（大气物理学与大气环境专业论文）珠江三角洲酸雨与气象条件关系研究.pdf

摘要 本文根据2 0 0 0 - 2 0 0 4 年广东省环境监测系统主要站点的降水监测资料，广东 省气象局的天气形势资料，香港科技大学环境研究所的卫星云图资料，广东省环 保局的a p i 资料等，采用诊断分析、统计检验以及概念模型构建等方法探讨了 影响珠江三角洲酸雨的因素及特征。取得了下述成果： 1 珠江三角洲干季降水的酸雨频率上升明显，从2 0 0 0 年的不到5 0 上升到 2 0 0 4 年的5 0 以上，同一次降水过程中各个城市之间的p h 值相差比较大，表明 降水酸性受到一定的局地影响。空气中的可吸入颗粒对降水酸性有一定的缓冲作 用，而酸性气体则会有一定的促进作用。珠三角酸雨有逐渐由硫酸型降水向硫酸 硝酸混合型降水的趋势。根据研究，冷锋降水的酸性物质来源，主要包括冷空气 携带过来的异地污染物、暖空气携带的污染物以及雨水在下降过程中洗刷的局地 污染物。本文构造了冷锋酸雨模型，解释了冷锋降水中酸性物质来源问题。 2 前汛期和干季降水特征不同，前汛期降水时各城市之间酸雨频率相差不如 干季明显，南部和北部城市p h 值相对比珠三角中部核心区域城市稍高前汛期 首日降水酸雨频率和次日降水酸雨频率相差不大，降水酸度和酸雨类型关系不如 干季明显。根据研究，前汛期降水概念模型给出了其酸性物质来源，主要有冷暖 空气交绥时冷暖气团携带的污染物，局地热对流时携卷入云的污染物。本文构造 的前汛期酸雨模型解释了其酸性物质的来源。 3 在台风引起的降水中，降水性质年度差异比较大。2 0 0 0 - 2 0 0 3 年台风降水 样本酸雨频率比较低。2 0 0 4 年台风降水酸雨频率大幅增加，平均p h 比干季高， 但酸雨频率比前汛期和干季低，表明酸雨受到不同天气形势以及天气系统的影 响。后汛期台风降水的酸性污染物来源主要来自局地热对流携卷入云的污染物以 及台风云系从异地携带的污染物，本文构造的后汛期酸雨概念模型给出了以上酸 性物质来源。 4 本文构造的三个酸雨概念模型揭示了珠江三角洲三种不同性质降水系统， 雨水中酸性物质的来源及酸雨性质复杂的原因，对以后酸雨研究方法改进，形成 机理以及传输扩散等研究有一定的指导作用。 关键词：酸雨天气形势关系珠江三角洲 s t u d y o nt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e na c i dr a i n a n dw e a t h e rc o n d i t i o ni np r d m a j o r ：a t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t n a m e ：c h e n j i n g s u p e r v i s o r ：f a ns h a o j i a ( a s s o c i a t ep r o f e s s o r ) a b s t r a c t b a s e t h ef i v ey e a r sa c i dr a i nd a t ai n c l u d i n gt h ei o nc o m p o s i t i o nd a t af r o m3 0 s t a t i o n so fg u a n g d u n ge n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g s y s t e md u r i n g2 0 0 0 - 2 0 0 4 , t h e w e a t h e rc h a r t sf r o mg u a n g d o n gw e a t h e rb u r e a u ，t h es a t e l l i t ec l o u df i g u r ef r o mt h e e n v i r o n m e n t a lc e n t r a lv a c i l i t yi n s t i t u t ef o re n v i r o n m e n to ft m = u s t , a n ds o m ea i r p o l l u t i o ni n d e x ( a p 0f r o mg u a n g d o n ge n v i r o n m e n tp r o t e c t i o nb u l _ e a u t h ea f f a c t e d f a c ：1 0 sa n dt h ec h a r a c t e ro ft h ep e a r lr i v e rd e l m s r d ) a c i dr a i nw e r es t u d i e di n t h i sa r t i c l eb yu s i n gd i a g n o s i sa n da n a l y s i s , m a t h e m a t i cs t a t i s t i ca n dt h ec o n c e p t m o