1、福州市酸雨现象的特征分析2006 年第 5 期2006 年 1O 月福建气象JOURNALOFFUJIANMETE0ROLOGY2006,No.5Oet.2006福州市酸雨现象的特征分析林仲平黄丽芬叶利民(福建省气象台,福州 350001)1 日 IJ 舌酸雨是指 PH 值(大气降水的酸碱度,以氢离子浓度的负对数表示,系无量纲量)小于 5.6 的降水.酸雨是因人类活动(或火山爆发等自然灾害)导致区域降水酸化的一种污染现象.人类燃烧化石燃料产生的二氧化硫(SO:)和氮氧化物(NO)进入大气,经扩散,迁移,转化生成酸性物质,这些产物除干沉降外,其他是通过大气降水冲刷到地面,形成酸性降水.酸雨对森林
2、,农作物,建筑物,水生物,土壤等人类赖以生存的环境具有很大的破坏性.对公众健康,工农业生产,生态环境以及全球变化都具有重要的影响,已构成全球性污染危害.据福建省气象台 1992 年2005 年共 14 年的酸雨观测资料统计,福州市 PH 年平均值为 4.72,酸雨出现频率达 55.63%,环境污染导致降水酸化问题较为严重,被国家列为酸雨控制区.本文统计分析福州市区近 l4 年来酸雨污染程度的年,季,月变化以及与大气层中降水性质和天气影响的关系,以期提高对酸雨污染的认识.2 观测资料处理在酸雨资料的处理中发现,每场降水所观测到酸雨个例是不规则的,可比较性和规律性较小,难于辨别与分析酸雨时空分布现
3、象.因此,笔者采用 14 年的月平均值和年平均值,来分析认识其普遍现象.PH 值的年,月平均值计算采用氢离子浓度(H+) 的雨量加权法计算.计算公式为:H+=10 删(1)H平均= (H)iVi)/Vi(2)PH 平均=-LOGIn 平均(3)式中:(H+) 氢离子克当量浓度,单位 MOL?L,Vi 每次1.0mm 降水量,单位为 mm.酸雨出现百分率是指酸雨出现次数占1,0mm 的降水总次数的百分比.3 福州酸雨现象的年特征由福州降水 PH 值的年平均值和酸雨出现年百分率可见(图 1),福州酸雨现象严重存在.14 年的 PH 年平均值为 4.72,PH 年平均值都在 4.115.45 酸雨的
4、界定范围内,其中 1993 年 PH年平均值 5.45 最大,降水酸度较低,2003 年 PH 年平均值 4.11 最小,是近 14 年来降水酸度最高的年份.酸雨出现的年平均百分率值为55.63%,其中 1997 年出现机率最小,达 36.84%,2003 年出现机率最高,达 80.65%;有 9 年降水出现酸雨的年百份率值都超过 50%.分析表明,福州酸雨现象历年都较为严重,曲线波浪起伏,年变化落差较大,其中 2003 年最突出.利用 Daniel 的趋势检验方法,秩相关系数 1 一6di2/(N 一 N,di=xiYl,对福州市 PH年平均值和年百分率值逐年变化趋势进行分析,得出 PH 年
5、平均值=O.01,年百分率值 r 目=0.36,查 Wp=0.456,且 w,说明了 1992 年2005 年福州降水 PH 年平均值和酸雨出现的年百分率值在 Ot 为 0.05 的置信度水平上并没有显着的变化特征,2003 年仅是个别的严重现象,不能反映其未来发展方向.福建气象 5 期望 5.6a_5.45.204.84.64.44.24静求8O7O605O40301992199419961998200020022004年图 1 虚线是 PH 年平均值,实线是 PH5.6 占降水1.0nma 总次数的年百分率变化曲线4 福州酸雨现象的季,月变化特征图 2 给出 l4 年来所观测到的降水 PH
6、 月平均值和酸雨出现月平均百分率值变化曲线.由图2 可见,福州酸性降水出现的频率各月差别较大,降水酸度月百分率值范围在 29.77%80.13%之间,PH 月平均值范围在 4.325.33 之问,降水酸度的季节变化与月变化较为明显,降水酸度季节变化为 24 月(春雨)56 月(雨季)11-1 月(秋,冬季)710 月(夏,秋季).2 4 月(春雨)降水酸度最为严重 ,其中 3 月份酸雨出现频率高达 80.13%,PH 月平均值仅 4.32,降水酸度最大;56 月(雨季)1101 月(秋,冬季)降水酸化程度次之;7-10 月( 夏 ,秋季)降水酸度较轻,其中 8 月份酸雨出现百分率值为 29.7
