2015年威海市酸雨变化特征及其影响因子的关系

宋华丽++方娇慧++潘凤妮

摘要：为了解山东省威海市酸雨污染状况，进而为酸雨的控制提供参考依据，选取2015年威海市酸雨观测资料、气象因素数据，统计分析了威海市降水pH的季节变化和月变化，探讨了酸雨的变化特征，并对酸雨的成因做了初步分析。结果表明，2015年威海市酸雨强度和频率有明显的季节变化和月变化，降水pH随冬、秋、春、夏逐渐升高，而酸雨出现频率则按冬、秋、春、夏逐渐降低；相比于威海市周边地区，威海市酸雨污染相对较低，但值得引起注意；酸雨的出现与威海市当地气候、污染源和自然条件等因素有密切关系。

关键词：酸雨；变化特征；pH；气象因子；威海市

中图分类号：X517 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）09-1648-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.09.012

Variable Characteristics of Acid Rain and Its Influence Factors in Weihai City in 2015

SONG Hua-li1，FANG Jiao-hui2，PAN Feng-ni3

（1.Wendeng District Meteorological Bureau， Weihai 264400， Shandong， China； 2.Shandong University Environment Research Intitution，

Jinan 250100， China；3.Weihai Meteorological Bureau， Weihai 264200， Shandong， China）

Abstract： In order to figure out the condition of acid rain in Weihai city， and provide some useful advice for the acid rain control， based on the observation data of acid rain and the related meteorological data in 2015 in Weihai， the seasonal and monthly variations of precipitation pH were analyzed， the characteristics of acid rain were primarily analyzed and its forming reasons were discussed. The results showed that there was obviously change in intensity and frequency of acid rain in Weihai in 2015. The rainfall pH valves was highest in summer， followed in spring， autumn and winter， while the acid rain frequency was the highest in winter， followed in autumn， spring and summer. Compared with the surrounding area of Weihai， the acid rain pollution was relatively low， but it was worth to pay attention to the acid rain pollution. Acid rain weather was related to the local climate， pollution sources and natural source and so on.

Key words： acid rain； variable characteristics； pH； meteorological elements； Weihai city

酸雨指的是pH小于5.6的雨水、凍雨、雪、雹、露等大气降水[1]。通常认为，产生酸雨的主要原因在于人类活动产生的酸性物质在空气中经过一系列反应生成了硫酸和硝酸[2]。酸雨对环境有着很大的危害和影响。酸雨可损害树木的根、叶、茎，导致森林生长量下降，造成木材的经济损失；危害农作物的生长，造成农作物的减产[3]；改变土壤的物理化学性质，活化土壤中的有毒有害物质，减少土壤中细菌数量，导致植物营养不良；酸雨落入水中又可导致湖泊酸化，导致鱼类死亡[4]；同时酸雨也能够与金属、石材、混凝土等建筑材料发生化学反应，危害建筑物、艺术品和雕像等[5]。由于酸雨的形成受自然和人为因素共同作用，其成因复杂，气象条件是产生酸雨的一个重要因素，故研究气象条件对于清晰的认识气象因素对酸雨的形成具有重要意义。

目前，针对酸雨的空间分布、影响因子、化学构成、大气污染和气象条件等方面已经进行了大量的分析研究[6-9]，但针对于某一地区酸雨，同时分析整年的酸雨分布特征、气象和气团因素对酸雨形成的影响等进行分析研究的较少。同时，作为沿海城市的威海市，位于山东半岛东部，属暖温带大陆性季风气候，大气环流季节变化明显，相较于内地的大陆性气候有着较好的气象扩散条件，市区空气质量状况相对较好，但仍然存在酸雨频发的状况。因此，有必要对威海市酸雨观测资料进行分析研究，获得2015年威海市酸雨变化特征，并从气象和气团因素等方面分析其对酸雨形成的影响，以期为威海市酸雨控制提出意见和建议，减少酸雨对环境的危害，为酸雨的控制提供参考依据。

2.2 酸雨逐月变化

2015年威海市酸雨逐月变化中，降水pH月均值在2015年会有两个高峰和两个低谷（除3月没有降水外），高峰值分别出现在2月（pH 6.16）和7月（pH 6.39），pH月均低谷值则出现在1月（pH 4.22）和5月（pH 4.92）（图2）。2015年酸雨发生频率也表现出与降水pH变化类似的趋势，1月（100%）和9月（75%）分别达到酸雨频率的高峰值，而在2月（33%）和7月（0%）分别达到酸雨频率的波谷值。造成2015年威海市酸雨逐月变化具有两个波峰和两个波谷的主要原因除秋、冬季和春、夏季污染源的排放差异、降水强度以及大气层稳定度外，还由于5月威海市降水较少，而温度和相对湿度较高，光化学氧化作用较强，加快了酸雨前体物向酸雨的转化[12]，导致5月降水pH较低，且酸雨多发的现象。

