降水對新鄭市大氣污染的濕沉降特征

摘?要：本文利用新鄭市2018年的降水量資料和降水天氣出現前后空氣的PM10和PM2.5濃度變化數據，分析降水對新鄭市大氣污染濕沉降特征。結果表明：2018年新鄭市的74次降水天氣過程對PM10和PM2.5的平均清除效率分別為12.6%、16.5%，大部分的降水天氣對空氣中的PM10清除效果要比PM2.5差，不管降水強度如何，其對于空氣中的揚塵、沙塵等大粒徑顆粒物的清除效果相對較好;新鄭市的弱降水天氣過程共出現31次，其中有13次的降水天氣過程中增加了PM10濃度，降水過程對PM10的平均清除效率為8.0%;其中有10次降水增加了PM2.5濃度，降水過程對PM2.5的平均清除效率為-11.0%;新鄭市超過1.5mm的降水天氣過程共有43次，占總降水天氣過程的41.9%，但是大部分降水過程對空氣中的PM10和PM2.5濃度以正清除效率效率為主;隨著小時最大降水量的增加，降水對空氣中的PM10和PM2.5清除效果會不斷增大;因降水天氣過程對PM10的清除效果要低于PM2.5，使得降水天氣結束后PM2.5/PM10比率要低。

關鍵詞：降水;PM2.5;PM10;清除效率

1?資料來源和方法

1.1?資料來源

本文中的氣象資料主要來源于新鄭市氣象臺站的常規氣象要素數據信息;環境空氣質量數據資料則是審核通過后的新鄭市大氣國控站點的自動監測數據。選用2018年出現在新鄭市的57例降水天氣過程，包括降水持續時間、總降水量、小時降水量和降水前后1h的PM10和PM2.5逐時濃度數據。

1.2?數據處理方法

降水過程開始時間應選擇第一次出現降水量超過0.1mm/h的時次，而降水過程結束時間應選擇最后一次出現降水量超過0.1mm/h的時次。對于降水之前空氣中的顆粒物濃度應選擇降水過程開始前1h的平均顆粒物濃度，記為C1，降水之后空氣中的顆粒物濃度應選擇降水結束后1h的平均顆粒物濃度，記為C2。清除效率記錄為S，其計算公式為：S=（C1-C2）/C1;若S>0，說明降水是以正清除為主;若S<0，則說明降水是以負清除為主。

2?結果分析

2.1?降水總量與清除效果

2.1.1?1.5mm以下的降水過程

對于降水量不足1.5mm的降水天氣過程，在降雨天氣結束后，空氣中的PM10和PM2.5均表現出了不同程度的增加或減少，還有極個別降水天氣出現過程中，空氣中的顆粒物濃度幾乎沒有發生變化。在2018年74次的降水天氣過程中，新鄭市的弱降水天氣過程共出現31次，占41.9%，其中有13次的降水天氣過程中增加了PM10濃度，降水過程對的平均清除效率為8.0%;其中有10次降水增加了PM2.5濃度，降水過程對PM2.5的平均清除效率為11.0%，由此不難看出，微量降水天氣對PM10的清除效率要低于PM2.5。整體來說，在這31次的微量降水天氣過程中，其對新鄭空氣中的顆粒物主要表現為正清除。

總降水量在0.3～0.7mm的降水過程共有6次，這12次降水過程對PM2.5的清除效果以正清除為主，而對PM10則沒有清除效果，反而增大了PM10濃度。由此不難看出，對于此類降水過程來說，其對揚塵等大粒徑顆粒物的濕沉降效果較為明顯。

2.1.2?1.5mm以上的降水過程

在2018年74次的降水天氣過程中，新鄭市超過1.5mm的降水天氣過程共有34次，占總降水天氣過程的48.1%，但是大部分降水過程對空氣中的PM10和PM2.5濃度均有正的清除效率，降水過程對PM10的平均清除效率為16.7%，對PM2.5的平均清除效率為21.2%，其對PM10的平均清除效率要低于于PM2.5。另外，1月27日、3月17至19日、4月5日、7月10日和11月7日的降水天氣出現的過程中，空氣中的PM10和PM2.5均表現出不同程度的上升，而5月16日和7月27日日的降水造成空氣中的PM10濃度上升，PM2.5濃度減少，12月10日的降水天氣過程造成空氣中的PM10濃度上升，PM2.5濃度不變，1月6日、5月11日和11月8日的降水則與之相反。

其中，四次造成空氣中的PM10和PM2.5濃度上升的降水天氣過程主要出現在夏秋季傍晚到夜間，以強對流天氣為主，這種天氣持續時間相對較短，在降雨天氣結束后，空氣中的相對濕度增加且維持時間極長，再加上夜間水平擴散和垂直擴散條件差，空氣中的顆粒物濃度會有小幅度升高的趨勢。因降水天氣出現之前的PM10和PM2.5濃度都較低，均在二級標準以下維持，其上升幅度也較小。

2.2?小時最大降水量與清除效果的關系

根據小時最大降水量不同，對2018年新鄭市的74次降水天氣過程進行分類，以分析降水天氣與空氣中的顆粒物清除效率之間的關系，得出以下結論：①隨著小時最大降水量的增加，降水對空氣中的PM10和PM2.5清除效果不斷增大;②針對小時最大降水量不足1.1mm的降水天氣過程，其對PM10的清除效果要低于PM2.5，共有31次降水天氣過程的小時最大降水量低于1.1mm，其對PM10和PM2.5的平均清除效率分別為8.0%、11.0%，其中有13次的降水天氣過程對PM10以負清除為主;③對于小時降水量超過1.2mm的降水天氣過程，2018年共出現43次，僅有6次的降水天氣過程對PM10和PM2.5為負清除，有3次降水天氣過程對PM10為負清除，對PM2.5為正清除，有2次降水天氣過程對PM2.5為負清除，對PM10為正清除，其他降水天氣過程為正清除或沒有變化。

2.3?降水持續時間與清除效果的關系

通過對2018年出現在新鄭市的74次降水天氣過程進行統計分析，其對空氣中的PM10和PM2.5的平均清除效率分別為8.0%和11.0%，其中有36次的降水天氣過程對PM10的清除效果要高于PM2.5，也是造成大部分天氣降水天氣過程結束后，PM2.5/PM10比率減少的主要原因。根據2018年的所有降水天氣過程的PM10、PM2.5濃度變化數據，有38次降水天氣過程前的PM2.5/PM10比率比降水后的PM2.5/PM10比率要低。

參考文獻：

[1]陶豫萍，吳寧，羅鵬，等.森林植被截留對大氣污染物濕沉降的影響[J].中國生態農業學報，2007，15（4）.

[2]王小剛.濕沉降化學組成與大氣污染源研究——以西安市長安區為例[D].西北大學，2018.

作者簡介：沈海波（1988-），男，漢族，河南新鄭人，在職研究生，工程師，從事縣級綜合氣象業務工作。