guó)南方酸雨區(qū)主要分布于長(zhǎng)江以南、青藏高原以東的廣大地區(qū)，貴陽(yáng)市地處西南高原腹地，總面積8 034 cm2，四周多山脈阻隔，大氣環(huán)境相對(duì)封閉，不利于污染物的擴(kuò)散，是我國(guó)酸雨的典型地區(qū)［14］。中國(guó)統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)表明，2010年貴陽(yáng)市共有城市人口337萬(wàn)，總產(chǎn)值1 121.8億元人民幣，是西南地區(qū)的經(jīng)濟(jì)中心之一，經(jīng)濟(jì)總量占全省的一半以上。2010年貴陽(yáng)市的總供氣量為:人工煤氣26 963×104 m3;天然氣3 546×104 m3;液化石油氣63 772×104 m3，相比1994年增長(zhǎng)接近8倍。2010年排放的主要污染物為SI284 508 t;煙塵12 601 t;粉塵14 903 t。而在1995年，整個(gè)貴州的總SO2排放量?jī)H為 72 000 t，煙塵為 400 000 t［15］。通過(guò)以上數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，貴陽(yáng)地區(qū)的人口總量相當(dāng)巨大，城區(qū)人口密度堪比北京、上海，能源消耗量巨大，污染物排放不容小覷，雖然通過(guò)煤改電、電廠脫硫等一系列治污舉措，污染物的排放效率得到了很好的控制，尤其是粉塵的排放得到了明顯的改善，但是由于經(jīng)濟(jì)總量的快速增長(zhǎng)，空氣污染物的排放總量仍有一定的增加。根據(jù)貴陽(yáng)市城區(qū)2010年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，SO2的年平均濃度為0.060 mg/m3，因此貴陽(yáng)地區(qū)的酸雨主要是硫酸型酸雨，而NO、NO2年平均濃度值分別為 0.009 mg/m3、0.027 mg/m3，雖然目前不是酸雨的主要酸酐，但隨著機(jī)動(dòng)車保有量持續(xù)增加，其污染負(fù)荷呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)。貴陽(yáng)地區(qū)影響降水pH值的另一種重要的污染物是可吸入顆粒物(PM10)，其年5 a(2006—2010年)平均值為0.080 mg/m3，主要來(lái)源是城市的建筑施工揚(yáng)塵、重點(diǎn)污染源的煙塵、粉塵的排放。雖然PM10的濃度最高，但是其對(duì)降水pH值的影響比較復(fù)雜。

本文利用貴陽(yáng)市氣象局的酸雨觀測(cè)站5 a的酸雨觀測(cè)資料，分析貴陽(yáng)地區(qū)2005—2010年的酸雨變化特征，并結(jié)合同期的高空風(fēng)探測(cè)資料和大氣成分觀測(cè)資料，探討和分析貴陽(yáng)地區(qū)近年來(lái)的酸雨特征以及當(dāng)?shù)厮嵊曜兓挠绊懸蛩亍?/p>

2 資料來(lái)源及分析方法

2.1 資料來(lái)源

貴陽(yáng)市氣象局的酸雨觀測(cè)站位于云巖區(qū)，海拔高度1 074 m。酸雨資料選取2005—2010年觀測(cè)資料，氣象資料與降水pH觀測(cè)資料同步。

2005—2010年的酸雨觀測(cè)資料，以每日11時(shí)(北京時(shí)，下同)為酸雨觀測(cè)降水采集日界，當(dāng)日11時(shí)—次日11時(shí)為1個(gè)降水采樣日，若1個(gè)降水采樣日內(nèi)有多個(gè)降水過(guò)程，則將其合并為1個(gè)降水樣品，若1次降水過(guò)程持續(xù)發(fā)生多日，則以降水日為分界按日采取樣品，測(cè)量其pH值、K值和降水量。

貴陽(yáng)的年污染物排放數(shù)據(jù)來(lái)自貴陽(yáng)市環(huán)境狀況公報(bào)。

2.2 年平均pH值分析方法

本文采用氫離子濃度［H+］降水量加權(quán)法，即將每日降水pH值換算成氫離子濃度之后，乘以對(duì)應(yīng)的日降水量，累計(jì)求和后再除以年內(nèi)的總降水量，得到平均氫離子濃度，最后取負(fù)對(duì)數(shù)。計(jì)算公式如下:

