2011—2020年蘭州市城區(qū)酸雨特征分析

張偉

摘要 利用蘭州國家氣象觀測站2011—2020年酸雨觀測資料統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析并闡述了近10年蘭州市酸雨的pH值、電導(dǎo)率值的月、季、年月變化特征。結(jié)果表明：除2013—2014年外，蘭州市酸雨出現(xiàn)次數(shù)呈下降趨勢，大氣污染治理成效顯著，受供暖季節(jié)影響;第一季度酸雨污染嚴(yán)重;6—9月主要降水季節(jié)電導(dǎo)率值最小，在59.49～68.31之間。

關(guān)鍵詞 酸雨;pH值;K值;變化特征

中圖分類號：X517 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0158–02

酸雨又名酸性沉降，是指pH值5.60的大氣降水，包括雨、雪、雹等多種降水形式。酸雨是一種污染現(xiàn)象，由工業(yè)生產(chǎn)、煤和石油燃燒、汽車尾氣排放等產(chǎn)生的CO2、SO2和氮氧化物等在上升過程中，經(jīng)過“云內(nèi)成雨”、“云下沖刷”過程，形成較大雨滴降至地面，從而形成酸雨。因而，酸雨是因人類活動而酸化的大氣降水，自然降水不在酸雨之列[1-3]。蘭州地處青藏高原、內(nèi)蒙古高原和黃土高原交匯區(qū)，地形復(fù)雜，石油化工業(yè)園區(qū)位于主城區(qū)上風(fēng)方向，主城區(qū)位于河谷盆地內(nèi)，地形條件不利于污染物擴(kuò)散，特殊的地形和氣象條件，更加劇了蘭州市城區(qū)的大氣污染。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

觀測數(shù)據(jù)取自蘭州國家氣象觀測站，該站位于103°52′E、36°03′N，海拔1 517.2 m，主要開展的觀測業(yè)務(wù)有地面氣象觀測、酸雨觀測、大氣成分觀測、風(fēng)廓線雷達(dá)觀測等。蘭州市年平均氣溫9.1℃，年均降水量310 mm，降水時段主要集中在6—9月。本文數(shù)據(jù)選自2011—2020年共10年的降水pH值、K值資料。

1.2 分析方法

本文采用的指標(biāo)源自《酸雨觀測規(guī)范 GB/T 19117—2017》《酸雨和酸雨區(qū)等級 QX/T 372—2017》。平均降水pH值指對某一時段（月、季、年）內(nèi)所有的日降水pH值和對應(yīng)的日降水量進(jìn)行氫離子濃度—雨量加權(quán)平均計算的結(jié)果。

酸雨等級按照日降水pH值劃分為較弱酸雨（5.0≤pH值<5.6）、弱酸雨（4.5≤pH值<5.0）、強(qiáng)酸雨（4.0≤pH值<4.5）、特強(qiáng)酸雨（pH值<4. 0）。酸雨頻率（F）指某一時段（月、季、年）內(nèi)，日降水pH值5.60的次數(shù)占該時段內(nèi)所有觀測次數(shù)的百分率[4-5]，計算公式如下。

式中：N[pH<5.6]為該時段內(nèi)日降水pH值5.6的次數(shù);NT為該時段內(nèi)所有酸雨觀測次數(shù)。

酸雨頻率等級指某觀測站某一時段（月、季、年）內(nèi)觀測到的酸雨發(fā)生頻繁程度的等級（表1）。

大氣降水電導(dǎo)率（K）、大氣降水導(dǎo)電能力的度量是電導(dǎo)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(qiáng)度之比，常用單位為μs/cm。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸雨年變化特征

蘭州市2011—2020年有效酸雨樣本共494個，其中酸性降水樣本40個，酸雨出現(xiàn)頻率為8.09%。2014年平均pH值最小為5.77，2018年平均pH值最大為6.67;2012年平均K值最大為157.3 μs/cm，2017年平均K值最小為78.8 μs/cm（表2）。

