三种降水持续时间对大气成分的影响分析

孟彩霞 李效珍

摘要：利用2018年大同气象站气象资料和大气成分站的大气成分（NOX、SO2、CO、O3）浓度资料，分析不同降水持续时间对大气成分浓度的影响。

关键词：大气成分浓度;降水影响

1 资料与方法

本文所用气象资料和大气成分浓度资料为大同市气象站和大气成分站的监测资料。大同市气象站及大气成分站，全天24h连续观测。大同市降水集中在夏季，我们从降水量出发，挑选小雨、中雨、大雨三个过程，分析降水前后的大气成分变化。由于大气成分资料为世界时，从当日08时到次日08时为一个采样日，那么，降水量、时段也相应从当日08时统计到次日08时。增加6月28日（晴天）和7月14日（降水前一天）两天的分析资料。

2 大气成分浓度演变特征

2.1 NOX的变化特征

夜间3时—9时NOX达到峰值，为35.514ppb，11时略有下降，为7.348ppb，可能这是汽车尾气减少，之后上升15时达到小高峰，之后下降一直到夜间3时，白天下降趋势，夜间上升趋势;6月23日日降水量2.6mm，降水时间2小时41分，属小雨，8—11时NOX浓度一直保持在44～45ppb之间，一天最高峰出现在11时浓度为45.037ppb，11：00—14：30降水前有一个剧烈的变化，这和降水前暖湿气流携带杂质，气流上下扰动有关，但14：55之后随着降水的开始，NOX浓度急剧下降，雨停19：32降到11ppb左右，0：00最低值达到了6.04ppb，之后浓度迅速上升，在日均值25左右摆动，摆幅6～35ppb之间，振幅最大，变化最剧烈，NOX含量最多，但变化趋势基本同晴天;8月7日连续小阵雨，变化缓慢，最低值出现时间延后，因为NOX缓慢溶于水，空气中的含量就降低有关，之后上升，7时达峰值，变化幅度介于晴天和小阵雨之间。所以小阵雨会使空气中NOX浓度变大，日变化剧烈，人感到呼吸不畅，中雨可以略降低NOX浓度。

7月14日08时至18日08时降水量达52.9mm，7月14日晴天，无降水，日变化大，总量大;7月15日8—19时NOX浓度一直保持在15～5ppb之间，最高值仍出现在上午9时，但19：22之后随着降水的开始，NOX浓度下降，22：10最低值达到28ppb，但随着降水的持续，由于降水量2.9mm，对后面变化影响不大;7月16日延续前日在阴雨天气，这一天降水量最大，达到33.6mm大雨，NOX浓度变化相对于前天比较平稳而低，一直保持在15～3ppb之间，较前一日浓度低;7月17日继续下雨，8—17时降水时段，NOX浓度下降，维持三天以来最低水平，早晨没有出现最高值，雨停后缓慢上升，到次日8时NOX浓度很低，维持在10ppb左右，保持着三天最低的值。从趋势线可以看出，随着降水时间和量的增加，NOX会持续下降，这时人们感到呼吸舒畅。

2.2 SO2的变化特征

6月28日晴天SO2日变化：15时最高值，23时最低值，白天高于夜间，日变化3.41～8.428ppb变化;6月23日，日降水量2.6mm，降水时间2小时41分，属小雨，由于暖湿空气的来临，气流强烈扰动，降水初期，SO2浓度急剧升到峰值又急剧下降，降水19：32结束后3时出现最低值，比晴天最低出现时间滞后，日变化在3～20ppb变化，浓度极大，8月7日降水量117mm，降水时间23时39分，SO2极易溶于水，持续降水对SO2起到降低的作用，所以小阵雨会使SO2浓度最大，空气刺鼻，中雨可以对SO2吸收，空气中浓度降低。7月14日無降水，SO2浓度较大，但随后三天的降水，使SO2含量逐渐下降，直到17日17：03雨停后SO2浓度慢慢上升。从趋势线可以看出，持续性降水，雨量大的降水对SO2起到降低的作用，净化空气。

2.3 CO的变化特征

6月28日晴天CO日变化：早晨9时最高，11时降低，之后持续升高，15时最高，夜间19～3时最低，然后慢慢升高，这主要和汽车排放的尾气有关;6月23日小阵雨，暖湿气流来袭，使它的日变化加剧，整体浓度上升;8月7日中雨，CO日变化较小，在0.6～0.8ppm变化。CO浓度和小雨、中雨没有明显的关系，空气中CO浓度大，老人、儿童心血管患者危害较大。7月14日未降水日变化大，随后三日，最高值降低，日变化减小。从15～17日趋势线可以看出，连续降水可使CO浓度降低，因为连阴雨可能使燃烧物减少，出行汽车骤减，排放尾气降低，从而净化空气。

2.4 O3的变化特征

6月28日9时开始随着太阳辐射的增强，O3浓度增大，13时略低，之后一路升高，一直到夜间1时O3达峰值56.869ppb，之后从1时到11时一路下降，7时降到最低;6月23日日降水量2.6mm，属小雨，08—14时O3浓度一直保持在0.28～14ppb之间，但14：55之后随着降水的开始，O3浓度急剧上升，雨停19：32上升100ppb左右，23：30最高值达到了113ppb，这和它形成的原因有关，之后浓度迅速下降，7时最低，日摆幅0.28～113ppb之间，变化最大;8月7日中雨，由于云层的影响，日变化在4～47ppb之间波动，比晴天浓度有所降低。7月14日晴天9～13时O3浓度降低，13时～1时升高，最高87.899ppb，之后降低，7时最低;7月15日8—19时O3浓度一直升高，但19：22之后随着降水的开始，O3浓度略下降又升高，日最高出现在23时75ppb，由于15日降水量偏少，对日变化影响不大;7月16日延续前日阴雨天气，这一天降水量最大，达到33.6mm大雨，相对于前天O3浓度整体急降，最高值40.861ppb;7月17日继续下雨，8—17时降水时段，走势平稳，日最高39.606ppb，雨停后继续缓慢下降，到次日8时O3浓度很低，维持在10ppb左右。从趋势线可以看出，持续性阴雨天气会降低O3浓度。

3 大气成分含量与降水量的关系

通过对近地层大气成分浓度小时数据以及日平均数据与不同降雨持续时间的数据分析发现：晴天空气易对流，使污染物扩散，所以晴天的污染物含量并不高;降雨对空气质量具有明显影响，当出现短时小阵雨时，由于暖气流集聚，下雨前边界层污染物高，污染物不易扩散，响应的大气成分浓度就高，空气质量变差;当出现10小时以上中雨时，会使NOX、SO2、O3浓度降低，CO反而升高;当出现连续性降水时，对各项成分影响最大，抑制时间较长。

参考文献：

[1]林伟立，汪君霞，朱彤.极地与青藏高原地区NOX的冰雪来源[J].气候变化研究进展，2011，7（1）：15.

[2]晏淑梅.唐山市大气环境中臭氧与氮氧化物特征分析[J].北方环境，2011，23（8）.

作者简介：孟彩霞（1975—），女，汉族，山西浑源人，本科，工程师，从事地面测报、大气成分观测工作。