2.3 电导率逐月变化

2015年威海市酸雨电导率的月变化曲线与降水pH变化曲线同样呈现出明显的双峰分布（图3），双峰值分别出现在6月和12月（最高值在12月，K为169.97 μS/cm），双谷值出现在5月和7月（最低值在7月，K为18.58 μS/cm）。与降水pH的变化比较分析可知，降水电导率的变化虽然与pH变化基本一致，但其波动幅度较降水pH波动幅度大，表现出较高的不稳定性。因为酸雨中电解质和离子含量大部来源于工业的排放，结合酸雨电导率月变化曲线分析，表明2015年威海市酸雨的发生除受气象因素的影响外，还受相关污染源的排放影响。

2.4 2015年威海市与其他地区酸雨对比

由于以往的研究中缺少对威海市酸雨数据的记录，故选择威海市周边城市作对照，以期评价威海市酸雨污染状况。威海市逐月降水pH与2003-2007年日照市[5]、2006-2009年大连市逐月降水pH均存在低于5.6的现象[13]，而1998-1999年抚顺市降水pH则全部大于5.6[14]；威海市降水年均pH高于大连市，但低于抚顺市和日照市（图4）。产生这种现象的主要原因在于威海市与日照市、大连市具有较近的地里位置，污染条件和气象因素上表现为相近性，故3个地区不同时间内降水pH均存在pH低于5.6的现象；而与抚顺市位置较远，且与抚顺市在气象因素上存在差异性，由此造成与抚顺市降水pH差异较大，抚顺市pH各月均大于5.6。以上分析表明，威海市虽然酸雨污染程度相对较低，但仍存在酸雨污染，需采取有效措施减少酸雨前体物的排放，减少酸雨的发生。

2.5 酸雨频率与雨量的关系

将2015年威海市酸雨降水量划分为小雨（0.1～9.9 mm）、中雨（10.0～24.9 mm）、大雨（25.0～49.9 mm）、暴雨（50.0～99.9 mm）和大暴雨（100.0～250.0 mm）。2015年威海市酸雨发生时，雨量主要集中在小雨和中雨，并且降水pH随着雨量的增加逐渐降低（表1）。酸雨的出现频率随着雨量的增加呈现出先增加后减少的趋势，降雨量为小雨时酸雨发生频率为54.3%，当雨量增加到中雨时酸雨发生频率为58.3%，当雨量增加到大雨时酸雨发生频率为50.0%。这是由于当降水量开始增大时，加强了对空气中污染物的冲刷，促进了酸性物质溶解，pH下降，因而酸雨频率升高。但随着降水的持续冲刷净化作用，当雨量达到暴雨、大暴雨量级时，酸雨频率反而下降。

2.6 酸雨频率与风速的关系

2015年威海市酸雨频率与风速变化表现出一定相关性，即在风力等级为0～4时，随着风力等级的增加，酸雨出现次数先上升然后下降（表2）。在风力等级达到2级时，酸雨出现的频率最大，风力等级在3级时次之，风力等级在1级时第三，风力等级在4级时第四，静风时第五，风力等级在5～7级时未出现酸雨。以上变化说明了风对污染物水平输送的同时起到了稀释和冲淡作用[1]。

2.7 酸雨频率与风向的关系

2015年威海市酸雨观测时，在12个风向上均出现过酸雨，其中NNE方向上酸雨出现的频率最大（17.9%），ENE和NW方向上酸雨出现频率次之（14.3%）（图5）。酸雨的出现与污染源的排布相关，分析酸雨出现频率与风向的关系发现，酸雨出现时的主要风向集中在偏北风，说明威海市酸雨污染源主要来自偏北方向。

3 结论

受污染条件和气象因素等影响，2015年威海市降水pH呈现明显的季节性变化，冬季降水pH最底，秋季次之，春季第三，夏季pH最高；降水pH和酸雨电导率月变化趋势则出现两个高峰和两个低谷。

分析发现，适当的降水可以促进酸性物质的溶解，使酸雨pH下降；偏北风、适宜的风速容易导致酸雨的发生。相较于其他城市，威海市酸雨污染程度虽然相对较低，但仍存在酸雨污染，需要采取进一步控制措施，降低酸雨发生的频率。

由于威海市酸雨观测数据量有限，未能将威海市酸雨变化状况做进一步的分析；且未能获得其他污染数据，未能分析其他污染要素和长距离传输可能带来的影响，导致对酸雨的产生缺少足够的认识。需要在今后的工作中，加强这方面的分析研究。

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