降水對新鄭市大氣污染的濕沉降特征

摘?要：本文利用新鄭市2018年的降水量資料和降水天氣出現(xiàn)前后空氣的PM10和PM2.5濃度變化數(shù)據(jù)，分析降水對新鄭市大氣污染濕沉降特征。結(jié)果表明：2018年新鄭市的74次降水天氣過程對PM10和PM2.5的平均清除效率分別為12.6%、16.5%，大部分的降水天氣對空氣中的PM10清除效果要比PM2.5差，不管降水強度如何，其對于空氣中的揚塵、沙塵等大粒徑顆粒物的清除效果相對較好;新鄭市的弱降水天氣過程共出現(xiàn)31次，其中有13次的降水天氣過程中增加了PM10濃度，降水過程對PM10的平均清除效率為8.0%;其中有10次降水增加了PM2.5濃度，降水過程對PM2.5的平均清除效率為-11.0%;新鄭市超過1.5mm的降水天氣過程共有43次，占總降水天氣過程的41.9%，但是大部分降水過程對空氣中的PM10和PM2.5濃度以正清除效率效率為主;隨著小時最大降水量的增加，降水對空氣中的PM10和PM2.5清除效果會不斷增大;因降水天氣過程對PM10的清除效果要低于PM2.5，使得降水天氣結(jié)束后PM2.5/PM10比率要低。

關鍵詞：降水;PM2.5;PM10;清除效率

1?資料來源和方法

1.1?資料來源

本文中的氣象資料主要來源于新鄭市氣象臺站的常規(guī)氣象要素數(shù)據(jù)信息;環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)資料則是審核通過后的新鄭市大氣國控站點的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)。選用2018年出現(xiàn)在新鄭市的57例降水天氣過程，包括降水持續(xù)時間、總降水量、小時降水量和降水前后1h的PM10和PM2.5逐時濃度數(shù)據(jù)。

1.2?數(shù)據(jù)處理方法

降水過程開始時間應選擇第一次出現(xiàn)降水量超過0.1mm/h的時次，而降水過程結(jié)束時間應選擇最后一次出現(xiàn)降水量超過0.1mm/h的時次。對于降水之前空氣中的顆粒物濃度應選擇降水過程開始前1h的平均顆粒物濃度，記為C1，降水之后空氣中的顆粒物濃度應選擇降水結(jié)束后1h的平均顆粒物濃度，記為C2。清除效率記錄為S，其計算公式為：S=（C1-C2）/C1;若S>0，說明降水是以正清除為主;若S<0，則說明降水是以負清除為主。

2?結(jié)果分析

2.1?降水總量與清除效果

2.1.1?1.5mm以下的降水過程

對于降水量不足1.5mm的降水天氣過程，在降雨天氣結(jié)束后，空氣中的PM10和PM2.5均表現(xiàn)出了不同程度的增加或減少，還有極個別降水天氣出現(xiàn)過程中，空氣中的顆粒物濃度幾乎沒有發(fā)生變化。在2018年74次的降水天氣過程中，新鄭市的弱降水天氣過程共出現(xiàn)31次，占41.9%，其中有13次的降水天氣過程中增加了PM10濃度，降水過程對的平均清除效率為8.0%;其中有10次降水增加了PM2.5濃度，降水過程對PM2.5的平均清除效率為11.0%，由此不難看出，微量降水天氣對PM10的清除效率要低于PM2.5。整體來說，在這31次的微量降水天氣過程中，其對新鄭空氣中的顆粒物主要表現(xiàn)為正清除。

總降水量在0.3～0.7mm的降水過程共有6次，這12次降水過程對PM2.5的清除效果以正清除為主，而對PM10則沒有清除效果，反而增大了PM10濃度。由此不難看出，對于此類降水過程來說，其對揚塵等大粒徑顆粒物的濕沉降效果較為明顯。

2.1.2?1.5mm以上的降水過程

在2018年74次的降水天氣過程中，新鄭市超過1.5mm的降水天氣過程共有34次，占總降水天氣過程的48.1%，但是大部分降水過程對空氣中的PM10和PM2.5濃度均有正的清除效率，降水過程對PM10的平均清除效率為16.7%，對PM2.5的平均清除效率為21.2%，其對PM10的平均清除效率要低于于PM2.5。另外，1月27日、3月17至19日、4月5日、7月10日和11月7日的降水天氣出現(xiàn)的過程中，空氣中的PM10和PM2.5均表現(xiàn)出不同程度的上升，而5月16日和7月27日日的降水造成空氣中的PM10濃度上升，PM2.5濃度減少，12月10日的降水天氣過程造成空氣中的PM10濃度上升，PM2.5濃度不變，1月6日、5月11日和11月8日的降水則與之相反。

其中，四次造成空氣中的PM10和PM2.5濃度上升的降水天氣過程主要出現(xiàn)在夏秋季傍晚到夜間，以強對流天氣為主，這種天氣持續(xù)時間相對較短，在降雨天氣結(jié)束后，空氣中的相對濕度增加且維持時間極長，再加上夜間水平擴散和垂直擴散條件差，空氣中的顆粒物濃度會有小幅度升高的趨勢。因降水天氣出現(xiàn)之前的PM10和PM2.5濃度都較低，均在二級標準以下維持，其上升幅度也較小。

2.2?小時最大降水量與清除效果的關系

根據(jù)小時最大降水量不同，對2018年新鄭市的74次降水天氣過程進行分類，以分析降水天氣與空氣中的顆粒物清除效率之間的關系，得出以下結(jié)論：①隨著小時最大降水量的增加，降水對空氣中的PM10和PM2.5清除效果不斷增大;②針對小時最大降水量不足1.1mm的降水天氣過程，其對PM10的清除效果要低于PM2.5，共有31次降水天氣過程的小時最大降水量低于1.1mm，其對PM10和PM2.5的平均清除效率分別為8.0%、11.0%，其中有13次的降水天氣過程對PM10以負清除為主;③對于小時降水量超過1.2mm的降水天氣過程，2018年共出現(xiàn)43次，僅有6次的降水天氣過程對PM10和PM2.5為負清除，有3次降水天氣過程對PM10為負清除，對PM2.5為正清除，有2次降水天氣過程對PM2.5為負清除，對PM10為正清除，其他降水天氣過程為正清除或沒有變化。

2.3?降水持續(xù)時間與清除效果的關系

通過對2018年出現(xiàn)在新鄭市的74次降水天氣過程進行統(tǒng)計分析，其對空氣中的PM10和PM2.5的平均清除效率分別為8.0%和11.0%，其中有36次的降水天氣過程對PM10的清除效果要高于PM2.5，也是造成大部分天氣降水天氣過程結(jié)束后，PM2.5/PM10比率減少的主要原因。根據(jù)2018年的所有降水天氣過程的PM10、PM2.5濃度變化數(shù)據(jù)，有38次降水天氣過程前的PM2.5/PM10比率比降水后的PM2.5/PM10比率要低。

參考文獻：

[1]陶豫萍，吳寧，羅鵬，等.森林植被截留對大氣污染物濕沉降的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2007，15（4）.

[2]王小剛.濕沉降化學組成與大氣污染源研究——以西安市長安區(qū)為例[D].西北大學，2018.

作者簡介：沈海波（1988-），男，漢族，河南新鄭人，在職研究生，工程師，從事縣級綜合氣象業(yè)務工作。