2014—2015年新宾县降水酸度特征分析

乔延艳　吴佳丽　胡玉

摘要 根据2014—2015年新宾县国家基本气象站的酸雨观测资料，对新宾县降水pH值的年、月、季变化以及与降水量的关系进行了分析。结果表明：新宾县降水酸度呈现出夏季低，春、秋、冬季高的变化趋势，酸雨频率冬季最高，主要原因是居民燃煤导致空气中硫化物的污染物增加，降水的pH值减小；而夏季降水多为阵性降水，强度大，有利于酸性污染物的稀释，降水的pH值较大。另外，不同量级降水的pH值、酸雨的出现频率与降水强度没有明显的对应关系。

关键词 降水；pH值；酸雨；辽宁新宾；2014—2015年

中图分类号 P426.6；X517 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0194-02

降水酸度通常使用能够代表溶液氢离子浓度指数的pH值来表示，降水的pH值是反映自然界降水特性的重要指标之一，当大气降水（包括液态降水和固态降水）的pH值小于5.6时，被称为酸雨[1]。自然灾害或人类活动等原因都可以造成区域性的降水pH值降低，辽宁省部分地区也时常发生酸雨[2]，为了了解新宾县降水酸度特征及酸雨污染状况，对2014—2015年新宾酸雨监测站的观测数据进行统计分析。

1 资料与方法

1.1 资料来源

本文使用2014—2015年新宾县酸雨观测资料。新宾县酸雨监测站位于新宾国家基本气象站观测场内，是辽宁省现有的22个酸雨观测站之一[3]。酸雨采样桶的直径为0.40 m、高0.45 m，上口沿保持水平距地1.2 m。当日8：00至次日8：00为1个降水采样日[4]。在1个降水采样日内出现降水，当降水量不足1.0 mm时，弃样；当降水量达到1.0 mm时，降水样品保留并测量其pH值。1个降水采样日内的1次连续降水过程，只采样1次，若1个降水采样日内有多次降水过程，则进行多次采样，并将其合并为1个降水样品。

1.2 研究方法

为了保证采集的降水样品的有效性和准确性，降水样品取回后，立即测降水样品的pH值。年（季、月）平均降水pH值，采用氢离子浓度[H+]-降水量加权法，即将每次降水的pH值换算成氢离子浓度后，乘上相应的降水量求得平均氢离子浓度，再取对数，即为年（季、月）平均降水pH值[5]。

2 结果与分析

2.1 降水酸度年变化

新宾县是全国生态环境建设重点县，森林覆盖率64%（2014年统计资料），境内鲜有污染性产业，空气质量好，酸雨频率很低。由图1可知，2014年新宾县降水pH值范围在4.78～7.60之间，仅有3次降水pH值低于5.6（n=61），达到酸雨量级。根据气候特点，新宾县四季划分为春季3—6月、夏季（7—9月）、秋季（10—11月）、冬季（12月至次年2月），2014年新宾县降水酸度大致呈现出夏季高，春、秋、冬低的变化趋势，最大值pH=7.60出现在8月，最低值pH=4.78出现在6月。由图2可知，新宾县降水pH值范围在4.62～7.16之间，有24次降水pH值低于5.6（n=85），主要变化规律如下：春、冬2季低，夏、秋2季高；最大值pH=7.16，出现在7月，最小值pH=4.62，出现在6月。主要原因是夏季降水以阵性为主、强度大，有利于酸性污染物的稀释，降水的pH值较大，而冬季气温降低，居民燃煤取暖等人类活动导致空气中SO2等酸性污染物增加，降水的pH值减小。

2.2 2014—2015年降水酸度及酸雨频率月变化

2014年与2015年降水酸度变化趋势不完全相同。由图3可知，2014年月均降水pH值在5.35～6.66之间，pH最小值出现在6月，且达到酸雨量级，其他月份月均降水pH值都未达到酸雨量级。出现酸雨的月份为6月、11月和12月，其中酸雨频率最高为12月。由图4可知，2015年月均降水pH值范围为4.99～6.65，月均降水pH<5.6的有1月、2月、4月、5月、6月、8月，最低值出现在4月，pH=4.99，酸雨频率4月最高，F=83.3%。根据降水量等要素的统计分析得出，2015年酸雨频率高的月份降水特点为持续时间长、降水量少，不利于酸性物质的稀释，导致其pH值降低。

由表1可知，月降水pH值4月最低，pH=5.04，9月最高，pH=6.27，逐月变化趋势大致呈先减小再增大的变化趋势（3月无酸雨，降水pH>5.6）。2014—2015年新宾县酸雨频率逐月变化表现出一定的季节变化，夏季相较于其他季節低。

2.3 pH值与降水量级的关系

按降水量大小进行划分：1.0～9.9 mm为小雨，10.0～24.9 mm为中雨，25.0～49.9 mm为大雨，50.0 mm及以上为暴雨，酸雨情况与降水量级的关系统计结果见表2。可以看出，大雨量级的pH均值<5.60，其他各降水等级出现的pH均值均 >5.60，其中暴雨的pH均值最大，为6.63，小雨和中雨pH均值为5.7左右。各降水等级酸雨频率大小为大雨（44.4%）>中雨（22.2%）>小雨（18.6%）>暴雨（0），各级降水的pH值、酸雨的出现频率与降水强度没有明显的对应关系。

3 结论

2014—2015年新宾县降水酸度变化趋势存在较大差异，主要原因是2014年与2015年降水时段和降水量分布并不相同，2014年总降水次数少于2015年，但2014年短时强降水比2015年多（例如暴雨出现次数，2014年出现2次，2015年未出现暴雨），这是导致2014年酸雨频率低于2015年的原因之一，因为短时强降水有利于稀释酸性污染物，使降水pH值增大。

综合分析2014年和2015年新宾县降水酸度年变化、利用降水量加权法得到的逐月降水pH值变化和降水酸雨频率变化得出，新宾县2014—2015年降水酸度夏季低于其他季节，主要原因是夏季降水多以短时强降水为主，稀释了降水中的酸性物质。将不同量级降水条件下的pH值进行统计分析，发现各级降水的pH值、酸雨的出现频率与降水强度没有明显的对应关系。

4 参考文献

[1] GALLOWAY J N，LIKENS G E，EDGERTON E S.Acid precipitation in the northeastern United States：pH and acidity[J].Sciences，1976，194（4266）：722-724.

[2] 张新民，柴发合，王淑兰，等.中国酸雨研究现状[J].环境科学研究，2010（5）：527-532.

[3] 洪也，董德文，马雁军，等.2004—2008年辽宁酸雨时空分布特征研究[J].气象与环境学报，2009，25（2）：28-32.

[4] 中国气象局.酸雨观测业务规范[M].北京：中国气象出版社，2005.

[5] 陈彬彬，王宏，郑秋萍，等.福建省区域酸雨特征及成因分析[J].气象，2016，32（4）：70-76.

[6] 石敏.辽宁省近10年酸雨污染特征变化趋势分析[J].农业与技术，2012，32（4）：166-168.