上式中，pHi為每日降水所測(cè)得的pH值為降水量加權(quán)平均值;［H+］i為由日降水的pH值計(jì)算得到的氫離子濃度，Vi為日降水量，ΣVi為年降水量。

3 降水pH值的統(tǒng)計(jì)特征分析

3.1 貴陽(yáng)地區(qū)降水的氣象場(chǎng)特征

貴陽(yáng)市位于貴州省中部，地處云貴高原的東斜坡上，屬全國(guó)東部向西部高原過(guò)渡地帶(106°07'～107°17'E，26°11'～ 27°22'N 之間)。地形、地貌走勢(shì)大致呈東西向延展，地勢(shì)起伏較大，北部多山脈阻隔。

對(duì)貴陽(yáng)市2005年9月—2010年的8月5 a的pH值資料分析，本市5 a的年平均年降水為965.6 mm，年平均降水日為105.6 d，其中冬春以持續(xù)性層云降水為主，夏秋以陣性對(duì)流降水占主導(dǎo)。圖1為貴陽(yáng)地區(qū)5 a內(nèi)降水日的主導(dǎo)風(fēng)向的風(fēng)玫瑰圖，可以看出，降雨日的主導(dǎo)風(fēng)向以北北東到東北東為最多，其頻率高達(dá)60%以上，其余依次是正東、正北、南南西、東南東、東南、南南東以及正南，而西北到西南則幾乎沒(méi)有，這與貴陽(yáng)特殊地形條件直接相關(guān)的。如果考慮到北風(fēng)和東風(fēng)，那么從北風(fēng)到東風(fēng)區(qū)間的風(fēng)向占到貴陽(yáng)降雨日總風(fēng)頻的70%左右，因此低層風(fēng)向的變化對(duì)于貴陽(yáng)地區(qū)污染物的影響較小。由于貴陽(yáng)特殊的地理環(huán)境，冬、春季節(jié)冷鋒受到北部山體阻隔，多沿東北路徑南下至貴州，形成滇黔靜止鋒;而夏秋降水多由熱低壓發(fā)展配合中低空急流所產(chǎn)生的對(duì)流性降水為主。在降水頻率分布上，由于冬季靜止鋒影響，貴陽(yáng)地區(qū)冬季多降水日，而夏季則降水日相對(duì)較少。

圖1 貴陽(yáng)市2005—2010年降水日主導(dǎo)風(fēng)向風(fēng)玫瑰圖

3.2 貴陽(yáng)市酸雨的時(shí)間變化特征

3.2.1 酸雨的年際變化 2005—2010年，貴陽(yáng)市5 a降水pH值的平均值為4.43，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于酸雨pH5.6的標(biāo)準(zhǔn)，這表明在2005—2010年這5 a之間，貴陽(yáng)地區(qū)屬于酸雨區(qū)中。表1為2005—2009年中每年平均pH值的統(tǒng)計(jì)表，可以明顯看出，貴陽(yáng)地區(qū)的年平均降水pH值均在4.8以下，變化范圍從4.29(2008年)～4.74(2005年)，其中以2005年最高為4.74，2008年最低為4.29，整體起伏不大，除2005年與2009年，都低于強(qiáng)酸雨(pH值4.5)的標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)強(qiáng)酸雨。

表1 貴陽(yáng)地區(qū)2005年9月—2010年8月平均降水的pH值

為了進(jìn)一步分析降水的年pH值變化的原因，這里引用貴陽(yáng)主要污染物排放數(shù)據(jù)(表2)進(jìn)行說(shuō)明。僅選用了二氧化硫和工業(yè)煙塵、工業(yè)粉塵主要的酸性和堿性大氣排放物。由表2發(fā)現(xiàn)，二氧化硫的年排放隨時(shí)間呈先減小后增加的趨勢(shì)，而且前期減少相當(dāng)迅速。另一方面，工業(yè)粉塵和煙塵則隨著時(shí)間一致的減少。2005年，雖然二氧化里的排放量巨大，但由于工業(yè)煙塵(粉塵)的排放也較大，因此降水的年平均pH值反而為最高。2006—2009年間，隨著工業(yè)煙塵(粉塵)的排放迅速減少，降水pH值反而明顯下降，并在2008—2009年由于二氧化硫的排放量的反彈，使2008年的pH值降至最低。而2009—2010年間由于二氧化硫的排放量進(jìn)一步得到控制，當(dāng)年降水的pH值明顯升高。

