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2011—2020年兰州市城区酸雨特征分析

2021-02-26张伟

农业灾害研究 2021年10期
关键词:酸雨变化特征pH值

张伟

摘要 利用兰州国家气象观测站2011—2020年酸雨观测资料统计数据,分析并阐述了近10年兰州市酸雨的pH值、电导率值的月、季、年月变化特征。结果表明:除2013—2014年外,兰州市酸雨出现次数呈下降趋势,大气污染治理成效显著,受供暖季节影响;第一季度酸雨污染严重;6—9月主要降水季节电导率值最小,在59.49~68.31之间。

关键词 酸雨;pH值;K值;变化特征

中图分类号:X517 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2021)10–0158–02

酸雨又名酸性沉降,是指pH值5.60的大气降水,包括雨、雪、雹等多种降水形式。酸雨是一种污染现象,由工业生产、煤和石油燃烧、汽车尾气排放等产生的CO2、SO2和氮氧化物等在上升过程中,经过“云内成雨”、“云下冲刷”过程,形成较大雨滴降至地面,从而形成酸雨。因而,酸雨是因人类活动而酸化的大气降水,自然降水不在酸雨之列[1-3]。兰州地处青藏高原、内蒙古高原和黄土高原交汇区,地形复杂,石油化工业园区位于主城区上风方向,主城区位于河谷盆地内,地形条件不利于污染物扩散,特殊的地形和气象条件,更加剧了兰州市城区的大气污染。

1 材料与方法

1.1 数据来源

观测数据取自兰州国家气象观测站,该站位于103°52′E、36°03′N,海拔1 517.2 m,主要开展的观测业务有地面气象观测、酸雨观测、大气成分观测、风廓线雷达观测等。兰州市年平均气温9.1℃,年均降水量310 mm,降水时段主要集中在6—9月。本文数据选自2011—2020年共10年的降水pH值、K值资料。

1.2 分析方法

本文采用的指标源自《酸雨观测规范 GB/T 19117—2017》《酸雨和酸雨区等级 QX/T 372—2017》。平均降水pH值指对某一时段(月、季、年)内所有的日降水pH值和对应的日降水量进行氢离子浓度—雨量加权平均计算的结果。

酸雨等级按照日降水pH值划分为较弱酸雨(5.0≤pH值<5.6)、弱酸雨(4.5≤pH值<5.0)、强酸雨(4.0≤pH值<4.5)、特强酸雨(pH值<4. 0)。酸雨頻率(F)指某一时段(月、季、年)内,日降水pH值5.60的次数占该时段内所有观测次数的百分率[4-5],计算公式如下。

式中:N[pH<5.6]为该时段内日降水pH值5.6的次数;NT为该时段内所有酸雨观测次数。

酸雨频率等级指某观测站某一时段(月、季、年)内观测到的酸雨发生频繁程度的等级(表1)。

大气降水电导率(K)、大气降水导电能力的度量是电导测量池中通过大气降水样品的电流密度与施加其上的电场强度之比,常用单位为μs/cm。

2 结果与分析

2.1 酸雨年变化特征

兰州市2011—2020年有效酸雨样本共494个,其中酸性降水样本40个,酸雨出现频率为8.09%。2014年平均pH值最小为5.77,2018年平均pH值最大为6.67;2012年平均K值最大为157.3 μs/cm,2017年平均K值最小为78.8 μs/cm(表2)。

近10年,兰州市出现酸雨次数最多的年份为2014年(14次),其次是2013年(10次),第三是2015年5次,其中2015年5次酸性降水全部达到弱酸雨等级标准。2013年、2014年酸雨多发,2011年、2015年、2016年和2019年酸雨少发,2017年、2020年酸雨偶发(图1)。

2.2 酸雨季节变化特征

2011—2020年,兰州市各季度平均降水pH值范围为5.26~7.27,各季度平均降水pH值5.6的共3次;各季度K值平均范围为34.5~348.9μs/cm。第一季度至第四季度酸雨频率分别为15.1%、4.2%、8.8%、6.9%,兰州市第一季度为主供暖时段,可见受冬季供暖影响,城区污染较重,因此酸雨发生频率也相应最高。

2011—2020年,兰州市各季度降水K值由高到低分别为第一季度、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,其余各季度大气降水K值呈缓慢下降趋势(图2)。

2.3 酸雨月变化特征

兰州市降水量主要出现在6—9月,酸雨月变化特征更能直观地反映污染程度。2011—2020年酸雨月变化显示,1—12月平均降水pH值在5.70~6.67之间,其中9月pH平均值最小,为5.70;4月pH平均值最大,为6.67。

1—12月平均降水K值中,8月平均K值最低,为59.49 μs/cm;1月平均K值最高,为239.38 μs/cm;6—9月降水K值平均值在59.49~68.31之间,与其他月份相比,明显偏低,与兰州市主要降水集中月份呈正相关。

1—12月月降水酸雨频率中,1月最高33%,其次为2月的27%,9月的10%,4—8月、10月酸雨频率均在10%以下,3月、11—12月未出现酸雨(图3)。

3 结论

2011—2020年兰州市大气降水pH值呈酸性出现次数总体呈下降趋势,其中2013—2014年酸雨多发。兰州市酸雨出现频率第一季度最高15.1%,其次为第三季度的8.8%、第四季度的6.9%和第二季度的4.2%。各季度降水K值由高到低依次为第一季度、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,其余各季度大气降水K值呈缓慢下降趋势。受主要降水月份影响,兰州市9月pH平均值最小,为5.70;4月pH平均值最大,为6.67。8月K值平均值最低,为59.49 μs/cm;1月K值平均值最高,为239.38 μs/cm。

参考文献

[1] 蒲维维,张小玲,徐敬,等.北京地区酸雨特征及影响因素[J].应用气象学报, 2010,21 (4):464-472.

[2] 中国气象局.酸雨觀测业务规范[M].北京:气象出版社,2005.

[3] 张良玉,贾芳,魏丽欣,等.上甸子区域大气本底站酸雨变化特征[J].山西科技,2019,34(5):44-50.

[4] 蒲章绪,崔云鹏.济南酸雨变化特征[J].农业与技术,2019,39 (9) :135-137.

[5] 刑丽元,张海涛,付雷,等.长春市酸雨变化特征分析——2008—2018年[J].农业与技术,2019,39 (13):143-145.

责任编辑:黄艳飞

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

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