d e lc o n s t r u c t i n g , a n ds o i i i ep r i m a r yc o n c l n s i o n sw a sp r e s e n t e df o l l o w i n g ： 1 i nt h ed r ys e a s o n , t h ep r d sa c i dr a i nf r e q u e n c yh a do b v i o u sm i s ef r o m 2 0 0 0t o2 0 0 4 ，w h i c hr i s e sf r o mu n d e rf i f t yp e r c e n tt oo v e rf i f t yp e r c e n t a f f e c t e db y t h el o c a lp o l l u t a n t s , t h ep hi nt h ed i f f e r e n td t i 伪w a sd i f f e r e n ti n t h es a m er a i no o u l s e t h ei n h a l a b l ep a r t i c l em a t t e rw i l ld i l u t et h ea c i d i t yo fp r e c i p i t a t i o n , a n dt h ea c i dg a s i nt h ea i rw i l lm a k et h ep r e c i p i t a t i o nb em o r ea c e r b i c t h ep r d sa c i dr a i nh a sas l o w w a n s f o r m a t i o nt r e n df r o mv i t r i o l i cr a i na n dn i t r i cr a i nf i x e d a x c o r d i n gt ot h es t u d y , t h ec o n c e p tm o d e lh a sb e e nc o n s t r u c t e d , w h i c hd m p h y st h ea c i dp o l l u t a n ts o u r c ei n t h ed r ys e a s o n ，t h er e s o u r c eo fa c i d i t yi nt h ea c i dr a i nm a yc o m eb o mt h et r a u s p o ab y t h ec o l do fo t h e rd r i e s ，a n da l s oc o m ef r o mt h ew a r mc o n t a i n , w h e nt h er a i nf a l i s ，i t w i l lw a s hd o w nt h el o c a lp o l l u t a n ti nt h ea i r t h e s et h r e ec o m p l e xf a c t o r sa f f e c tt h e a c i dr a i n sc h a r a c t e r m 2 t h er a i nc h a r a c t e ri sd i f f e r e n tb e t w e e nt h ef i r s tf l o o ds e a s o na n dd r ys e a s o l l t h ed i f f e r e n to fp hi np r d sc i t i e si sn o ts od i s t i n c tl i k ew h a ti nt h ed r ys e a s o i l | t h e s o u t hd t i c sa n dt h en o r t hc i t i e s p hh a sal i t t l eh i g h e rt h a nw h i c ho n ei nt h em i d d l e c o r ec i t i e si np r d i nt h ef i r s tf l o o ds e a s o n , t h er a t i oo fa c i dr a i ni sa l i k en e x td a y s t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e na c i d i t ya n da c i dr a i nt y p ea l en o ta so b v i o u sa sd r y a s o l l $ o n e a c c o r d i n gt ot h es t u d yt h ef i r s tf l o o ds e a s o nc o n c e p tm o d e lh a sg i v e nt h ea c i d i t y s o u r c e , i ti sm a i n l yf r o mt h ec o n t a i n so fc o l da n dw a r ma i ra l t e r n a t i o n ；a n dt h es e c o n d s o u r m a y b ei st h ep o l l u t a n tw h i c hi st a k e ni n t ot h ec u m u l o n i m b u sb yt h eh e a t d y n a m i c a tc o n v e c t i o n , t h e s et w or e a s o n sm a k et h ef i r s tf l o o ds e & q o l l sa c i dr a i n c h a r a c t e rd i f f e r e n tw i t hd r ys e a s o n 3 i nt h ec y c l o n e sp r e c i p i t a t i o n , t h ec h a g a c t e ro fl a i nh a sam a r k e dd i f f e r e n c e p r e p a r et ot h ed r ys e a s o oa n dt h ef i r s tf l o o ds e a s o n b f t w - n2 0 0 0a n d2 0 0 3 ，t h ea c i d r a i nr a t i ow a sl o wi nt h ec y c l o n ep r e c i p i t a t i o n i n2 0 0 4 , t h ea c i dr a i nr a t i of o s o o b v i o u s l y , b u t i tw a ss t i l ll o w e ra n dt h ep hw a sh i g h e rt h a nw h a ti nd r ys c a s o i ia n di n f i r s tf l o o ds e a s o o i tp r o o f e dt h a tt h ew e a t h e rc o n d i t i o na n dt h ew e a t h e rs y s t e mw o u l d a f f e c tt h ea c i dr a i nc h a r a c t e r a c c o r d i n gt os t u d y ，t h ec o n c e p tr e v e a l st h a ti nc y c l o n e a c i dr a i n , t h ep o l l u t a n tc o m ef r o mt w ow a y s ，s o m ep o l l u t a n ti st a k e ni n t ot h e c u m u l o n i m b u s , a n ds o m eo t h e rp o l l u t a n tm a yc o m ef r o mt h ec l o u ds y s t e mo f c y c l o n e , w h i c hm a yt a k et h ep o l l u t a n tf t o mt h eo t h e rc i t i e sa n dt h eo c e a n 4 i nt h i sa r t i c l e , t h et h r e ec o n c e p tm o d e lr e v e a l st h ee a u s ea n dt h er e s o u r c eo f p r d st h r e ek i n d so fa c i dr a i n ，w h i c hw a sc a u s e db yt h et h r e ed i f f e r e n tk i n d so f w e a t h e rs y s t e m s , w h i c hw i l lb eg o o df o ra c i dr a i ns t u d yo nt h em o d ei nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：a c i dr a i n ，w e a t h e rc o n d i t i o n ，r e l a t i o n s h i p ，p e a r lr i v e rd e l t a i v 第1 章绪论 1 1 研究目的和意义 自改革开放以来，珠江三角洲( 以下简称珠三角) 作为全国最具活力盼经济 区，在过去几十年的发展中，经济总量不断增加，对外开放程度不断加大，经济 的稳定性和协调性迸一步增强，区域一体化进程进一步加快珠三角g d p 保持 快速增长，2 0 0 5 年珠三角地区生产总值1 8 0 5 9 亿元，比上年增加2 7 3 0 亿元，经 