柳州市酸雨現狀及其與氣象條件關系的分析

程倩倩，唐國敏，安佳君，劉永裕

（柳州市農業氣象試驗站，廣西 柳州 545003）

1 引言

酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、雹等大氣降水，分為三個等級：強（重）酸雨：pH 值＜4.5；弱（輕）酸雨：4.5≤pH 值＜5.6；非酸雨：pH 值≥5.6。 降水酸度的變化除了受當地大氣污染物化學性質和源場變化的影響外，氣象條件的變化對降水酸度的影響也是相當明顯的［1］。中國已成為繼歐洲和北美之后的第三大酸雨區［2－3］，廣西地處華南酸雨區，是酸雨災害較為嚴重的省份，據湯潔［4］等研究表明，廣西屬于重酸雨區。“九五”期間，國家把廣西11個地市、33個縣（市）列入酸雨控制區，頻繁的酸雨災害也成為制約廣西可持續發展的重要因素。柳州作為廣西最重要的工業城市，開展酸雨綜合防治是實施可持續發展戰略的迫切需要［5］。

本文利用2008～2016年柳州市氣象局酸雨監測點監測的降水pH值資料，結合對應觀測的降水量、風向，來探討和分析柳州市酸雨年際變化特征及氣象條件與降水酸度、酸雨出現率之間的關系［6－9］，旨在為今后開展柳州市酸雨控制和治理研究工作提供客觀依據。

2 資料與方法

本文所用的酸雨資料為柳州酸雨觀測站2008～2016年的日降水pH值和酸雨頻率的統計數據，柳州酸雨觀測站的pH計是雷磁PHS－3B型精密pH測定儀。年、季、和月平均pH值計算式采用氫離子濃度雨量加權法計算，年、季、月平均酸雨發生頻率采用發生酸性降水的天數占酸雨觀測總天數的百分比計算［10－11］，月酸雨資料統計分析采用中國氣象局大氣成分中心推廣的酸雨觀測通訊處理ARDataCPS軟件。

降水pH值的平均值計算公式如下：

式（1）中R為酸雨監測期間的降水量，單位為mm。

3 柳州酸雨現狀

3.1 柳州市酸雨年變化

表1為2008～2016年柳州市降水pH年平均值及其酸雨出現率情況一覽表。由表1可見，2008～2016年9a柳州市的降水pH年平均值為4.70，降水呈酸性，其中2009年降水pH年平均值最低只有4.17，為強酸年，2016年的降水pH年平均值雖然是9a中最高的年份，但也有5.24。9a柳州市的酸雨出現率介于49.2%～87%之間，年平均發生頻率為68.4%，酸雨出現率比較高。雖然柳州市前幾年酸雨程度比較嚴重，但是近年來有減弱趨勢。其年降水酸性和酸雨年平均發生頻率自2008年到2016年以來呈緩慢減弱趨勢。

表1 2008～2016年柳州市酸雨出現率及pH年平均值情況一覽表Table1 The rate of acid rain and pH annual mean value in Liuzhou from 2008 to 2016

由圖1中可以看出，柳州市的降水pH值基本呈逐年增大趨勢，降水酸度有所減弱，2016年最弱，由圖1還可以見，強酸雨發生頻率與弱酸雨發生頻率成正相關，弱酸雨的發生頻率大概是強酸雨的一倍，2008年以后酸雨發生頻率有所減弱，但在2011年又增長達到9a內發生頻率最大值，2011年以后弱酸雨和強酸雨發生頻率都緩慢減弱，2016年達到酸雨發生頻率最小值。

圖1 2008～2016年平均PH值及酸酸雨出現頻率

3.2 柳州市酸雨的季節變化

柳州市四季的劃分為：春季為3～6月、夏季為7～9 月、秋季為 10～11 月、冬季為 12～2 月。

圖2為2008～2016年間不同季節降水pH值及酸雨出現頻率變化圖，由圖可見，季節降水pH值與酸雨出現率成反比，pH值越大，酸雨發生頻率越低，其中，冬季和春季pH值最低，分別為 4.35和4.46，表示冬、春兩季酸雨最為嚴重，這兩個季節酸雨發生頻率也是最高的，冬季酸雨出現率最高，為85.9%，春季次之，發生頻率為 74.5%，秋季 pH 值為 4.74，酸雨發生頻率也較春、冬兩季略低，夏季降水pH值最大，酸性最弱，為5.29，相應的酸雨發生頻率也最低，為43.9%。在季節上，空氣污染主要受氣象條件影響。如春、冬季多為陰雨天氣，空氣濕度大、靜風多，不利于空氣中各種污染物的擴散、稀釋，導致局部區域空氣污染較重。夏、秋兩季雨水多，風速較大，有利于各種污染物擴散，減輕了酸雨的發生。

