長春市酸雨變化特征分析

邢麗元　張海濤　付雷　張明

摘 要：利用2008—2018年長春基準氣象站酸雨觀測資料，計算了近11a酸雨的年、季、月的平均pH值、K值和酸雨頻率，分析了酸雨特征和變化規(guī)律。結(jié)果表明：2008—2018年長春市pH值平均值有逐年上升趨勢，除2013—2015年外，酸雨污染逐年減輕，尤其是2016—2018年酸雨出現(xiàn)較少，大氣污染治理成效顯著。長春市供暖期1月、10—12月酸雨污染嚴重，非供暖期8月、9月酸雨污染較輕。酸雨出現(xiàn)頻率秋季最大，酸雨污染冬季最重，夏季較輕。酸雨與地面煙、霾視程障礙現(xiàn)象關系不大，而受高空逆溫的影響很大。

關鍵詞：酸雨;pH值;K值;變化特征

中圖分類號：S16

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190715062

酸雨是pH<5.60的大氣降水（雨、雪、雹等）。人類生產(chǎn)、生活大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，煤的燃燒、冶煉金屬、化工生產(chǎn)、工廠廢氣、汽車尾氣等產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復雜的化學反應，形成硫酸或硝酸氣溶膠，為降水捕捉吸收，降到地面成為酸雨。

酸雨是世界性環(huán)境污染問題，已被我國列為氣象災害之一。酸雨會破壞生態(tài)平衡，影響植物正常生長發(fā)育，使作物減產(chǎn)，土壤貧瘠，森林退化，使水體酸化，導致水生生物減少甚至絕跡。酸雨會腐蝕建筑材料、文物古跡，破壞交通工具及儀器設備的保護涂層，造成重大的經(jīng)濟損失。酸雨會污染水體與土壤，使鉛、汞等有毒的重金屬進入食物鏈，影響人體健康。酸雨能降低兒童的免疫能力，導致老年性癡呆癥，還能誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病和癌癥。我國在20世紀80年代被列入世界第3大酸雨區(qū)。近年來政府不斷采取措施控酸雨發(fā)展，預計未來幾十年內(nèi)，酸雨將成為歷史。長春市作為東北老工業(yè)基地的省會城市之一，酸雨的特征分析具有一定代表性。

1 資料與方法

1.1 資料來源

長春國家基準氣候站（N43°54″，E125°13″，海拔高度236.8m）于1990年開展酸雨觀測業(yè)務，是國家級酸雨觀測站。本文采用2008—2018年的酸雨觀測資料、地面觀測資料、探空觀測資料?？諝赓|(zhì)量數(shù)據(jù)來源于長春市環(huán)境狀況公報。

1.2 分析方法

根據(jù)《酸雨觀測規(guī)范GB/T19117-2017》及中華人民共和國氣象行業(yè)標準《酸雨和酸雨區(qū)等級QX/T372-2017》規(guī)定的計算方法。

大氣降水的pH值：大氣降水中氫離子活度的負對數(shù) pH=-lg[H+]

平均降水pH值：對某一時段（月、季、年）內(nèi)所有的日降水pH值和對應的日降水量進行氫離子濃度—雨量加權(quán)法計算

酸雨頻率等級劃分原則，按照單站某一時段（月、季、年）內(nèi)酸雨頻率，酸雨偶發(fā)F≤5%，酸雨少發(fā)5%80%。

大氣降水電導率：大氣降水導電能力的度量，是電導測量池中通過大氣降水樣品的電流密度與施加其上的電場強度之比。

2 結(jié)果分析

2.1 酸雨特征年變化

長春市2008—2018年總降水量8335.7mm，酸性降水2342.2mm，共有1105次降水過程，酸雨出現(xiàn)次數(shù)223次，酸雨出現(xiàn)頻率為20.2%。

由圖1可見2008—2018年長春市降水pH平均值呈逐年上升趨勢，2008年平均pH值最小為4.90，2016年最大為6.14。除了2012年以外，2008—2015年平均pH值均小于5.6。電導率K值可以反映出大氣降水的潔凈程度，電導率越小，表明降水的雜質(zhì)越少，越潔凈。年平均K值2016年最小為29.1微西門子每厘米，2014年最大為63.7微西門子每厘米。2013—2015年平均K值均大于50.0微西門子每厘米。由圖2中空氣中PM10含量可見，2013—2015年大氣中顆粒物增多。因為2013年開始長春市“兩橫三縱”快速路工程，地鐵一號線和二號線等大規(guī)模工程建設，施工中產(chǎn)生大量揚塵，使空氣質(zhì)量變差。2016—2018年平均pH值明顯上升，年平均K值明顯下降，表明酸雨污染減輕，空氣質(zhì)量變好。由圖3可見，根據(jù)酸雨頻率等級劃分原則，2008—2015年為酸雨多發(fā);2016年為酸雨偶發(fā);2017年為酸雨少發(fā);2018年為酸雨偶發(fā)。2015年酸雨頻率最大為36.7%，2018年最小為1.9%。2009—2013年酸雨頻率、弱酸雨頻率、強酸雨頻率、特強酸雨頻率呈下降趨勢，2013—2015年酸雨頻率、較弱酸雨頻率、弱酸雨頻率呈上升趨勢，這與圖2中長春市SO2、NO2年平均值趨勢一致。2013—2015年NO2年均值連續(xù)3a超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）中年平均二級標準的要求。SO2、NO2排放量增加導致酸雨污染加重。2016—2018年酸雨頻率、較弱酸雨頻率、弱酸雨頻率顯著下降。特強酸雨僅2008年出現(xiàn)，頻率為1.8%。由表1可見，pH值最小出現(xiàn)在2008年，最大出現(xiàn)在2018年;K值最小出現(xiàn)在2016年，最大出現(xiàn)在2018年。

“十五”以來，全國酸雨污染防治工作取得了一定進展。2008年國務院環(huán)?？偩止肌秶宜嵊旰投趸蛭廴痉乐巍笆晃濉币?guī)劃》。2013年國務院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》。近幾年，長春市政府高度重視大氣污染防治工作，出臺多項舉措，淘汰燃煤小鍋爐，整治黃標車。2008—2018年觀測數(shù)據(jù)分析表明，長春市酸雨污染逐年減輕，尤其是近3a，大氣環(huán)境治理工作成效顯著，城市空氣變好，環(huán)境得到逐步改善。

2.2 酸雨特征月變化

2008—2018年酸雨月變化見圖4。因為長春市降水比較集中，一般主要出現(xiàn)在6—8月，所以統(tǒng)計酸雨月發(fā)生頻率更能直觀反映污染程度。酸雨月發(fā)生頻率為8.3%～35.3%，其中10月酸雨發(fā)生頻率最高為35.3%，11月次之為31.2%，1月酸雨發(fā)生頻率最低為8.3%，4—8月酸雨發(fā)生頻率均低于20%。統(tǒng)計后得到特強酸雨僅9月、11月各出現(xiàn)過1次;強酸雨出現(xiàn)頻率1月最高為6.25%，6月次之為3.07%，2月、3月沒出現(xiàn);弱酸雨出現(xiàn)頻率11月最高為12.99%，10月次之為10.29%，1月沒出現(xiàn)。