济增长率比上一年度增加1 5 8 ，在对外贸易方面，2 0 0 5 年珠三角实现贸易总 额4 1 0 7 亿美元，增长2 0 2 p 1 图i - i 1 和表i - i 1 分别给出了2 0 1 3 0 - - 2 0 0 6 年珠 三角g d p 总量以及2 0 0 0 - - 2 0 0 5 年广东省大气污染物排放总量 表i - i - i2 0 0 0 - 2 0 0 5 年广东省大气污染物排放总量 鬟4 鬻4 i 鳢簿9 篡2 0 0 0 爷? 2 0 0 1 笮+ 2 0 罐譬警2 戮昭筝缬麟筝；幻醚镧 工业废气捧放总量( 亿m 3 )8 3 2 5 9 69 4 5 5 尉i1 0 4 6 8 0 51 1 0 7 4 7 8 1 2 5 4 2 6 1 3 4 4 7 二氧化馥捧放总量( 万吨)9 0 a 79 7 3 19 7 , 5 51 “哺21 1 4 7 91 2 9 4 工业二氧化硫捧放量( 万吨)8 8 1 64 59 5 3 41 4 31 1 2 7 61 2 7 4 生活二氧化硫捧放量( 万吨) 2 3 1 3 8 62 2 12 0 92 0 32 & 烟尘捧放总量( 万吨) 2 7 62 0 2 7 1 9 2 52 2 8 82 6 1 42 7 j 工业烟尘捧放量( 万吨) 2 6 4 5 1 8 2 41 7 9 72 1 舶2 5 2 32 7 1 生活烟尘捧放量( 万吨)1 1 52 0 3 1 0 9 50 9 10 8 4 工业粉尘捧放总量( 万吨)5 9 0 73 5 8 63 3 5 6 4 3 8 43 9 3 63 2 1 注：本表统计数据来自广东省环境保护公众网 h t t p ：v m w g d e p b g o v c n z w x x t j s j i n d e x h t m l 随着经济的发展，酸雨越来越成为人们关注的热点，p h 小于5 6 的雨雪或 其他形式的大气降水，统称为酸雨。 根据2 0 0 0 年广东省蓝天计划工程有关文件，截至2 0 0 0 年，全省降水p h 值年 均值达4 6 3 - 4 9 6 ，酸雨频率接近5 0 ，每年因酸雨污染造成的经济损失约4 0 亿 元左右，占全省国土面积6 3 的1 7 个市已划为酸两控制区，成为我国酸雨污染 较重的省份之一埘根据广东省环保公报资料，广东省主要城市降水平均p h 值 由1 9 8 6 年的5 2 4 下降到2 0 0 4 年的4 7 1 ；酸雨频率由1 9 8 6 年的3 4 2 上升到2 0 0 4 年的5 4 - 5 ，全省酸雨均呈现不同程度的加重趋势，珠三角的酸雨范围扩大、程 度加重、离子成分趋于复杂p 棚随着经济的进一步高速发展和工业化、城市化 进程加快，大气污染物的排放总量也迅速增加( 表1 - 1 1 示) ，2 0 0 3 年比2 0 0 2 年 增幅更明显。大量空气污染物的捧放导致环境空气质量逐渐下降，其中。酸雨污 染、尘类污染和机动车排气型污染问题较为突出。 为了解珠三角地区酸雨与天气形势的关系，探讨珠三角酸雨与天气形势的关 系，在国家9 7 3 项目中国酸雨沉降机制、输送态势及调控原理的支持下，本 文根据2 0 0 0 - 2 0 0 4 年的酸雨资料以及相关天气形势资料，着重研究了珠三角干季、 前汛期、以及后汛期台风降水的酸性与天气形势的关系，分析研究了珠三角几个 城市的酸雨情况，为迸一步研究与控制酸雨珠三角污染，改善空气质量，促进经 济与环境健康发展提供参考依据。 1 2 珠江三角洲概况 珠江三角洲位于广东省中部沿海，是西江、北江、东江共同冲积成的大三角 洲。珠江三角洲地区包括广舛、深圳、珠海、佛山、江门、中山、东莞和惠州市 的惠城区、惠阳、惠东、博罗，及肇庆市的瑞州区、鼎湖区、高要、四会等地， 土地总面积为4 1 6 9 8 k m 2 ，占广东全省面积的2 3 4 ，其区域图见图1 2 - 1 随着 经济的快速发展，该地区的社会发展呈现出农村工业化程度高、城乡一体化进程 快等特点，近年来实现国内生产总值占全省国民生产总值的7 0 左右。是全国经 济发展最迅速的地区之一唧。 珠江三角洲位于北纬2 3 。4 0 - 2 1 。3 0 之间，绝大部分属于热带范围，是热带 性三角溯。从气候上看，珠江三角洲年均温2 1 2 3 c ，最冷的1 月均温1 3 1 5 ，最热的7 月均温2 8 以上6 1 0 月，常有台风影响，降雨集中，天气最热。 珠江三角洲冬季吹北风，夏季吹南风。冬季北方寒流常越过南岭山脉进入三角洲 地区，与亚热带的长江三角洲气候不同。 图1 - 2 - 1 珠江三角洲区域图删9 1 t r i p c o a t 珠江三角洲地势平坦，雨量较四周山丘为少，平均约1 6 0 0 m m 雨量集中 在夏季，冬季较少，和赤道带长年高温多雨不同。春季因为华南静止锋而形成长 时间阴雨天气夏季以雷雨为主，每天下午降雨2 - 3 小时，成为年中雨量高峰之 夏秋多台风雨，是三角洲后汛期降水主要来源冬季寒流越过南岭山脉进入 三角洲亦会引起降水。 