《酸雨-赵书君.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《酸雨-赵书君.（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、酸雨 酸雨 f1概念介绍 f2分布区域 f3形成来源 f4排放途径 f5防治 f6危害 f7酸类型 f8影响因素 f9治理措施 f10生物防治 f11我国情形 指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。 雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解 了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质, 形成了pH低于5.6的酸性降水。蒸馏水是中 性的,没有味道。柠檬汁,橙汁等水果汁有酸 味;醋的酸味较大,但它们都是弱酸。小苏打 水有略涩的碱味;而苛性钠水就涩涩的,碱味 较大;苛性钠(氢氧化钠)是碱 。 (pH一般为0 -14之间)未被污染的雨雪是中性的,pH近于 7;当大气中二氧化碳饱和时,略呈酸性(水和 二氧化碳
2、结合为碳酸),pH为5.65。pH小于 5.65的雨叫酸雨;pH小于5.65的雪叫酸雪;在 高空高山(如峨眉山)上弥漫的雾,pH小于 5.65时叫酸雾。 什么是酸雨？ 分布区域 某地收集到酸雨样品,还不能算是酸雨区,因为一年可有数十场雨,某场雨可能是酸雨,某场雨可能不是 酸雨,所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中,但一般认为:年均降水pH高于 5.65,酸雨率是0-20%,为非酸雨区;pH在5.30-5.60之间,酸雨率是10-40%,为轻酸雨区;pH在5.00-5.30之 间,酸雨率是30-60%,为中度酸雨区;pH在4.70-5.00之间,酸雨率是50-80%,为较重酸
3、雨区;pH小于4.70,酸 雨率是70-100%,为重酸雨区。这就是所谓的五级标准。其实,北京、拉萨、西宁、兰州和乌鲁木齐等市 也收集到几场酸雨,但年均pH和酸雨率都在非酸雨区标准内,故为非酸雨区。 我国酸雨主要是硫酸型,我国三大酸雨区分别为: 1.西南酸雨区:是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。 2.华中酸雨区:目前它已成为全国酸雨污染范围最大,中心强度最高的酸雨污染区。 3.华东沿海酸雨区:它的污染强度低于华中、西南酸雨区。 全球三大酸雨区是:西欧、北美、东南亚。 形成来源 近代工业革命,从蒸汽机开始,锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器;而后火力电厂星罗棋布,燃煤数 量日益猛增。遗憾的是,煤含
4、杂质硫,约百分之一,在燃烧中将排放酸性气体SO 2;燃烧产生的高 温还能促使助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸性气体NO x。它们在高空 中为雨雪冲刷,溶解,雨就成为了酸雨;这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离 子。1872年英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水成份,发现它呈酸性,且农村雨水中含碳酸铵, 酸性不大;郊区雨水含硫酸铵,略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。于是史密斯 最先在他的著作空气和降雨:化学气候学的开端中提出“酸雨”这一专有名词。 酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸, 绝大部分是硫酸和硝酸,还有少量
5、灰尘。 酸雨的成因 酸雨的成因是一种复杂的大气化学和 大气物理的现象。酸雨中含有多种无 机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝 酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排 放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽 车尾气排放出来的氮氧化物，经过水 气凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上 ，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴 和硝酸雨滴；又经过含酸雨滴在下降 过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸 雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最 后降落在地面上，形成了酸雨。我国 的酸雨是硫酸型酸雨。 ! 排放途径 天然排放 1.海洋:海洋雾沫,它们会夹带一些硫酸到空中。 2.生物:土壤中某些机体,如动物死尸和植物败叶在细菌作用下可分解某些硫化物,继
6、而转化为二氧化硫。 3.火山爆发:喷出可观量的二氧化硫气体。 4.森林火灾:雷电和干热引起的森林火灾也是一种天然硫氧化物排放源,因为树木也含有微量硫。 5.闪电:高空雨云闪电,有很强的能量,能使空气中的氮气和氧气部分化合生成一氧化氮,继而在对流层中被氧化为二氧化氮。 N2+O2=高温高压=2NO 2NO+O2=2NO2 氮氧化物即为一氧化氮和二氧化氮之和,与空气中的水蒸气反应生成硝酸。 6.细菌分解:即使是未施过肥的土壤也含有微量的硝酸盐,土壤硝酸盐在土壤细菌的帮助下可分解出一氧化氮,二氧化氮和氮气等气 体。 人工排放 煤、石油和天然气等化石燃料燃烧。煤中含有硫,燃烧过程中生成大量二氧化硫,此