表2 貴陽(yáng)地區(qū)2005—2011年年污染物排放量

3.2.2 酸雨的年內(nèi)變化 由于貴陽(yáng)地處東亞季風(fēng)區(qū)，不同季節(jié)降水的引發(fā)條件、水汽來(lái)源、降水強(qiáng)度和累計(jì)雨量都有顯著的區(qū)別，受其影響貴陽(yáng)地區(qū)降水pH值的年內(nèi)變化也起伏較大。與上一節(jié)不同的是，這里選用中位數(shù)、50%范圍，90%范圍來(lái)表征降水的月pH值變化，由于算法的不同，其與平均值具有一定的區(qū)別，但是可以很好的克服由于樣本數(shù)較少帶來(lái)的問(wèn)題。

圖2為貴陽(yáng)站2005—2010年5 a累計(jì)的年內(nèi)降水的月pH值變化的箱線圖，中間標(biāo)注的是中位數(shù)對(duì)應(yīng)的pH值。由圖可見(jiàn)，中位數(shù)的變化幅度很大，1—12月中位數(shù)pH值在4.265～5.195之間，呈現(xiàn)冬低、夏高，春秋過(guò)渡的特點(diǎn)，這與貴陽(yáng)的降水特點(diǎn)是相對(duì)應(yīng)的。全年12個(gè)月中，貴陽(yáng)中位數(shù)pH值均在5.2以下，均屬于酸雨，其中除7月在5.1以上外，其余均處于強(qiáng)酸雨。而50%范圍反映了該月降水pH值的離散程度，1、3、8、10月的50%范圍較小，這4個(gè)月分別為各季的典型月份，因此在該月份內(nèi)降水條件相對(duì)穩(wěn)定少變;相反，2、6、9月處于過(guò)渡月份，50%范圍也較為離散。在90%范圍可以粗略的排除異常值的影響，反映樣本的分布范圍?？梢钥闯觯鱾€(gè)月份降水pH值的最低值變化幅度較小，分布在3.8～4.29之間;而最高值的變化幅度較大，全年有9個(gè)月的最大pH值大于5.6，顯然已不屬于酸雨，相反的1、4、10月則幾乎所有降水都為酸雨。將90%范圍與中位數(shù)一起比較可以發(fā)現(xiàn)，在全年各月中，圖形的下半部，即pH值低于中位數(shù)但處于90%范圍內(nèi)的區(qū)間要遠(yuǎn)小于上半部，這說(shuō)明降水的pH值在某些情況下受到堿性物質(zhì)的影響較大，而酸性物質(zhì)的影響則相對(duì)平穩(wěn)。

圖2 貴陽(yáng)地區(qū)降水的月pH值變化箱線圖

3.3 氣象條件及污染物對(duì)酸雨的影響

3.3.1 降水日降水量與降水酸度的關(guān)系 圖3為貴陽(yáng)站的降水pH值與降水量(降水日)的關(guān)系圖。從關(guān)系圖中可以看出，貴陽(yáng)站的降水pH值的范圍在3.15～7.49之間變化。其中pH值低于5.6的降水日數(shù)占總降水日數(shù)的82.4%，酸雨中低于4.5的降水日數(shù)占總降水日數(shù)的37.5%，說(shuō)明貴陽(yáng)地區(qū)的酸雨出現(xiàn)頻率較高，而其中接近一半為強(qiáng)酸雨。

另一方面，隨著日降水量的增加降水pH值的變化范圍明顯收縮，當(dāng)日降水大于22 mm時(shí)，幾乎全部降水都屬于酸雨范疇。而從其線性趨勢(shì)線(y=－0.004 9x+4.887 3)可以明顯的看出，該趨勢(shì)線的斜率較小，僅為－0.004 9，這表明降水pH值的期望值隨日降水量的增加變化較小，當(dāng)日降水量大于80 mm時(shí)降水的期望pH值已呈強(qiáng)酸雨。