1 3 珠江三角洲酸雨现状 根据国家环境保护总局公布的 2 0 0 5 年中国环境状况公报中有关大气环 境部分内犁4 i 可知，在全国范围内，2 0 0 5 年与2 0 0 4 年统计的5 2 7 个城市相比较， 出现酸雨的城市比例增加了1 8 个百分点；降水p h 值年均值低于5 6 的城市比例增 加了o 7 个百分点，其中p h 值小于4 5 的城市比例增加了1 9 个百分点。酸雨频率超 过8 0 的城市比例增加了2 8 个百分点。降水p h 值年均值低的城市以及高酸雨频 率的城市比例均比上年有所增加，表明2 0 0 5 年酸雨污染较上年有所加重。图1 3 1 给出了2 0 0 5 年全国降水酸度分布图。 图1 - 3 - 12 0 0 5 年全国降水酸度分布 全国酸雨区域主要在长江以南，四川、云南以东，主要包括浙江、江西、 湖南、福建、贵州、广西、重庆的大部分地区。较重的酸雨区域主要分布在浙江， 江西和湖南三省；广西西北部和苤趁三受麴幽霆丝冱；彦筮重丝酸夏蕴鏊一在 降水p h 值年均值小于5 6 盼城市2 6 7 , i 。城市中，其中，降水年均p h 值值4 o 的 城市为江西省贵溪市、湖南省长沙市和浏阳市、湖北省秭归县、茎缰趁丝痘鳕 盔蜃 在酸雨控制区的1 1 1 个城市中，降水p h l 直年均值范围在4 0 2 ( 湖南长沙市) 巧7 9 ( 广东云浮市) 之闻出现酸雨的城市1 0 3 4 - ( 占9 2 8 ) ，酸雨频率大于8 0 的城市2 5 个( 占2 2 j ) ，比2 0 0 4 年增加3 7 个百分点降水p h 值年均值小于弯6 的 城市8 1 个( 占7 3 o ) ，比2 0 0 4 年减少1 1 i 降水p h l 直年均值小于4 5 的城市2 7 个( 占2 4 3 ) ，比2 0 0 4 年增加2 8 个百分点。酸雨控制区内酸雨污染范围基本稳 定，但污染程度有所加重。从图1 - 3 1 来看，益塑三丝幽绉湿受淫塑缯狸篷；勃坦 笸尘塑丝厘五螫醚丝垃兰趔重s 根据广东省环境保护局公布的环境状况公报可知。1 9 9 7 年珠三角地区有广 州、佛山、肇庆、中山、惠州、肇庆等市的酸雨频率超过5 0 1 5 1 。图1 - 3 - 2 给出了 2 0 0 5 - 年- 广东省酸雨分布示意图。 图1 - 3 - 32 0 0 4 - 2 0 0 5 年珠江三角洲及相关城市酸雨频率年度变化 注：图1 孓2 争1 4 均选自同站：h t t p ：w w w g d e p b g o v c n z w x x h b z k g b g o n g b a o 根据广东省2 0 0 5 年环境质量公报嘲，2 0 0 5 年广东省城市降水酸度较强，p h 值均值为4 6 6 。酸雨频率达5 5 o ，酸雨污染仍然严重，城市城市降水p h 值年均 值范围为4 0 7 ( 东莞市) 6 7 9 ( 云浮市) ，年均p h 值小于5 6 的城市有1 3 个，占 6 1 9 ，有1 8 个城市出现了酸雨，占8 5 7 ，其中，在珠江三角洲区域的9 个城市 中，广州、深圳、珠海、佛山、江门和东莞共6 个城市属重酸雨地区，占珠江三 角洲城市的三分之二从图1 - 3 - 2 来看，降水酸度最强的是东莞市，2 0 0 5 年的p h 值年均值为4 0 7 ，其次是广州酸雨频率最高的是佛山市，达8 8 3 ，其次是广 州、深圳。以上数据表明，珠江三角洲城市的酸雨污染比较严重，需采取相关措 旌对其进行控制与防治n 图1 3 4 给出了从1 9 9 0 - 1 9 9 7 年广东省、珠三角和广州市三个区域内的酸雨频 率年度变化，从图中可以看出珠江三角洲的酸雨频率比全省平均酸雨频率高，基 本上也呈现两个阶段变化，从1 9 9 0 - 1 9 9 3 年为第一阶段，1 9 9 3 1 9 9 7 为第二阶段。 图1 6 5 为1 9 8 5 2 4 年2 0 年内广州地区酸雨频率年际变化 图卜州1 9 9 0 1 9 9 7 广州市，珠三角以及全省酸雨频率年度变化 图1 - 3 - 51 9 8 5 2 0 0 4 年广州地区酸雨年际变化 从图1 3 5 可看出，1 9 8 5 2 0 0 4 年的2 0 年间，广州市区酸雨大致经过了三个变 化阶段，第一阶段从1 9 8 5 1 9 9 1 年，广州地区降水p h 值出现了较大幅度的降低， 从1 9 8 5 年的5 3 左右降低到1 9 9 1 年的3 8 左右；与此同时，酸雨频率出现了大幅度 的上升，从1 9 8 5 年的4 2 上升到1 9 9 1 年的7 8 左右。第二阶段为1 9 9 2 - 1 9 9 7 年， 酸雨p h 值有所上升，但酸雨频率却一直维持在比较高的水平，这个阶段被认为 是这2 眸间酸雨状况最严重的时期。第三阶段从1 9 9 8 年开始，这个阶段年平均p h 值比第二阶段有所上升，雨水酸性减弱由1 9 9 7 年的4 1 2 上升到1 9 9 8 9 的4 7 2 ， 酸雨频率也出现了比较大幅度的下降，从1 9 9 7 年的7 4 6 下降到1 9 9 8 年的6 1 4 。 1 9 9 8 年到2 0 0 0 年，广州地区降水p h 值缓慢上升，但从2 0 0 1 年起，p h 值开始 下降，而酸雨频率从1 9 9 8 年起一直持续上升从1 9 9 8 年到2 0 0 4 年，酸雨年平均p h 值下降了0 2 ，酸雨频率则从6 2 上升到7 7 2 ，表明广州地区酸雨污染又处于一 个上升阶段。