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关键词：
安徽省,酸雨,降水pH值,燃煤量,对流层NO2,后向轨迹,聚类分析
发表时间：
2012-08-15 20:09:39
安徽省酸雨分布特征和发展趋势及其影响因子
吴宏文 | -> | 869| 1| 1340.383MB |安徽省,酸雨,降水pH值,燃煤量,对流层NO2,后向轨迹,聚类分析
摘要:利用气象部门7 个酸雨观测站资料、安徽及周边部分省份煤耗量、卫星观测的对流层NO2
柱含量资料，分析了安徽酸雨的空间分布、发展趋势及酸雨发生频率上升的原因;同时，借助轨迹分析和聚类分析的方法分析了输送形势对各地酸雨的影响. 2006 ～ 2008 年间安徽酸雨频率表现为夏季低、秋季高，3 a 降水均值呈酸性，其中合肥、安庆、马鞍山和蚌埠为中度酸性. 在空间分布上表现为皖南到江淮之间最为严重，向北递减. 阜阳、铜陵和黄山的降水pH 值比较集中，各有75% 以上位于6. 00 ～7. 50( 阜阳)、5. 00 ～ 6. 00( 铜陵) 和5. 00 ～ 6. 50( 黄山) ;其它测站的pH 值分布范围比较大，峰值分别位于4. 00 ～ 4. 50( 合肥和安庆)、5. 00 ～ 5. 50( 马鞍山) 和5. 50 ～ 6. 00( 蚌埠) . 与10 a 前相比，各地酸雨发生频率都大幅度上升. 后向轨迹-聚类分析结果
表明，酸雨发生频率与污染物的外来输送密切相关，各地都是来自偏东南到偏东北方向，尤其是经过江苏或浙江的气团对应着最高的中度以上酸雨发生频率，说明长江三角洲等经济发达地区的大气污染物排放对安徽酸雨有较大贡献. 统计分析发现合肥酸雨变化趋势与安徽、浙江和江苏的煤耗量、对流层NO2柱含量的变化趋势都很一致( 相关系数均大于0. 7) ，再次说明该市酸雨增多、变强与区域污染物排放有密切联系.
柱含量资料，分析了安徽酸雨的空间分布、发展趋势及酸雨发生频率上升的原因;同时，借助轨迹分析和聚类分析的方法分析了输送形势对各地酸雨的影响. 2006 ～ 2008 年间安徽酸雨频率表现为夏季低、秋季高，3 a 降水均值呈酸性，其中合肥、安庆、马鞍山和蚌埠为中度酸性. 在空间分布上表现为皖南到江淮之间最为严重，向北递减. 阜阳、铜陵和黄山的降水pH 值比较集中，各有75% 以上位于6. 00 ～7. 50( 阜阳)、5. 00 ～ 6. 00( 铜陵) 和5. 00 ～ 6. 50( 黄山) ;其它测站的pH 值分布范围比较大，峰值分别位于4. 00 ～ 4. 50( 合肥和安庆)、5. 00 ～ 5. 50( 马鞍山) 和5. 50 ～ 6. 00( 蚌埠) . 与10 a 前相比，各地酸雨发生频率都大幅度上升. 后向轨迹-聚类分析结果
表明，酸雨发生频率与污染物的外来输送密切相关，各地都是来自偏东南到偏东北方向，尤其是经过江苏或浙江的气团对应着最高的中度以上酸雨发生频率，说明长江三角洲等经济发达地区的大气污染物排放对安徽酸雨有较大贡献. 统计分析发现合肥酸雨变化趋势与安徽、浙江和江苏的煤耗量、对流层NO2柱含量的变化趋势都很一致( 相关系数均大于0. 7) ，再次说明该市酸雨增多、变强与区域污染物排放有密切联系.
随着我国城市化和工业化的发展，酸雨日益成为一个严重的环境问题，也成为政府和科学家们关注的重要课题. 过去20 年，中国南方酸雨经历了一个以1999 年为转折年由强到弱并再次增强的过程，强酸雨区由西向东扩展，继西南强酸雨区之后，长江三角洲也成为一个重要的强酸雨区［1，2］. 2005 年，上海市的降水年均pH 值为4. 49，最低值为2. 95，酸雨发生频率为71% ，与1998 年相比，平均pH 值下降了1. 22 个pH 单位，意味着酸度上升了15 倍［3］.1992 ～ 2005 年江苏出现酸雨的程度由北向南快速加重［4］. 浙江酸雨发生频率在经历了1995 ～ 2000 的小幅度下降之后迅速上升，2005 年已经达到90% ，全省几乎都被酸雨覆盖［5］.
安徽省处于南北过渡带上，东部与亚洲经济最为发达、人口最为稠密的长江三角洲接壤，北边与我国酸雨前体物SO2、NO2排放量都比较大的华北地区相邻［1］. 近20 年来，安徽省酸雨也引起不少学者的关注［6 ～ 9］. 研究认为2000 年之前，安徽酸雨主要发生在皖南山区到沿江部分城市，淮北平原基本上没有观测到酸雨，20 世纪90 年代，多数城市酸雨发生频率都有下降趋势. 最近，唐先干等［10］分析了皖南山区2007 年4 ～ 11 月降水的酸性特征，发现皖南地区的酸雨、强酸雨频率都较高，分别为92% 和44% . 邱明燕等［11］分析了合肥市1992 ～ 2007 年酸
雨年、季变化特征，发现合肥酸雨也经历了减弱再加强的过程，转折年为1998 年.