圖3 降水日降水量與降水酸度(pH值)的關(guān)系圖及其線性趨勢(shì)線

3.3.2 過(guò)程雨量與降水pH值的關(guān)系 雖然日降水量對(duì)于統(tǒng)計(jì)年平均pH值并沒(méi)有影響，但降水日雨量并不能反映發(fā)生在多個(gè)降水日的連續(xù)性降水的降水量與pH值的關(guān)系，因此，有必要將降水日降水轉(zhuǎn)換為過(guò)程降水量與pH值的關(guān)系。圖4為過(guò)程雨量與pH值的關(guān)系圖，相較于降水日降水量，轉(zhuǎn)換為過(guò)程降水量后小于5 mm的降水過(guò)程明顯減少，5 mm以上的降水過(guò)程有所增加，其中尤以大雨量級(jí)的降水增加最多。與日降水相似，貴陽(yáng)站的過(guò)程降水的pH值的范圍在3.15～7.49之間。

采用過(guò)程降水后，其線性趨勢(shì)線公式為y=－0.006x+4.927，這與降水日降水量有較大的不同。首先該公式的通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)，這使得該公式與未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的降水pH值與降水日降水量關(guān)系公式不同，具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義(R2=0.019)，可以用來(lái)實(shí)際推測(cè)降水的pH期望值。從公式本身表達(dá)的意義來(lái)看，該公式的截距為4.927，這說(shuō)明即使在降水最小可測(cè)值(當(dāng)降水量為0.1 mm時(shí)，對(duì)應(yīng)的pH值為4.926)時(shí)，降水的平均值(加權(quán)平均值)屬于酸雨的范疇;其傾斜度為－0.006，這表明降水的pH值是隨著過(guò)程雨量的增加而緩慢降低，當(dāng)過(guò)程雨量達(dá)到71 mm時(shí)，其期望值達(dá)到強(qiáng)酸雨的量級(jí)。

值得說(shuō)明的是，隨著降水量的增加，降水pH值越來(lái)越集中于趨勢(shì)線附近。因此，將降水過(guò)程的pH值按照降水量級(jí)大小將將每個(gè)降水日降水分為4個(gè)等級(jí)(小雨(0.1～10 mm)、中雨(10～25 mm)、大雨(25～50 mm)和暴雨(50～100 mm))后可以發(fā)現(xiàn):在小雨量級(jí)時(shí)，過(guò)程降水的加權(quán)平均值為4.91，酸雨出現(xiàn)的概率為76.7%，強(qiáng)酸雨出現(xiàn)的概率為39.5%;中雨量級(jí)時(shí)，過(guò)程降水的加權(quán)平均值為4.81，酸雨出現(xiàn)概率為91.6%，強(qiáng)酸雨出現(xiàn)的概率為32.5%;大雨及以上時(shí)，降水過(guò)程加權(quán)平均值為4.44，全部為酸雨，強(qiáng)酸雨出現(xiàn)的概率為43.6%。以上表明隨著降水量的增大，降水酸度的變化范圍顯著縮窄，酸雨及強(qiáng)酸雨出現(xiàn)概率增加，到大雨階段時(shí)的降水則全部為酸性降水。

圖4 過(guò)程降水量與降水酸度(pH值)的關(guān)系圖及其線性趨勢(shì)線

3.3.3 降水時(shí)長(zhǎng)與降水酸度的關(guān)系 降水時(shí)長(zhǎng)是表征降水的另一個(gè)因素，將降水日降水依照發(fā)生時(shí)間將其轉(zhuǎn)化為過(guò)程降水后，出現(xiàn)降水時(shí)長(zhǎng)大于24 h的事件。由于發(fā)生在降水日前后的微量降水并未計(jì)入測(cè)量范圍，因此很多的個(gè)例的降水時(shí)長(zhǎng)都在24 h，在24 h出現(xiàn)了明顯的堆積。但是降水時(shí)長(zhǎng)和降水pH的總體關(guān)系依然比較明顯。