但总体来讲，广州地区1 9 9 8 - 2 0 0 4 年的酸雨污染程度与1 9 9 2 - 1 9 9 7 年 相比已有一定的减缓，但2 0 0 1 - 2 0 0 3 年有恶化的趋势，所以广州地区的酸雨防治 措施不容忽视，还须进一步加强控制川 1 a 国内外研究背景 酸雨是当今世界上备受关注的重大环境问题之一，我国是世界三大酸雨区 之一，对酸雨问题也进行了很多研究 8 - 巧1 酸沉降现象从2 0 世纪4 0 年代便引起各国学者的普遍关注2 0 世纪5 0 年代初 起，酸雨已逐步发展为全球性的污染问题。1 9 5 5 年，埃弗莱戈哈姆分析出降水 中的酸性物质来自工业捧放，导致湖泊、河流和土壤酸化。同时，美国一些学者 也对降水化学作了地区性的量测【2 日，发现自5 睥代中期开始，美国东北部降水 明显酸化，同时酸化面积正向西部和西南部延伸鲫。上述监测到酸雨的地区均 位于全球比较发达的工业中心附近，大气污染不断加剧导致酸雨严重 1 9 7 2 年，联合国在斯德哥尔摩召开的人类环境会议，瑞典第一次把酸雨作 为国际性问题提出，并阐述了酸雨及致酸物质的迁移【携一3 0 1 。 随着酸性降水对环境影响越来越大【3 1 l ，2 0 世纪7 0 年代初，日本和美国率先 实施控制二氧化硫排放战略，7 哞代末，美国和欧洲一些国家相继发现酸雨与森 林的大面积退化有着直接关系。此后，许多国家开始制订了二氧化硫捧放标准和 中长期控制战略，1 9 8 4 年3 月，欧洲各国与加拿大在渥太华召开了环境保护负责 人会议，缔结了到1 9 9 3 年尽量将二氧化硫产生量控制在3 0 的条约 1 9 8 4 年，国际应用系统分析研究所( i i a s a ) 综合了欧洲2 0 多年来的酸沉降 研究成果，开发出了综合性酸雨模型- - - - - - r a i n s 模型，该模型在欧洲的酸沉降谈 判和控制对策的制定中发挥了巨大的作用 在北美，酸雨的研究比欧洲起步稍晚。1 9 7 8 年，美国总统卡特批准实施大 气沉降物评价计划( n a d p ) 。同年，美加两国组建了大气污染远距离传输咨询小 组，并于1 9 8 0 年签订了跨国大气污染备忘录。研究表明，在加拿大所有酸性 沉降中至少有5 0 9 i 来自美国。迫于加拿大的压力，里根政府拿出2 5 亿美元发展清 洁煤技术( c c t ) ，加拿大也花费巨资削减其s 倪排放量。美国国会于1 9 9 0 年通过 了清洁大气法修正案，规定电厂到2 0 1 0 年应在1 9 8 0 年的基础上，将s o , 的排 放量减少1 0 0 0 万t ，达到8 9 0 万t 近年来，国外发达国家在研究酸雨来源和大气污染物迁移机理的同时，更 多地关注缔结国际性公约，将缓解环境酸化、富营养化和地面臭氧纳入集成的统 一战略。目前世界上一些国家对酸沉降采取的最新研究方法是计算机模拟技术， 如美国已成功模拟了南部氮、硫化物的沉降对当地森林土壤的影响【珏柏l 。 我国于2 0 世纪7 0 年代末在北京、上海、南京、重庆和贵阳等城市开展了酸 雨调查，发现这些城市不同程度存在着酸雨污染，西南地区较严重。1 9 8 5 1 9 8 6 年我国开展全国范围内的酸雨监测，结果表明。降水p h 值小于5 0 的地区主要 集中在西南、华南及东南沿海一带“七五”和。八五”期间，酸雨研究连续2 次被列为国家科技攻关项目。“七五”酸雨课题主要针对西南、华南两大酸雨区 展开了酸雨形成机理、传输扩散、控制方法以及生态影响等研究。八五”酸雨 研究表明，我国酸雨污染已十分严重，长江以南的华东、华南、西南等地出现了 大片酸雨区，约占国土面积的加 我国酸雨的污染范围和程度一直在发展，近年降水p h 值小于5 6 的等值线区 域向北推移，超过了长江和黄河，p h 值低于4 5 的重酸雨区在川、黔、湘、鄂、 赣、桂、粤、闽、浙等广大地区都有出现，一些城市出现了降水p a 1 年平均值 低于4 0 的非常严重状况 4 1 - 5 3 1 每年我国因酸雨和主要致酸气体( s 0 2 ) 造成的直接和间接经济损失高达 1 1 0 0 亿元，已成为制约我国经济和社会可持续发展的一个重要因素。同时，悬 浮于大气中的酸性颗粒物不仅严重危害人体健康，也是造成我国许多城市霾的主 要原因之一。我国正处于经济快速发展期，如果不采取果断有效的控制措施，主 要致酸物质( s 0 2 、n o x ) 的排放将持续显著增加，我国环境酸化的趋势将进一 步加剧，这将给我国已处于重负之下的生态环境带来更大的威胁。酸雨污染的跨 国界输送也为我国环境外交增添了相当大的压力删 过去三十多年中，我国在酸雨控制方面开展了大量的工作。自“六五”开始， 我国相继在酸雨污染比较严重的西南省份、两广地区和华东省份开展了重点攻 关，弄清了一些基本特征和规律，积累了酸雨研究经验，并取得了一定的控制成 效 5 5 - s 8 1 1 9 9 0 年2 月国务院环委会通过关于控制酸雨发展的若干意见，标志 着酸雨控制提上了国家的议事日程，1 9 9 8 年初国家颁布了酸雨和二氧化硫控 制区划分方案、r 九五”期间全国主要污染物总量控制计划，标志着我国已从 酸雨的研究、探索阶段进入酸雨控制实施阶段1 1 6 1 由于“两控区”面积仅占整个国土面积的1 1 4 ，近年来。