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      降水對新鄭市大氣污染的濕沉降特征

      2020-02-03 09:32:51沈海波
      科技風 2020年1期
      關鍵詞:新鄭市降水量顆粒物

      摘?要:本文利用新鄭市2018年的降水量資料和降水天氣出現(xiàn)前后空氣的PM10和PM2.5濃度變化數(shù)據(jù),分析降水對新鄭市大氣污染濕沉降特征。結(jié)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(xiàn)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(jié)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(guī)氣象要素數(shù)據(jù)信息;環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)資料則是審核通過后的新鄭市大氣國控站點的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)。選用2018年出現(xiàn)在新鄭市的57例降水天氣過程,包括降水持續(xù)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(shù)據(jù)。

      1.2?數(shù)據(jù)處理方法

      降水過程開始時間應選擇第一次出現(xiàn)降水量超過0.1mm/h的時次,而降水過程結(jié)束時間應選擇最后一次出現(xiàn)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(jié)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(jié)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(jié)束后,空氣中的PM10和PM2.5均表現(xiàn)出了不同程度的增加或減少,還有極個別降水天氣出現(xiàn)過程中,空氣中的顆粒物濃度幾乎沒有發(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的過程中,空氣中的PM10和PM2.5均表現(xiàn)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(xiàn)在夏秋季傍晚到夜間,以強對流天氣為主,這種天氣持續(xù)時間相對較短,在降雨天氣結(jié)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(xiàn)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(jù)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(jié)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(xiàn)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(xù)時間與清除效果的關系

      通過對2018年出現(xiàn)在新鄭市的74次降水天氣過程進行統(tǒng)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(jié)束后,PM2.5/PM10比率減少的主要原因。根據(jù)2018年的所有降水天氣過程的PM10、PM2.5濃度變化數(shù)據(jù),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(tài)農(nóng)業(yè)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(qū)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(yè)務工作。

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