在降水的時(shí)長(zhǎng)與降水pH值的關(guān)系圖中(圖5)，貴陽(yáng)市的降水時(shí)長(zhǎng)分布范圍在1～96 h之間。降水的pH值與降水時(shí)長(zhǎng)也呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，且pH值的離散程度也隨著降水時(shí)長(zhǎng)的增加而逐漸縮小，這與過(guò)程降水量和降水pH相似?？梢钥闯觯诮邓畷r(shí)長(zhǎng)小于24 h的范圍內(nèi)，降水的離散程度較高。降水時(shí)長(zhǎng)與降水pH值的關(guān)系一方面是由于當(dāng)降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，降水量一般較大，因此降水的pH值偏低;而另一方面，也與貴州冬春季節(jié)特有的降水條件有關(guān)。由于云貴地區(qū)特有的山地地形，冬春季節(jié)冷鋒到達(dá)貴州、云南以后多變性減弱為滇黔靜止鋒，盤(pán)踞在滇黔之間。受其影響，貴陽(yáng)地區(qū)冬春季節(jié)經(jīng)常發(fā)生持續(xù)性降水，降水發(fā)生時(shí)低層多存在逆溫，降水強(qiáng)度較弱。因此空氣中的SO2等污染物一方面可以在低層聚集，另一方面的雨滴(云滴)中液相化學(xué)反應(yīng)可以進(jìn)行的比較充分，從而降低降水的pH值。

圖5 降水時(shí)長(zhǎng)與降水酸度(pH值)的關(guān)系圖及其線性趨勢(shì)線

3.3.4 逆溫對(duì)酸雨的影響 降水前如果大氣層結(jié)比較穩(wěn)定，同時(shí)伴有逆溫現(xiàn)象出現(xiàn)的條件下，往往抑制了大氣的垂直運(yùn)動(dòng)和湍流交換，導(dǎo)致底層大氣污染物難以向上擴(kuò)散，在局部形成污染物堆積，一旦出現(xiàn)降水，將通過(guò)云下沖刷過(guò)程影響下降水酸度［16］。

2007—2008年貴陽(yáng)市發(fā)生降水過(guò)程前后環(huán)境監(jiān)測(cè)站的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)樣本中，降水前或降水時(shí)伴有逆溫狀況發(fā)生的樣本數(shù)有97個(gè)，其中酸雨樣本90個(gè)，非酸雨樣本7個(gè)，酸雨頻率為92.8%。在90個(gè)酸雨樣本中，降水前1 d出現(xiàn)逆溫的酸雨樣本數(shù)為11個(gè)，降水當(dāng)天出現(xiàn)逆溫的酸雨樣本數(shù)為8個(gè)，降水前1 d及當(dāng)天均發(fā)生逆溫的酸雨樣本數(shù)為50個(gè)，從以上數(shù)據(jù)可以看出，降水前1 d及當(dāng)天均發(fā)生逆溫時(shí)，酸雨樣本數(shù)最多，這是由于在連續(xù)逆溫條件下，邊界層內(nèi)大氣污染物的擴(kuò)散能力弱，大量的SO2、NO2和顆粒物等污染物被抑制在逆溫層內(nèi)，形成有利于降水酸化的大氣條件。貴陽(yáng)地區(qū)冬、春季節(jié)逆溫狀況較夏、秋季節(jié)多。通過(guò)統(tǒng)計(jì)，2007年冬季凝凍期間貴陽(yáng)市低層持續(xù)出現(xiàn)逆溫狀況，較其他年份同一季節(jié)多，且逆溫較為明顯，逆溫溫差較大。由于凝凍期間貴陽(yáng)市供電不足，導(dǎo)致居民使用煤量劇增，煤炭燃燒導(dǎo)致SO2和可吸入顆粒物(PM10)明顯增加，在逆溫層的作用下，污染物被聚集在低層，形成2007年冬季嚴(yán)重酸雨污染的有利氣象場(chǎng)條件。

3.4 酸雨與其對(duì)應(yīng)的K值的關(guān)系

氣溶膠是貴陽(yáng)地區(qū)的首要污染物，其中主要包括大氣細(xì)粒子PM2.5和粗粒子PM10。氣溶膠主要來(lái)源于汽車尾氣、煤炭燃燒等人為排放的污染物及污染物的二次轉(zhuǎn)化。根據(jù)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，降水發(fā)生的后一日貴陽(yáng)地區(qū)的空氣質(zhì)量以優(yōu)居多，其中以PM10的下降尤為明顯。而另一方面，降水的pH值也與降水前1 d的PM10有明顯的正相關(guān)關(guān)系(略)。