两控区”外二氧 化硫排放量的增加在一定程度上抵消了区内的控制效果，二氧化硫捧放的空间结 构发生了明显变化。此外，随着我国汽车保有量的迅速增加，另一致酸物质氮氧 化物的排放量上升，大气氧化性增强，同时我国大气中对酸雨具有中和作用的悬 浮颗粒物在政府控制下呈逐年下降趋势，这些因素的存在使得酸雨问题与二十年 前相比更为复杂。近年来的监测结果显示，我国酸雨不仅没有得到根本控制，反 而有整体加重的趋势。表明我国以往仅仅针对“两控区”二氧化硫制定的控制对 策已经无法解决日益严重的酸雨问题。广东省是我国经济发展速度最快和最发达 的地区之一，改革开放以来，工业迅速发展，煤炭和燃料油的消耗量逐年增加， 加之工业布局不尽合理，珠江三角洲、韶关地区，成为全国酸雨重灾区之_ _ 1 5 9 - 6 2 1 。 尽管我国酸雨控制方面已经做了大量工作，但酸雨污染仍有加重及蔓延趋 势，亟需制定适合国家中长期发展的酸雨调控对策 6 3 - 7 2 1 为此，国家科技部2 0 0 5 年启动了中国酸雨沉降机制、输送态势及调控原理的国家9 7 3 项目。本文为 我导师范绍佳老师承担该9 7 3 项目予课题的研究内容之一。 第2 章资料和研究方法 2 1研究使用资料 2 1 1 酸雨监测资料： 来源于广东省环境监测中心站及下属市县环境监测站本文主要分析的是 2 0 0 0 2 0 0 4 年的酸雨监测资料。 2 1 2 气象资料： 天气形势图：部分图来源于广东省气象局中心台；部分图来源于香港科技大 学环境研究所网站( h t t p ：e n v f u s t h k d a t a v i e w h k o _ w c c u r r e n t ) 卫星云图：部分云图来源于中国气象局风云2 号卫星云图列表；部分云图来 源于香港科技大学环境研究所网站。 ( h t t p ：e n v f u s l h k d a t a v i e w g e o _ s a t _ m a p c u r r e n t i n d e x p y ? m a p t y p e _ _ s t r i n g = k o c h i _ g e o _ m a p ) 清远、香港探空图：来源于香港科技大学环境研究所网站 ( h t t p ：e n v f u s t h k d a t a v i e w p r o f i l e c u r r e n t ) 。 2 1 3 其他环境资料： 环境保护及其它相关资料来源于广东省环境保护局公众网 ( h t t p ：w w w g d e p b g o v c n n e t s r v t 2 0 0 6 1 0 2 3 _ 4 5 5 4 6 h u n l ) 、各主要城市环境保护局 所公布的环境公报以及香港科技大学环境研究所网站等相关资辩 2 2 珠三角酸雨监测站点分布情况 广东省酸雨监测始于1 9 8 2 年，通过参加全国酸雨普查和降水例行监测工作， 测点逐渐增加；其中珠三角共有酸雨监测点2 8 个表2 - 1 为珠三角酸雨监测点 分布概况： 表2 - 2 - 1 珠三角以及相关城市酸雨测点概况( 2 0 0 4 年开始施行) 城市测点编号测点名称城市测点编号测点名称 广州l市环境监测中心站江门l西区 2 白云山 2 河南 3黄埔监测站3棠下( 酸雨普查) 4番禺市监铡站4圭峰西 深圳l市监测站 惠州 i 惠州市环境保护监铡站 2罗湖区站2惠城区矮陂镇府( 酸雨 3福田区站 东莞 l 步步高 4 南山区站 2 创业新村 5盐田区站佛山 l 禅城区环保局 6 宝安区站 2 南海区环保局 7 龙岗区站 3 顺德区监测站 珠海l香洲4高明区环保局 肇庆l 城中子站 5三水区监测站 中山i监铡站韶关 l 韶关市环境监测站 2长江旅游区清远l环保局 2 3 珠三角城市酸雨主要监测项目 珠三角城市酸雨测点的必测项目为降水量、p h 值、电导率，主要监测气象 要素项目为温度、气压、湿度、风速、风向表2 3 - 1 给出了各城市主要监测离 子项目，本文主要用到的离子为s 0 4 2 - 和n 0 3 表2 - 3 - 1 珠三角城市酸雨主要监测项目 站名监测离子项目 广州 s 0 4 z - 、n 0 3 、n h 4 4 、c a 2 + 、c t 、f 、l ( 、n a + 、m 9 2 + 深圳 s 0 4 2 - ，n 0 3 - 、 q h 4 4 、c a 2 + 、c i 、f 、l 【、n a + 、m 矿 珠海s o 产n 0 3 、n h 4 + ，c a z + 、c t 、f 、r 、n a + 、m d + 佛山 s 0 4 2 n o i 、n h 、c a 2 + ，c i 、f 、l c 、n a + 、m 9 2 + 东莞s 0 7 惭、n h 4 + 、c a 2 + 、c t 、f 、i c 、h a + 、m d + 江门 s o 产n 0 3 、n h 4 4 、c a 2 + 、c r 、f 、i c 、n a + 、m d 中山 s 0 7 n 0 3 、n - 1 4 4 、c a 2 + 、c r 、f 、r 、n a + 、m g ” 肇庆 s 0 4 2 n 0 3 、n h 4 4 、c a z + 、c i 、f 、k + ，n a + 、m 矿+ 韶关 s o , , 2 - n 0 3 、n h 4 4 、c a b 、c r 、f 、r 、n a + 、m 矿 清远 s 0 4 2 n 0 3 2 4 研究方法 本文研究主要采用诊断分析、统计检验以及概念模型构建等方法进行研究 本文用到的主要分析工具包括s p s s 、m a t l a b 软件包。