人工增雨對(duì)大氣細(xì)顆粒物污染的削弱作用研究

李 娜

（開(kāi)遠(yuǎn)市生態(tài)環(huán)境執(zhí)法大隊(duì)，云南 開(kāi)遠(yuǎn) 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(xì)顆粒污染物[1]。長(zhǎng)久生活在細(xì)顆粒污染物超標(biāo)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(xì)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(shí)間之后，大氣細(xì)顆粒污染物含量明顯降低，說(shuō)明人工增雨完成一段時(shí)間之后，大氣細(xì)顆粒污染情況得到改善，并且人工增雨量越大，細(xì)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(xì)顆粒污染物削弱效果。

基于此，本文分析了人工增雨對(duì)大氣細(xì)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(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)。

1 大氣細(xì)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?yàn)樵颇鲜∪瘥愂?，受到?jīng)濟(jì)發(fā)展影響，該地區(qū)每年3—5月空氣污染嚴(yán)重，大氣細(xì)顆粒物濃度較高。由于該地區(qū)地勢(shì)較為平緩，常年受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，溫度較為適宜，不會(huì)出現(xiàn)溫差較大的情況，大氣環(huán)境比較穩(wěn)定，也不會(huì)受到輸入性污染影響，具有單一污染源特點(diǎn)，是比較理想的大氣細(xì)顆粒物污染研究區(qū)域，適合開(kāi)展人工增雨對(duì)大氣細(xì)顆粒物污染影響程度的研究工作。根據(jù)瑞麗市相關(guān)氣象部門的工作分析結(jié)果，以及氣象站提供的大氣細(xì)顆粒物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，筆者選取人工增雨工作線路的兩個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為本文研究的數(shù)據(jù)來(lái)源，研究過(guò)程中以“污染物監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)技術(shù)規(guī)范”為依據(jù)[7]，設(shè)置大氣細(xì)顆粒物污染監(jiān)測(cè)站點(diǎn)A與站點(diǎn)B，同時(shí)，為使分析結(jié)果更加具有對(duì)比性，同時(shí)設(shè)置一個(gè)不在人工增雨線路上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)C作為對(duì)比監(jiān)測(cè)點(diǎn)。這3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都設(shè)置在非主干道的路邊，監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(cè)大氣細(xì)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(cè)大氣細(xì)顆粒物變化情況，每6 min觀測(cè)一次大氣細(xì)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(duì)大氣細(xì)顆粒物污染的削弱影響

氣象學(xué)研究領(lǐng)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(shuō)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(shí)研究人工增雨對(duì)于大氣細(xì)顆粒物污染指數(shù)的影響。使用關(guān)聯(lián)大氣細(xì)顆粒物污染濃度變化的質(zhì)量連續(xù)方程計(jì)算方法作為研究出發(fā)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)計(jì)算獲得人工增雨削弱大氣細(xì)顆粒物污染的數(shù)學(xué)表達(dá)式，計(jì)算發(fā)現(xiàn)隨著增雨量的上升，大氣細(xì)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(guān)系。

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

將各個(gè)氣象監(jiān)測(cè)點(diǎn)獲得的大氣細(xì)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(jì)算使用人工增雨之后，大氣細(xì)顆粒物降低情況，重新將式（）計(jì)算結(jié)果代入式（4）計(jì)算大氣細(xì)顆粒物綜合污染濃度變化值。

1.3 人工增雨后對(duì)大氣環(huán)境治理效果

經(jīng)過(guò)上文分析可知，經(jīng)過(guò)人工增雨后大氣環(huán)境得到改善，對(duì)人工增雨后環(huán)境變化情況做出整體評(píng)價(jià)，構(gòu)建環(huán)境評(píng)價(jià)模型，分析人工增雨對(duì)于大氣細(xì)顆粒削弱效果，評(píng)價(jià)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

2 實(shí)例分析

云南省瑞麗市近年來(lái)受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響頻繁出現(xiàn)大氣細(xì)顆粒污染問(wèn)題，因此本文將瑞麗市作為研究對(duì)象，分析人工增雨前后大氣細(xì)顆粒污染削弱情況。

利用本文方法分析A、B、C這3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在使用人工增雨前后2 h大氣細(xì)顆粒濃度變化（圖1）情況。

圖1 人工增雨前后2 h大氣細(xì)顆粒濃度變化

由圖1可知，由于A監(jiān)測(cè)站與B監(jiān)測(cè)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(xì)顆粒濃度出現(xiàn)明顯變化，以A監(jiān)測(cè)站為例，人工增雨前2 h，大氣細(xì)顆粒濃度約為80μg/m3，人工增雨2 h后大氣細(xì)顆粒濃度降至40μg/m3以下，由此可以看出，人工增雨后，大氣細(xì)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(cè)站區(qū)域，沒(méi)有經(jīng)歷人工增雨，所以大氣細(xì)顆粒濃度并沒(méi)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(guò)人工增雨之后，大氣細(xì)顆粒濃度污染得到明顯改善。

人工增雨不同時(shí)長(zhǎng)下，各個(gè)監(jiān)測(cè)站大氣細(xì)顆粒變化率統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示。

圖2 大氣細(xì)顆粒變化率

從圖2中能夠看出，隨著人工增雨時(shí)長(zhǎng)增加，位于人工增雨路線上的監(jiān)測(cè)站大氣細(xì)顆粒變化率呈現(xiàn)負(fù)值變化，且隨著人工增雨時(shí)間增加，兩個(gè)受人工增雨影響的監(jiān)測(cè)站大氣細(xì)顆粒變化率始終保持下降趨勢(shì)，說(shuō)明這兩個(gè)監(jiān)測(cè)站區(qū)域的大氣細(xì)顆粒污染得到有效控制。

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

由表2可知，經(jīng)過(guò)人工增雨后，瑞麗市整體空氣質(zhì)量達(dá)到一級(jí)，證明人工增雨后不僅能夠削弱大氣細(xì)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(wèn)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(píng)分結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

研究人工增雨對(duì)大氣細(xì)顆粒物污染的削弱作用，應(yīng)對(duì)當(dāng)今日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。本文使用多種計(jì)算方法獲得使用人工增雨方式后大氣細(xì)顆粒物綜合污染指數(shù)，并且計(jì)算獲得人工增雨后大氣細(xì)顆粒物變化率，用于綜合評(píng)價(jià)人工增雨后的空氣質(zhì)量水平。經(jīng)過(guò)對(duì)云南省瑞麗市實(shí)際空氣變化情況的研究，獲知人工降雨后2 h大氣中細(xì)顆粒物濃度低于人工降雨前的大氣細(xì)顆粒物濃度，并選取不同日期分別進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，記錄人工降雨前后大氣細(xì)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(xì)顆粒物污染狀況的結(jié)論。