圖2 不同季節降水PH值及酸雨出現率

3.3 柳州市酸雨的月變化

圖3為2008～2016年間不同月份降水pH值，由圖可知，柳州市酸雨最為嚴重的發生在3月份，其平均pH值為3.91，其次為2月、1月；酸雨最輕是7月，為5.47，根據圖2也可看出夏、秋兩季柳州酸雨較冬、春兩季輕。2008～2016年間酸雨最低值發生在2009年 1月，為 3.41，最高發生在 2013年 6月，為7.35。月變化的變化趨勢結果與季變化相一致。

圖3 2008～2016年柳州酸雨月平均pH值

4 柳州市氣象條件與酸雨關系分析

4.1 降水量與酸雨的關系

本文按照降水量大小將每次酸雨監測期間所取得的降水量分5個等級 （毛毛雨：0.1≤R＜2，小雨：2≤R＜10，中雨：10≤R＜25，大雨：25≤R＜50，暴雨：R≥50，R的單位為mm）進行劃分，并對柳州市不同降水等級下pH平均值（以下均以pH值表示）、酸雨出現率的變化情況進行分析，結果見表2。由表2可見：柳州市5個降水等級下的降水酸度、酸雨出現率有所差異，每個降水等級里pH值均低于5.6，隨著降水等級的加大，pH值呈“U”型變化，其中大雨的pH值最小，為4.76。酸雨出現率隨降水量增大逐漸增多，降水達到大雨以上時酸雨出現率維持在90%以上，說明降水量越大，酸雨出現的機會越多。

表2 不同降水等級下降水酸度、酸雨出現率的統計結果

4.2 風向對酸雨的影響

形成酸雨的主要因素是人類活動排放的二氧化硫和氮氧化物等酸性氣體。一般情況下，當大氣污染源保持相對恒定的情況下，風向對大氣污染源的擴散有著明顯的影響，柳州市為小盆地地形，位于本站最近處有兩個較大的污染源排放點：柳州化肥廠和柳州鋼鐵廠，這兩個點都在本站NW方位，分別距離酸雨觀測點3km和4km，化肥廠和鋼鐵廠排放的污染物類型主要為二氧化硫和工業粉塵、煙塵，由于柳州常年盛行風向為N，本站處于兩個污染源下風向，故而這兩處對柳州酸雨影響很大。據分析顯示柳州春季盛行風向為N和NE，夏季盛行S和SSE，秋季盛行N和NNE，冬季盛行風向為N，而春、冬兩季靜風多，影響了空氣中各種污染物的擴散、稀釋，導致春、冬兩季酸雨較為嚴重，而夏、秋兩季風速較大，且夏季盛行風向為S，觀測點位于污染源的上風向，利于污染源的擴散，因而夏秋季酸雨較春、冬兩季輕。

5 結論

（1）2008～2016年柳州站9a的酸雨觀測資料顯示，柳州市降水pH年平均值為4.70。酸雨出現率介于49.2%～87%之間，年平均發生頻率為68.4%，柳州市年降水酸性和酸雨年平均發生頻率自2008年到2016年以來呈緩慢減弱趨勢，這說明，柳州市大氣降水酸度的減弱可能是與近年來采取的主要針對顆粒物相關環境治理措施的一種正面響應。

（2）柳州市降水酸性的季節變化較明顯，春、冬季節發生酸雨的頻率明顯高于夏、秋季節；酸雨春、冬季較夏、秋要強；分析可知，春、冬兩季為柳州市強酸雨的高發季，降水酸性在冬季最強，夏季最弱。柳州市酸雨最為嚴重的發生在3月份，其平均pH值為 3.91，其次為 2 月、1 月。

（3）2008～2016年柳州市酸雨pH值的變化范圍為 3.41～7.35，不同等級的降水對降水酸度有著明顯的影響，大雨等級的pH值最小，降水酸度最高，酸雨出現率隨著降水等級提高而增大。大雨和暴雨等級降水時最容易出現酸性降水。

（4）從地形上看，柳州處于小盆地地形，大氣結構較穩定，不利于大氣污染物的擴散，容易形成酸雨污染，所以柳州降水酸化的程度較嚴重。再加上測點附近有兩處較大的二氧化硫等污染源排放點，柳州盛行風向為N，不利于空氣中污染物的擴散，加重了柳州酸雨的形成。

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