K值表示降水導(dǎo)電能力的大小，反映降水中帶電粒子的多少，進(jìn)而反映大氣降水的潔凈程度。由于導(dǎo)致降水中K值的變化主要是進(jìn)入雨滴的大氣氣溶膠和可溶性氣體，通過(guò)一系列液相化學(xué)反應(yīng)成為帶電粒子(粒子)，其中酸性(堿性)物質(zhì)電離出H+(OH－)，從而改變降水的pH值。過(guò)程降水的降水量和K值的關(guān)系與pH值和降水的關(guān)系相似(圖6)，但是又有很大不同。貴陽(yáng)測(cè)站降水的K值的變化范圍在8.1～488.1之間。這表明在某些情形下，降水中帶電粒子異常偏高。其分布型與冪指數(shù)函數(shù)較為相似，對(duì)其進(jìn)行冪指數(shù)擬合，可以發(fā)現(xiàn)該趨勢(shì)線與數(shù)據(jù)高度相似，通過(guò)了95%顯著性檢驗(yàn)，具有明確的指導(dǎo)意義。

通過(guò)冪指數(shù)趨勢(shì)線可以看出，在降水初期，過(guò)程降水的K值的期望隨著降水量的增加而急劇下降，在降水達(dá)到一定程度后，K值下降變得平緩，這說(shuō)明在降水初期通過(guò)降水過(guò)程中的云內(nèi)清除和云下清除過(guò)程中，清除的主要是降水中的氣溶膠粒子;而降水達(dá)到一定程度之后，降水中氣溶膠粒子的濃度顯著降低，轉(zhuǎn)而以可溶性氣體為主，由于氣體的清除較為緩慢，因此隨降水量的增加K值的下降并不明顯。

圖6 過(guò)程降水量與降水K值的關(guān)系圖及其冪指數(shù)趨勢(shì)線

4 結(jié)論

通過(guò)貴陽(yáng)酸雨觀測(cè)站2005年9月—2010年8月酸雨觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，貴陽(yáng)地區(qū)酸雨特征及其與氣象條件的關(guān)系分析，在2005—2010年間，降水的pH值與氣象場(chǎng)具有很高的相關(guān)性，氣象場(chǎng)通過(guò)氣流輸送、逆溫層聚集、云下沖刷、云內(nèi)的液相化學(xué)反應(yīng)等一系列的過(guò)程來(lái)影響降水的pH值。貴陽(yáng)地區(qū)降水pH值的時(shí)間分布特征，在很大程度上受到同期的氣象場(chǎng)特征影響。具體結(jié)論如下:

①5 a年來(lái)，貴陽(yáng)地區(qū)總降水平均值 pH為4.43，屬?gòu)?qiáng)酸雨區(qū)。而在這5 a內(nèi)，貴陽(yáng)地區(qū)降水的pH值呈現(xiàn)兩端高中間低的分布型，最低值出現(xiàn)在2007—2008年，為4.29。這主要是由大氣污染的排放的年變化引起的，氣象條件的影響并不明顯。因?yàn)闅庀髼l件有明顯的年周期，一定的年際變化并不足以引起降水的年平均pH的明顯變化。

②貴陽(yáng)地區(qū)的低層風(fēng)向多以偏東風(fēng)向?yàn)橹?，風(fēng)向穩(wěn)定少變，因此降水的pH值主要受風(fēng)向的影響不大。降水量及降水時(shí)長(zhǎng)對(duì)降水pH影響較大且較為相似，其中尤以降水量對(duì)降水pH值的相關(guān)性最好。降水pH值隨著降水量(降水時(shí)長(zhǎng))的增加，pH呈下降趨勢(shì)，酸雨概率增大，其與期望的離散程度明顯縮小。

③逆溫對(duì)酸雨有一定影響，連續(xù)發(fā)生逆溫狀況(降水前1 d及當(dāng)天均出現(xiàn)逆溫狀況)時(shí)，酸雨出現(xiàn)頻率大;冬春季逆溫次數(shù)多，逆溫溫差大，這是由于在連續(xù)逆溫條件下，邊界層內(nèi)大氣污染物的擴(kuò)散能力弱，大量的SO2，NO2和顆粒物等污染物被抑制在逆溫層內(nèi)，形成有利于降水酸化的大氣條件。在一定程度上加重了冬春季節(jié)的酸雨程度。