近10年，蘭州市出現(xiàn)酸雨次數(shù)最多的年份為2014年（14次），其次是2013年（10次），第三是2015年5次，其中2015年5次酸性降水全部達(dá)到弱酸雨等級標(biāo)準(zhǔn)。2013年、2014年酸雨多發(fā)，2011年、2015年、2016年和2019年酸雨少發(fā)，2017年、2020年酸雨偶發(fā)（圖1）。

2.2 酸雨季節(jié)變化特征

2011—2020年，蘭州市各季度平均降水pH值范圍為5.26～7.27，各季度平均降水pH值5.6的共3次;各季度K值平均范圍為34.5～348.9μs/cm。第一季度至第四季度酸雨頻率分別為15.1%、4.2%、8.8%、6.9%，蘭州市第一季度為主供暖時段，可見受冬季供暖影響，城區(qū)污染較重，因此酸雨發(fā)生頻率也相應(yīng)最高。

2011—2020年，蘭州市各季度降水K值由高到低分別為第一季度、第四季度、第二季度、第三季度。除2012年第一季度降水K值超高外，其余各季度大氣降水K值呈緩慢下降趨勢（圖2）。

2.3 酸雨月變化特征

蘭州市降水量主要出現(xiàn)在6—9月，酸雨月變化特征更能直觀地反映污染程度。2011—2020年酸雨月變化顯示，1—12月平均降水pH值在5.70～6.67之間，其中9月pH平均值最小，為5.70;4月pH平均值最大，為6.67。

1—12月平均降水K值中，8月平均K值最低，為59.49 μs/cm;1月平均K值最高，為239.38 μs/cm;6—9月降水K值平均值在59.49～68.31之間，與其他月份相比，明顯偏低，與蘭州市主要降水集中月份呈正相關(guān)。

1—12月月降水酸雨頻率中，1月最高33%，其次為2月的27%，9月的10%，4—8月、10月酸雨頻率均在10%以下，3月、11—12月未出現(xiàn)酸雨（圖3）。

3 結(jié)論

2011—2020年蘭州市大氣降水pH值呈酸性出現(xiàn)次數(shù)總體呈下降趨勢，其中2013—2014年酸雨多發(fā)。蘭州市酸雨出現(xiàn)頻率第一季度最高15.1%，其次為第三季度的8.8%、第四季度的6.9%和第二季度的4.2%。各季度降水K值由高到低依次為第一季度、第四季度、第二季度、第三季度，除2012年第一季度降水K值超高外，其余各季度大氣降水K值呈緩慢下降趨勢。受主要降水月份影響，蘭州市9月pH平均值最小，為5.70;4月pH平均值最大，為6.67。8月K值平均值最低，為59.49 μs/cm;1月K值平均值最高，為239.38 μs/cm。

參考文獻(xiàn)

[1] 蒲維維，張小玲，徐敬，等.北京地區(qū)酸雨特征及影響因素[J].應(yīng)用氣象學(xué)報， 2010，21 （4）：464-472.

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

[3] 張良玉，賈芳，魏麗欣，等.上甸子區(qū)域大氣本底站酸雨變化特征[J].山西科技，2019，34（5）：44-50.

[4] 蒲章緒，崔云鵬.濟(jì)南酸雨變化特征[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2019，39 （9） ：135-137.

[5] 刑麗元，張海濤，付雷，等.長春市酸雨變化特征分析——2008—2018年[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2019，39 （13）：143-145.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Characteristics of Acid Rain in Lanzhou City from 2011 to 2020

ZHANG Wei （Lanzhou Central Meteorolo-gical Observatory， Lanzhou， Gansu 730020）

Abstract Based on the statistical data of acid rain observation data of Lanzhou national meteorological observation station from 2011 to 2020， this paper analyzes and expounds the monthly， seasonal and monthly variation characteristics of pH value and conductivity value of acid rain in Lanzhou in recent 10 years. The results showed that except from 2013 to 2014， the frequency of acid rain in Lanzhou shows a downward trend， and the effect of air pollution control was remarkable. Affected by the heating season， the acid rain pollution was serious in the first quarter， and the conductivity value in the main precipitation season from June to September was the smallest， between 59.49 and 68.31.

Key words Acid rain; pH value; K value; Change characteristics