人工增雨對大氣細顆粒物污染的削弱作用研究

李 娜

（開遠市生態(tài)環(huán)境執(zhí)法大隊，云南 開遠 661699）

0 引言

工業(yè)廢氣、汽車尾氣等含有粉塵的污染性氣體與大氣環(huán)境中的氮氧化合物以及二氧化硫等物質(zhì)相互融合，生成了飄浮在空氣中的大氣細顆粒污染物[1]。長久生活在細顆粒污染物超標的環(huán)境中，人類極易患有心肺及呼吸系統(tǒng)疾病[2-4]。人工增加降水能夠降低大氣細顆粒污染物含量，減少空氣中的有害物質(zhì)[5-6]。使用人工增雨方法一段時間之后，大氣細顆粒污染物含量明顯降低，說明人工增雨完成一段時間之后，大氣細顆粒污染情況得到改善，并且人工增雨量越大，細顆粒污染物含量降低越快，調(diào)節(jié)降雨量能夠獲得更加顯著的大氣細顆粒污染物削弱效果。

基于此，本文分析了人工增雨對大氣細顆粒物污染的削弱作用、調(diào)節(jié)降雨模式以及影響因素，獲得了更準確的研究數(shù)據(jù)。

1 大氣細顆粒物污染的削弱情況分析

1.1 研究數(shù)據(jù)收集

本文研究區(qū)域為云南省瑞麗市，受到經(jīng)濟發(fā)展影響，該地區(qū)每年3—5月空氣污染嚴重，大氣細顆粒物濃度較高。由于該地區(qū)地勢較為平緩，常年受亞熱帶季風氣候影響，溫度較為適宜，不會出現(xiàn)溫差較大的情況，大氣環(huán)境比較穩(wěn)定，也不會受到輸入性污染影響，具有單一污染源特點，是比較理想的大氣細顆粒物污染研究區(qū)域，適合開展人工增雨對大氣細顆粒物污染影響程度的研究工作。根據(jù)瑞麗市相關氣象部門的工作分析結(jié)果，以及氣象站提供的大氣細顆粒物監(jiān)測數(shù)據(jù)，筆者選取人工增雨工作線路的兩個監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)作為本文研究的數(shù)據(jù)來源，研究過程中以“污染物監(jiān)測點布設技術規(guī)范”為依據(jù)[7]，設置大氣細顆粒物污染監(jiān)測站點A與站點B，同時，為使分析結(jié)果更加具有對比性，同時設置一個不在人工增雨線路上的監(jiān)測點C作為對比監(jiān)測點。這3個監(jiān)測點都設置在非主干道的路邊，監(jiān)測點有一定高度，距離地面2.5～4.5 m，最大高程小于0.9 m。監(jiān)測大氣細顆粒物情況的儀器為六參數(shù)微型站，使用激活散射法監(jiān)測大氣細顆粒物變化情況，每6 min觀測一次大氣細顆粒物情況。人工增雨工具為攜帶干冰的火箭彈[8]。

1.2 人工增雨對大氣細顆粒物污染的削弱影響

氣象學研究領域中將6 mm作為臨界值，如果自然降雨24 h后雨量不足6 mm，說明該降水情況屬于弱降水，需要使用人工增雨方式提升降雨量，同時研究人工增雨對于大氣細顆粒物污染指數(shù)的影響。使用關聯(lián)大氣細顆粒物污染濃度變化的質(zhì)量連續(xù)方程計算方法作為研究出發(fā)點，經(jīng)過推導計算獲得人工增雨削弱大氣細顆粒物污染的數(shù)學表達式，計算發(fā)現(xiàn)隨著增雨量的上升，大氣細顆粒物污染濃度逐漸降低，二者之間呈現(xiàn)出指數(shù)衰減關系。

式中：A——削弱系數(shù)；t——削弱時間；C0——降水強度。降水強度越高，削減系數(shù)也越大。為了獲得人工增雨時大氣細顆粒物濃度變化情況，需要研究人工增雨情況下大氣細顆粒物濃度指數(shù)降低趨勢。大氣細顆粒物污染屬于持續(xù)性情況，也就是說，測量過程中，大氣細顆粒物濃度不僅與當下增雨情況相關聯(lián)，也和增雨前后2 d的空氣濕度、溫度變化情況有關，所以需要使用式（2）計算增雨前一天的大氣細顆粒物污染指數(shù)。