虽然以上研究加深了人们对安徽及长江下游地区酸性降水分布、发展趋势和影响因子的了解，但是研究的年限大都在2005 年之前，在讨论人为污染物排放对酸雨的影响时普遍是从概念上进行定性阐述，很少使用具体资料进行论证，即使使用污染物排放资料，也仅仅使用局地排放源数据或局地污染物浓度数据;在讨论气象条件的影响时大多考虑的是局地气象因子，而酸雨前体物是可以随着气流远距离输送的［12］，即一个地方排放的污染物可导致其他地方产生酸雨. 而且，随着我国城市化进程加快、汽车拥有量升高，我国东部地区的大气污染已经由过去的点状分布发展到面上分布，如用卫星观测到对流层NO2含量、气溶胶光学厚度等在安徽北边的华北、东边的长江三角洲都存在大范围的大值区［13，14］. 因此，在分析安徽酸雨成因时仅仅考虑局地因素是不够的.
笔者在研究中发现，最近3 a 安徽省酸雨和强酸雨的发生频率都显著增加，而且南北各地都观测到pH 值低于4. 5 的强酸雨. 为进一步了解安徽酸雨变化趋势及影响因子，本研究综合利用中国气象局布设在安徽境内7 个酸雨观测站的资料以及已有的结果分析了安徽酸雨时、空分布和发展趋势;借助后向轨迹和聚类分析的方法探讨了大尺度输送条件对安徽省降水酸度、酸雨出现频率的影响;使用安徽及周边部分省份的逐年煤耗量，及GOME ( global ozone monitoring experiment )［15］ 和SCIAMACHY ( scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography)［16］观测的对流层NO2柱含量资料( Level 2) ( http: / /www. temis. nl / products /no2. html) 分析了安徽酸雨发生频率迅速上升的原因. GOME 和SCIAMACHY 的仪器都是装载在与太阳同步的卫星上，SCIAMACHY 是GOME 的继续，其观测的NO2柱含量资料已得到广泛应用［13，17 ～ 19］，其中包括估计全球或区域NOx排放［18，19］.
安徽省处于南北过渡带上，东部与亚洲经济最为发达、人口最为稠密的长江三角洲接壤，北边与我国酸雨前体物SO2、NO2排放量都比较大的华北地区相邻［1］. 近20 年来，安徽省酸雨也引起不少学者的关注［6 ～ 9］. 研究认为2000 年之前，安徽酸雨主要发生在皖南山区到沿江部分城市，淮北平原基本上没有观测到酸雨，20 世纪90 年代，多数城市酸雨发生频率都有下降趋势. 最近，唐先干等［10］分析了皖南山区2007 年4 ～ 11 月降水的酸性特征，发现皖南地区的酸雨、强酸雨频率都较高，分别为92% 和44% . 邱明燕等［11］分析了合肥市1992 ～ 2007 年酸
雨年、季变化特征，发现合肥酸雨也经历了减弱再加强的过程，转折年为1998 年.
虽然以上研究加深了人们对安徽及长江下游地区酸性降水分布、发展趋势和影响因子的了解，但是研究的年限大都在2005 年之前，在讨论人为污染物排放对酸雨的影响时普遍是从概念上进行定性阐述，很少使用具体资料进行论证，即使使用污染物排放资料，也仅仅使用局地排放源数据或局地污染物浓度数据;在讨论气象条件的影响时大多考虑的是局地气象因子，而酸雨前体物是可以随着气流远距离输送的［12］，即一个地方排放的污染物可导致其他地方产生酸雨. 而且，随着我国城市化进程加快、汽车拥有量升高，我国东部地区的大气污染已经由过去的点状分布发展到面上分布，如用卫星观测到对流层NO2含量、气溶胶光学厚度等在安徽北边的华北、东边的长江三角洲都存在大范围的大值区［13，14］. 因此，在分析安徽酸雨成因时仅仅考虑局地因素是不够的.
笔者在研究中发现，最近3 a 安徽省酸雨和强酸雨的发生频率都显著增加，而且南北各地都观测到pH 值低于4. 5 的强酸雨. 为进一步了解安徽酸雨变化趋势及影响因子，本研究综合利用中国气象局布设在安徽境内7 个酸雨观测站的资料以及已有的结果分析了安徽酸雨时、空分布和发展趋势;借助后向轨迹和聚类分析的方法探讨了大尺度输送条件对安徽省降水酸度、酸雨出现频率的影响;使用安徽及周边部分省份的逐年煤耗量，及GOME ( global ozone monitoring experiment )［15］ 和SCIAMACHY ( scanning imaging absorption spectrometer for atmospheric chartography)［16］观测的对流层NO2柱含量资料( Level 2) ( http: / /www. temis. nl / products /no2. html) 分析了安徽酸雨发生频率迅速上升的原因. GOME 和SCIAMACHY 的仪器都是装载在与太阳同步的卫星上，SCIAMACHY 是GOME 的继续，其观测的NO2柱含量资料已得到广泛应用［13，17 ～ 19］，其中包括估计全球或区域NOx排放［18，19］.
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