7、7%最小,1O 月 PH 月平均值 5.33 降水酸度最轻.分析123456789l0l1l2月份图 2 虚线是 PH 月平均值,实线是 PH5.6 占降水1.0ram总次数的月百分率变化曲线(1992 年2o05 年)表明,在不同的季节,月分和在不同的气象条件下,降水酸度是有明显的差异,表现在两个方面:一是季节性天气特征,二是降水性质.季节性气候变化和大气层结稳定度状态对污染物的输送,扩散,稀释与汇聚都有重要的影响.福州春季常见的环流是 850hPa 有准东西向的切变线徘徊在我省上空,绵绵阴雨天多见,湿度大,风速小,大气层结稳定度相对稳定,气流垂直扩散受遏制.夏季大气热对流强烈,雷雨大风有利
8、于大气污染物的扩散,而夏季的台风降水云团是西太平洋移向本地,移动速度快,风大雨强,海上带来的雨水受污染较少,所采集到的雨水样本的 PH 值趋于中性.112005 年 10 月份的“龙王“ 台风 ,福州市降了历史上罕见的大暴雨,10 月 2 日雨量达 240.2mm,PH 值 6.34,10 月 3 日雨量20.1mm,PH 值 5.58.5 降水与酸雨的关系5.1 降水量与酸雨的关系由上述分析可知,3 月份是降水酸度最大的月份.表 1 是 l9922oo5 年 3 月份日不同量级的降水与 PH 平:l;2:l;钙5 期林仲平等:福州市酸雨现象的特征分析 21均值和 PH5.6 出现百分率值的对
9、应关系.由表 1 可知,不同量级的降水对应的PH 平均值和 PH5.6 降水酸度出现百分率值不同,PH 平均值依次是暴雨iJx 雨中雨大雨,暴雨和小雨PH 平均值在 4.72 和 4.76 之间,降水酸度相对较高,中雨次之,大雨 PH 平均值最大为 5.03,降水酸度较轻.PH5.6酸性降水出现的百分率值依次是小雨中雨暴雨大雨,小雨出现降水酸度的百分率值 81%最大,中雨和暴雨次之,大雨出现酸雨的百分率值 71%最小.据此得出:小雨出现降水酸度较高 ,机率最大;大雨出现降水酸度最轻,机率最小.表 119922005 年 3fl 份 PH 值与降水量的关系5.2 连续性降水与酸雨的关系同样以降水
10、酸度最显着的 3 月份为样本,统计了15 天的连续性降水过程共有3 次.由表 2 可见,第一个过程是 1993 年 3 月,第一天降大雨 45.1MM,PH 值较大 6.01,降水无酸度;第二天至第四天降小雨,降水酸度逐日减少,第四天 PH 值 5.93 达正常降水值;第五天降水酸度又出现.第二个过程是 1998 年 3 月,降水酸度是逐日减小,第五天 PH 值 6.64 出现正常降水值;第六天降水又呈酸度出现.第三个过程是 2005 年 3 月,与第二个过程相类似,起初降水酸性度逐日减少,第四天 PH 值 5.57 接近正常降水,第五天降水酸度出现.表 25 天连续性降水与酸雨的关系雨量PH
11、 值18.74.3210.66.19.011.54.524.755.574.56分析表明,连续性降水过程降水酸度观测并非是理想中大气污染物经雨水冲刷,降水酸度呈直线的逐日减小趋势,在降水快结束的前一天 PH 值 I5.6,出现正常降水,但都在连续性降水的最后一天 PH 值又急骤降低,恢复降水酸度.这说明了连续性降水对天空有清洁的作用,同时也反映福州的降水酸度变化快的情况.6 小结(1)由 14 年资料统计福州降水 PH 年平均值 4.72,PH5.6 的酸雨出现的年平均百分率值达 55.63%,是重酸雨区.(2)福州降水酸度的年变化未显示有发展趋势,2003 年降水酸度现象最为严重,仅属个别年份.(3)福州降水酸度的季节变化和月变化明显.2-4)降水酸度最为严重,其中 3 月份降水酸度出现的月百分率值高达 80.13%,PHi平均值 4.32;3-4Y降水酸度最大 ;7-10fl 降水酸度较轻,其中 8fl 份降水酸度出现的月百分率值最低为 29.77%,10 月份 PH 月平均值为 5.33,降水酸度最轻.(4)小雨出现降水酸度百分率值最高,达 81%,降水酸度较大.大雨出现降水酸度百分率值最低,达71%,PH 平均值 5.O3,降水酸度最轻.参考文献1林祥明,岳辉英 ,我国酸雨研究概述,福建气象,2000 年增刊,26-29.
