基于人工增雨对生态环境的影响研究

基于人工增雨对生态环境的影响研究

窦春苓

新疆克拉玛依市气象局 新疆 克拉玛依市 834000

摘要：人工增雨是开发利用空中水资源的一种有效手段，主要是通过飞机、高炮、火箭等传输手段对局部大气云层施加催化作用，促使云中更多游离的水汽核化，增加冰晶数浓度，提高降水效率。随着科学技术发展和国内外大量人工增雨试验，人工增雨效果已得到科学实验证实。

关键词：人工增雨；生态环境；影响

水资源是人类和自然界一切生物赖以生存的重要物质基础，伴随着全球温室效应日趋严重导致的干旱现象，以及工业化社会持续发展引起的水污染，水资源短缺现象已成为全世界所面临的重大环境问题。因此，通过人工增雨改善部分地区水资源短缺问题尤为重要。

1人工增雨对生态环境的影响效应

1.1人工增雨对大气环境的影响

人工增雨能够显著改善空气质量。以人工降水对重庆市空气质量的影响为例。通过大量的研究发现，空气中的污染物含量能够被人工增雨洗涤而显著降低，起到了净化大气污染的作用。当降水量超过6毫米时，空气污染将得到明显改善。在降水颗粒（雨滴、雪花等）下落过程中，空气中的可吸入颗粒物和微小颗粒物等（PM10、PM2.5）也被其以碰撞和吸附的形式大量捕获。由于降雨中的湿度持续增加，能够引发空气中固态颗粒污染成分的湿沉降，以及气态污染成分被吸收溶解。这与气体分析扩散系数呈正相关，溶解性越大，则降水对空气污染成分的清洗效果越明显。通过人工增雨的实施，对中国华北，西北地区的沙尘和扬沙的防治同样具有积极的意义。我们都知道，干燥的沙砾容易被大风卷到空气中而形成扬沙，但潮湿的沙砾则不然。人工增雨在防治沙尘和扬沙天气的积极意义体现在以下几方面：一是增加地表空气的湿度，从而有效拦截大风对沙土的起尘阶段；二是降低地表干土层的厚度，从总量上减少沙尘的强度；三是改善北方干旱和半干旱地区的地表水土环境，对北方的防风固沙的植被的生长具有积极的意义；四是通过长效的人工增雨机制，改善中国华北、西北地区土壤沙漠化，盐碱化，增加地表含水量和湿地面积，而地表含水量和湿地面积的增加又进一步增加了空气中的含水量，改善降水环境，从而促进一种良性循环的建立。

1.2人工增雨对土壤环境的影响

通过人工增雨作业的实施，有效改善了土壤含水量，增加土壤的保水性。相关资料分析表明，每增加1mm的降水量，就能够有效改善表层土壤（0～20cm）的相对湿度。实施人工增雨对土壤生态环境的影响主要体现在以下几个方面：首先，通过实施人工增雨促进降水云系的生成，从而导致更多的降雨被土壤充分吸收；其次，通过实施人工增雨确保了北方地区的土壤在冻土期来临前有充足的贮水量，从而为次年开春作物的播种奠定良好基础；第三，土壤在人工增雨过程中充分的汲取水分，有利于保持地下水位的稳定。但不受控制的人工增雨也会对土壤生态环境产生负面影响，高强度的持续性降水往往导致土壤团聚体破碎成大量微小可移动颗粒，引发土壤整体稳定性降低，导致地表径流和水土流失的产生和加剧。相关研究结果表明，在12h人工增雨后，表层土壤中土壤团聚体中的0.02～0.002mm和小于0.002mm的单粒含量分别是实施人工增雨前的1.86倍和1.91倍。随着降雨过程的持续，土壤中粘粒和泥沙含量逐渐减少，含沙量逐渐增加。

1.3人工增雨对水系的影响

人工增雨可以与地表水系形成循环和补充机制，有效补充了水分蒸发导致的水系减少与干涸的现象。人工增雨能增加地表湖泊面积，以及河水径流量。人工增雨也对维持地下水位稳定具有突出作用，研究资料表明，以长江中下游平原地区为例，当48h内降水量在20mm以上时，可以使该地区稻田的地下水位平均上升5cm甚至更多。水稻田地下水与稻田水位关系极为密切，在水稻播种与插秧阶段，地下水对稻田水位的补给是必不可少的，这就需要通过人工增雨的方法，以满足地下水位与稻田水位平衡的需求。人工增雨作业也会导致地表污染源随着降雨径流扩散而产生对生态环境的负面影响。例如，由于目前城市地面多采用不透水的硬化路面，往往致使降雨在地面形成积水，进而汇成径流，裹挟着污染物，其主要来源是城市地表污染物，造成污染物扩散，对环境构成不利影响。

2人工增雨催化剂对环境的影响

在人工增雨过程中，往往需要使用一定的催化剂，其目的是通过对大气降水过程中某个或若干环节的正向推动，进而对降水过程产生正向促进作用。通常人工增雨所采用的催化剂包括以下三类：（1）成核剂：催化机理是促进水汽凝结成核，最典型的是碘化银；（2）制冷剂：通过降低周围温度从而促进水汽向冰晶态的转化，如干冰等；（3）吸湿剂：通过表面吸附，促使水气中的小水滴汇结成较大的水滴，如盐粒等。目前政府及相关媒体都认为人工增雨作业使用的催化剂不会造成环境污染。这种说法在部分研究中也得到一定的证实。这是因为在一次人工降雨过程中，所发射的催化剂并不是同时发射的，而是分区域分段进行。例如，一枚碘化银炮弹，所含有的碘化银通常在100g左右，在高空爆炸后的作用范围可达5～8平方千米。每平方千米碘化银含量微乎其微，故而在正常进行人工增雨作业并不会对生态环境产生负面影响。但人工增雨对生态环境的负面影响的风险不能因此而忽略，例如，在一次人工增雨作业中，发射的碘化银炮弹可达数百枚，而若有一至两枚炮弹没有爆炸而变成“哑弹”，坠落地面后，往往会导致内部的碘化银发生泄漏，对周围土壤环境产生污染。另外，在人工增雨作业中有时需要用到干冰，干冰的用量要远大于碘化银，每km

²常用量可达上百千克，升华产生数万升的二氧化碳，因此长期大量使用干冰，可能会导致大气循环中温室气体含量升高，增加引发气候失调等一系列风险。另外，人工增雨催化剂的载体在空中破碎后，散落在地面，在雨水的冲刷作用下，其中的重金属成分融入土壤中，造成土壤中重金属含量升高，引起土壤重金属污染。因此，关于人工增雨催化剂所引发的生态环境问题的风险值得引起高度关注。

3结语

人工增雨对生态环境的影响效应主要体现在对大气环境，对土壤环境以及对水系的影响。人工增雨能够改善空气质量，抑制沙尘和扬沙天气的形成和发展。也可以改善土壤含水量，增加土壤的保水性，但也容易导致土壤团聚体破碎，引发土壤整体稳定性降低，导致地表径流和水土流失的产生和加剧。人工增雨能有效补充因水分蒸发导致的水系减少与干涸，但降水也带来了点污染源的扩散。人工增雨催化剂的环境风险是不能忽视的，包括碘化银对土壤的污染，干冰的温室效应以及催化剂载体引起的重金属污染等。

参考文献

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