將各個氣象監(jiān)測點獲得的大氣細顆粒物分散數(shù)據(jù)與降水情況數(shù)據(jù)輸入到式（8）之中，計算使用人工增雨之后，大氣細顆粒物降低情況，重新將式（）計算結(jié)果代入式（4）計算大氣細顆粒物綜合污染濃度變化值。

1.3 人工增雨后對大氣環(huán)境治理效果

經(jīng)過上文分析可知，經(jīng)過人工增雨后大氣環(huán)境得到改善，對人工增雨后環(huán)境變化情況做出整體評價，構建環(huán)境評價模型，分析人工增雨對于大氣細顆粒削弱效果，評價指標見表1。

表1 評價指標

2 實例分析

云南省瑞麗市近年來受到經(jīng)濟發(fā)展影響頻繁出現(xiàn)大氣細顆粒污染問題，因此本文將瑞麗市作為研究對象，分析人工增雨前后大氣細顆粒污染削弱情況。

利用本文方法分析A、B、C這3個監(jiān)測點在使用人工增雨前后2 h大氣細顆粒濃度變化（圖1）情況。

圖1 人工增雨前后2 h大氣細顆粒濃度變化

由圖1可知，由于A監(jiān)測站與B監(jiān)測站均在人工增雨工作線路上，所以人工增雨前后2 h大氣細顆粒濃度出現(xiàn)明顯變化，以A監(jiān)測站為例，人工增雨前2 h，大氣細顆粒濃度約為80μg/m3，人工增雨2 h后大氣細顆粒濃度降至40μg/m3以下，由此可以看出，人工增雨后，大氣細顆粒濃度出現(xiàn)明顯下降；而不位于人工增雨路線上的C監(jiān)測站區(qū)域，沒有經(jīng)歷人工增雨，所以大氣細顆粒濃度并沒有發(fā)生明顯變化，由此也可以看出，相比于未經(jīng)人工增雨的區(qū)域，經(jīng)過人工增雨之后，大氣細顆粒濃度污染得到明顯改善。

人工增雨不同時長下，各個監(jiān)測站大氣細顆粒變化率統(tǒng)計結(jié)果如圖2所示。

圖2 大氣細顆粒變化率

從圖2中能夠看出，隨著人工增雨時長增加，位于人工增雨路線上的監(jiān)測站大氣細顆粒變化率呈現(xiàn)負值變化，且隨著人工增雨時間增加，兩個受人工增雨影響的監(jiān)測站大氣細顆粒變化率始終保持下降趨勢，說明這兩個監(jiān)測站區(qū)域的大氣細顆粒污染得到有效控制。

使用本文方法評價人工增雨后，瑞麗市空氣質(zhì)量整體評分結(jié)果（表2）。

由表2可知，經(jīng)過人工增雨后，瑞麗市整體空氣質(zhì)量達到一級，證明人工增雨后不僅能夠削弱大氣細顆粒污染，還能整體降低瑞麗市其他空氣污染物的濃度，整體改善瑞麗市的空氣污染問題，提升居民生活質(zhì)量與健康水平。

表2 瑞麗市空氣質(zhì)量整體評分結(jié)果

3 結(jié)語

研究人工增雨對大氣細顆粒物污染的削弱作用，應對當今日益嚴重的環(huán)境污染問題。本文使用多種計算方法獲得使用人工增雨方式后大氣細顆粒物綜合污染指數(shù)，并且計算獲得人工增雨后大氣細顆粒物變化率，用于綜合評價人工增雨后的空氣質(zhì)量水平。經(jīng)過對云南省瑞麗市實際空氣變化情況的研究，獲知人工降雨后2 h大氣中細顆粒物濃度低于人工降雨前的大氣細顆粒物濃度，并選取不同日期分別進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，記錄人工降雨前后大氣細顆粒物濃度變化情況，得出人工降雨能夠有效改善區(qū)域中的大氣細顆粒物污染狀況的結(jié)論。