④從K值與降水量的變化來(lái)看，K值隨降水的增加而呈冪指數(shù)下降趨勢(shì)，其在降水發(fā)生的初期K值急劇下降，而隨降水的進(jìn)一步發(fā)展，K值的下降速度減緩。配合pH值與降水量的關(guān)系，說(shuō)明在降水發(fā)生的初期，主要是大氣中粗顆粒物對(duì)降水的中和作用，但由于粗顆粒物的性質(zhì)復(fù)雜多變，因此降水量較少時(shí)，降水的pH值變化幅度較大。

⑤從年內(nèi)各月降水的酸度特征上來(lái)看，貴陽(yáng)地區(qū)的季節(jié)特征表現(xiàn)為冬低，夏高，春秋過(guò)渡的特點(diǎn)。這是這兩個(gè)季節(jié)特殊的降水條件的影響，在冬春季節(jié)，貴陽(yáng)的降水以鋒面降水為主(尤以靜止鋒降水最多)，降水發(fā)生時(shí)貴陽(yáng)地區(qū)多處于鋒面逆溫內(nèi)部，逆溫層的聚集效應(yīng)顯著，空氣質(zhì)量較差，進(jìn)而降水pH值較低;另一方面由于靜止鋒降水的降水時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，雨水中的液相化學(xué)反應(yīng)得以充分的進(jìn)行，從而也加劇了降水的酸度。

［1］錢(qián)維宏，陳德亮，林祥，等.全球變化下的中國(guó)區(qū)域氣溫—降水趨勢(shì)［J］.氣候變化通訊，2004，3(3):8－9.

［2］唐孝炎，張遠(yuǎn)航，邵敏.大氣環(huán)境化學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［3］Kulshrestha U C，Monika J，kulshlrestha R S，et al.Chemical characteristics of rain water at an urban site of south central India［J］.AtmospHeric Environment，2003，37(21):3019 －3026.

［4］徐敬，張小玲，徐曉斌，等.上甸子本底站濕沉降化學(xué)成分變化與來(lái)源解析［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，28(5):1001－1006.

［5］胡敏，張靜，吳志軍.北京降水化學(xué)組成特征及其對(duì)大氣顆粒物的去除作用［J］.中國(guó)科學(xué)(B 輯)，2005，35(2):169－176.

［6］張維，邵德民，沈愛(ài)華，等.上海梅雨季節(jié)云水和雨水的化學(xué)組分分析［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，1991，(4):75－384.

［7］丁國(guó)安，鄭向東，馬建中，等.近30 a大氣化學(xué)和大氣環(huán)境研究回顧［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2006，17(6):796－814.

［8］Chate DM，Rao PSP，Naik MS，et al.Scavenging of aerosols and their chemical species by rain［J］.AtmospHeric Environment，2003，37(18):2477 －2484.

［9］Zimmerman F，LuxH，MaenhautW，et al.A review of air pollution and atmospHeric deposition dynamics in southern Saxony，Germany，Central Europe［J］.AtmospHeric Environment，2003，37(5)671－691.

［10］林長(zhǎng)城，林詳明，鄒燕，等.福州氣象條件與酸雨的關(guān)系研究［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，2005，21(3):330－336.

［11］董惠清，黃海洪，高安寧，等.南寧市酸雨頻率特征分析［J］. 氣象科技，2003，31(3):101－108.

［12］吳賢篤，施松微，吳正可.溫州市酸雨特征及氣象條件分析［J］.浙江氣象，2004，25(4):20－24.

［13］陳德林，古淑芳，李洪珍.降水酸度與降水物理量關(guān)系的分析［J］.氣象科學(xué)研究院院刊，1989，4(1):82－87.

［14］楊復(fù)沫，賀克斌，雷宇，等.2001—2003年間北京大氣降水的化學(xué)特征［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2004，26(5):538－541.

［15］許楊，楊宏清.湖北省2007年酸雨特征及其與氣象污染條件的關(guān)系［J］.暴雨災(zāi)害，2008，27(4):351－354.

［16］中國(guó)統(tǒng)計(jì)局.2010年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒［J］.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，2010:100－105.

［17］林長(zhǎng)城，林詳明，鄒燕，等.福州氣象條件與酸雨的關(guān)系研究［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，2005，21(3):330－336.