采用e x c e l 、p h o t o s h o p 、 m i c a p s 2 0 等软件进行绘图。 诊断分析：本文主要用于天气形势方面的诊断，配合天气图、卫星云图等对 各种天气形势做出判断，便于个例挑选与分析 统计检验：本文主要用于对降水进行个例分析，用于统计检验分析酸雨发生 发展规律等。 概念模型构建：根据不同降水类型的酸雨特征，对干季1 0 月酸性降水、4 - 6 月前汛期酸性降水，7 - 9 月后汛期酸性降水，分别构造不同的酸雨概念模型。 本文主要计算参数包括：平均p h 值、总降水量、器。，酸雨频率、 离子浓度。 平均p h 值计算公式： 降水p h 平均值采用氢离子【日+ 】雨量加权法计算。 其计算公式如下， 【日+ - 1 0 - 懈1 阻+ 】- - - l o g h + 】 式中：【日+ l 第i 次( 或月) 氢离子浓度； k 第i 次( 或月) 样品的降水量( 删) ；垒婴姐0 0 | 的计算： 【s 讲一1 财产紫 暇卜皆 式中：【 晖l 第f 日该地降水平均四离子浓度 【s 讲。l 第f 日该地降水平均s 讲一离子浓度 k 第i 次( 或月) 样品的降水量( 删 ) 酸雨频率的计算： ，旦x 1 0 0 式中：刀降水样品中p 汀t 5 6 0 的样品数( 个) 降水样品总数( 个) 第3 章2 0 0 0 2 0 0 4 年珠三角降水情况概述 广东省降水阶段分为干季( 1 m 3 月) ，前汛期( 4 6 月) 和后汛期( 7 - 9 月) 。 根据广东省气候监测公报资料以及香港天文台气象观测摘录资料，在2 0 0 0 年 - 2 0 0 4 年的1 月份到3 月份，一共有3 6 次对珠三角城市有影响的冷锋降水；前汛 期有4 2 次范围比较广的降水过程。后汛期有2 7 个对珠三角主要城市有影响的台 风降水 3 12 0 0 0 2 0 0 4 年1 - 3 月降水概述 广东的干季为1 0 月份到次年的3 月份，降水量比雨季远远要少，干季降水 一般由冷锋南下造成。受天气形势条件以及人为排放等原因综合影响，千季1 3 月降水的酸雨频率比较高，酸雨污染比较严重。 表3 - 1 1 和图3 - 1 1 分别给出了2 0 0 0 - 2 0 0 4 年珠三角主要城市l - 3 月降水酸 雨频率统计以及年度变化。 表3 - 1 - 12 0 0 0 - 2 0 0 4 年1 - 3 月降水酸雨频率统计 柚 她 硎一 _ h 赫 骶hm_ f t附眦啊獬埘嘴挂嘲啉枷鼬嘲i 娃精孵柚哺柏融t 埘喇唪枷b i 瑚i 抽! i l 口 d 图3 - 1 - 12 0 0 0 - 2 0 0 4 年1 - 3 月降水酸雨频率年度变化 从表3 - 1 1 和图3 - 1 1 可以看出，干季降水次数比较少，酸雨频率比较高， 韶关、珠海2 个城市酸雨频率上升比较明显，韶关从2 0 0 0 年的6 2 5 上升到2 0 0 4 年的9 3 3 ，珠海从2 0 0 0 年的4 2 9 上升到2 0 0 4 年的1 0 0 ；广州、佛山、深 圳3 个城市酸雨频率整体变化不明显，清远、肇庆、江门3 个城市酸雨频率略有 下降，东莞酸雨频率年际变化比较大。 3 22 0 2 0 0 4 年4 _ 6 月降水概述 广东省的雨季为4 - 9 月，它通常分为两个阶段，第一阶段为4 - 6 月，称为 前汛期，这个阶段的降水以冷暖空气的交绥以及华南低空西南急流有关，只有少 数是受台风或其它系统影响为主，前汛期是持续性暴雨的多发期删 表3 - 2 一l 给出了2 0 0 0 - 2 0 0 4 年前汛期降水情况统计，图3 - 2 - 2 给出了 2 0 0 0 - 2 0 0 4 年前汛期降水频率年度变化 表3 - 2 - 12 0 0 0 - 2 0 0 4 年前汛期降水情况统计 m m m 糖#m l 组h t l t 啊撞晡卿z mh n * | m “_ z m m 孵啪t _ # 图3 - 2 - 12 0 0 0 - 2 0 0 4 年前汛期酸雨频率年度变化 由表3 县l 可知，前汛期各城市酸雨频率比较高，广东省前汛期酸雨加重的 趋势明显。从图3 2 - 1 可知，2 0 0 0 - 2 0 0 4 年，韶关、清远、深圳、东莞4 个城市 的酸雨频率呈明显上升趋势，韶关从2 0 0 0 年的3 3 3 上升到2 0 0 4 年的9 3 1 ， 清远从2 0 0 0 年