人工增雪技術(shù)對降低霧霾天氣污染物濃度的可行性研究

王海濤

摘要：霧霾天氣是影響城鎮(zhèn)居民生活健康的主要原因之一，冬季陣雪量不足會導(dǎo)致城市內(nèi)空氣污染物濃度加重。為此使用人工增雪技術(shù)提高冬季降雪量，并探究人工增雪技術(shù)對降低霧霾天氣污染物濃度的可行性。分析人工增雪技術(shù)的效果和潛力，計算城市內(nèi)霧霾天氣污染物濃度和降雪量間的變化，以此分析該技術(shù)的可行性。分析結(jié)果表明，人工增雪能降低霧霾天氣污染物濃度，有效改善城市內(nèi)的酸雨情況，優(yōu)化空氣污染質(zhì)量綜合指數(shù)，提高空氣質(zhì)量優(yōu)良率。證明了人工增雪技術(shù)對降低霧霾天氣污染物濃度的可行性較強。

關(guān)鍵詞：霧霾天氣；污染物的可行性分析；污染物濃度；人工增雪技術(shù)；陣雪量

中圖分類號：X511 文獻標志碼：B

前言

工業(yè)等多個領(lǐng)域排放的污染物造成霧霾顆粒不斷增多，空氣污染也越來越嚴重。其中嚴重的揚塵以及汽車尾氣直接制約了城市的環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，也影響了居民的生活質(zhì)量。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，雨雪對降低霧霾污染有一定幫助，但大多數(shù)地區(qū)因地區(qū)冬季降雪量的不足導(dǎo)致霧霾污染物降低能力大幅度下降。尤其是冬季降水量干枯期環(huán)境下，北方地區(qū)的降雪量較小，嚴重影響霧霾被消減的速度。

張莉等詳細分析不同林分類型對大氣污染物的削減效應(yīng)效果，并根據(jù)當?shù)氐臍庀蠛椭脖惶卣?，詳細得出大氣污染物的削減能力，從而得出該降低大氣污染物方法的可行性。圣倩倩等利用大氣質(zhì)量檢測儀和氮氧化物分析儀，分析出不同環(huán)境因子與大氣污染物之間的相關(guān)性及其擬合關(guān)系，通過對比大氣污染物削減情況，詳細說明了道路綠地對治理空氣污染的可行性。

大氣污染最受關(guān)注的污染物是二氧化硫、二氧化氮和可吸人顆粒物。針對這些污染物，已出臺許多治理項目。經(jīng)監(jiān)測和分析發(fā)現(xiàn)，降水可以有效降低霧霾污染物濃度。因此，當?shù)貧庀缶植捎萌斯ぴ鲅┘夹g(shù)提高降雪量以減少霧霾天氣的污染程度。為了更好了解人工增雪技術(shù)對霧霾的影響，對該技術(shù)在降低霧霾程度的可行性進行分析。

1人工增雪技術(shù)的效果以及潛力分析

由于霧霾污染導(dǎo)致城市內(nèi)能見度降低的發(fā)生率在北方地區(qū)呈現(xiàn)增加趨勢，且霧霾天氣的發(fā)生率最高是在冬季，霧和霾實際上是兩種物質(zhì)，霧是因水汽凝結(jié)而造成能見度低的一種天氣現(xiàn)象，能見度在1 km-10 km之間的為輕霧，其主要成分均是水，因此霧并不是污染，而霾的主要成分是污染物，是大氣中懸浮的細小顆粒導(dǎo)致能見度小于10 km。區(qū)分霧和霾主要依靠能見度以及相對濕度，當大氣穩(wěn)定時，說明此時是霧氣，但穩(wěn)定的霧氣很容易聚集污染物，大霧天氣時常帶有污染。因此當濕度較高時是霧，一旦氣溫上升而濕度下降，就會形成霧霾天氣。在冬季環(huán)境下，若冷空氣活動較為頻繁，霧霾天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的較少，一旦冷空氣勢力降低，大風天氣減弱，大氣長時間處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，不利于空氣的流通以及污染物的擴散，就會造成冬季出現(xiàn)持續(xù)性的霧霾天氣。

大氣降水是淡水資源的主要來源，地面上的淡水均是由大氣降水轉(zhuǎn)換而來，人工增雪技術(shù)主要是對天氣業(yè)務(wù)的拓展，也是認為影響天氣的主要技術(shù)之一。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大氣降水量是形成霧霾天氣的主要外部因素，在不斷完善氣象學(xué)的同時霧霾和水汽之間的相關(guān)性研究結(jié)果也越來越完善，通過增加一定的降雪量可以使得霧霾天氣現(xiàn)象的發(fā)生率有效降低，人工增雪技術(shù)剛好可以滿足該要求。據(jù)人工增雪技術(shù)的現(xiàn)場研究發(fā)現(xiàn)，人工增雪的成功率大于人工增雨，因水汽更加容易達到飽和點，因此雪晶更容易形成，因此人工增雪技術(shù)更多的應(yīng)用于抗旱減災(zāi)以及社會經(jīng)濟發(fā)展等方面。人工增雪技術(shù)最開始的國家是美國，該國研究此技術(shù)已將近30年，并取得了十分顯著的成效，同時也獲取了十分有價值的研究成果，即使在海拔較高地區(qū)，人工增雪技術(shù)也能在當?shù)亟邓吭谢A(chǔ)上提高30％-40％。對平原流域2017年-2021年之間的冬春季的降雪量數(shù)據(jù)分析，實驗區(qū)域的平均降雪量為3.2 mm，最大降雪量為13.8 mm，通過數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，其中絕對增雪量12.5 mm，而相對增雪率高達40.5％。該數(shù)據(jù)顯示，人工增雪技術(shù)對應(yīng)的降雪量較自然降雪量增加了20％左右，且冬春季的降雪量增加更為明顯，為了更直觀的顯示出人工降雪量的數(shù)據(jù)變化，將數(shù)據(jù)統(tǒng)計轉(zhuǎn)化成見圖1。