7、外煤燃烧过程中的高温使空气中的氮气和氧气 化合为一氧化氮,继而转化为二氧化氮,造成酸雨。交通运输,如汽车尾气。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放。 酸雨形成的化学反应过程 (1)酸雨多成于化石燃料的燃烧: 含有硫的煤燃烧生成二氧化硫 S+O2=点燃=SO2 二氧化硫和水作用生成亚硫酸 SO2+H2O=H2SO3 亚硫酸在空气中可氧化成硫酸 2H2SO3+O22H2SO4 (2)氮氧化物溶于水形成酸:雷雨闪电时,大气中常有少量的二氧化氮产生。 闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮 N2+O2=放电=2NO 一氧化氮结构上不稳定,空气中氧化成二氧化氮 2NO+O2=2NO2 二氧化氮和水作用生成硝酸 3N
8、O2+H2O=2HNO3+NO (3)酸雨与大理石反应: CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2 CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2 (4)此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨,例如氟化氢,氟气,氯气,硫化氢等其他酸性气体。 防治 1.开发新能源,如氢能,太阳能,水能,潮汐能,地热能等。 2.使用燃煤脱硫技术,减少二氧化硫排放。 3.工业生产排放气体处理后再排放。 4.少开车,多乘坐公共交通工具出行。 5.使用天然气等较清洁能源,少用煤。 酸雨可导致 土壤酸化。我国南方土壤本来多呈酸性,再经酸雨冲刷, 加速了酸化过程;我国北方土壤呈碱性,对酸雨有较强 缓冲能力与稀释 能力
9、,一时半时酸化不了。土壤中含有大量铝的氢氧化物,土壤酸化后, 可加速土壤中含铝的原生和 次生矿物风化而释放大量铝离子,形成植 物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝,会中毒,甚至死 亡。酸雨可对森林植物产生很大危害。根据国内对 105 种木本植物影 响的模拟实验,当降水pH 值小于 3.0 时,可对植物叶片造成直接的损害, 使叶片失绿变黄并开始脱落。酸雨能使非金属建筑材料(混凝土、砂浆 和灰砂砖)表面硬化水泥溶解,出现空洞和裂缝,导致强度降低,从而损坏 建筑物。建筑材料变脏, 变黑, 影响城市市容质量和 城市景观, 被人们 称之为 “黑壳”效应。我国酸雨正呈蔓延之势,是继欧洲、北美之后
10、世界 第三大重酸雨区。80 年代,我国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳 州为代表的川贵两广地区,酸雨区面积为 170 万平方公里。 危害 酸类型 酸雨中的阴离子主要是硝酸根和硫酸根离子,根据两者在酸雨样品中的浓度可以判定降水 的主要影响因素是二氧化硫还是氮氧化物。二氧化硫主要是来自于矿物燃料(如煤)的燃烧,氮 氧化物主要是来自于汽车尾气等污染源。相关的文献中,通过硫酸根和硝酸根离子的浓度比值 将酸雨的类型分为三类,如下: (1)硫酸型或燃煤型:硫酸根/硝酸根3 (2)混合型:0.5硫酸根/硝酸根3 (3)硝酸型或燃油型:硫酸根/硝酸根0.5。 由此,可以根据一个地方的酸雨类型来初步判断酸雨的主
11、要影响因素。当然,大多数地方的 酸雨可能这三种类型都涵盖了,这就需要对每个时间段的酸雨影响因素作进一步分析了 影响因素 1.酸性污染物的排放及转换条件。一般说来,某地SO2污染越严重,降水中硫酸根离子浓度就越高,导致ph值越低。 2.大气中的氨(NH3)对酸雨形成是非常重要的。氨是大气中唯一的常见气态碱。由于它的水溶性,能与酸性气溶胶 或雨水中的酸反应,起中和作用而降低酸度。大气中氨的来源主要是有机物的分解和农田施用的氮肥的挥发。土壤的氨 的挥发量随着土壤pH值的上升而增大。京津地区土壤pH值为78以上,而重庆、贵阳地区则一般为56,这是大气氨水平 北高南低的重要原因之一。土壤偏酸性的地方,风
12、沙扬尘的缓冲能力低。这两个因素合在一起,至少在目前可以解释中国 酸雨多发生在南方的分布状况。 3.颗粒物酸度及其缓冲能力 大气中的污染物除酸性气体SO2和NO2外,还有一个重要成员颗粒物。颗粒物的来源很复杂。主要有煤尘和风 沙扬尘。后者在北方约占一半,在南方估计约占三分之一。颗粒物对酸雨的形成有两方面的作用,一是所含的催化金属促 使SO2氧化成酸;二是对酸起中和作用。但如果颗粒物本身是酸性的,就不能起中和作用,而且还会成为酸的来源之一。 目前中国大气颗粒物浓度水平普遍很高,在酸雨研究中自然是不能忽视的。 4.天气形势的影响 如果气象条件和地形有利于污染物的扩散,则大气中污染物浓度降低,酸雨就减
13、弱,反之则加重(如逆温现象)。 治理措施 主要措施 目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有: 1.原煤脱硫技术,可以除去燃煤中大约40%一60%的无机硫。 2.优先使用低硫燃料,如含硫较低的低硫煤和天然气等。 3.改进燃煤技术,减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如,液态化燃煤技术是受到 各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石,与二氧化硫发生反应,生成硫酸钙 随灰渣排出。 4.对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。目前主要用石灰法,可以除去烟 气中85%一90%的二氧化硫气体。不过,脱硫效果虽好但十分费钱。例如,在火力发电厂安装烟 气脱硫装置的费用,要达电
14、厂总投资的25%之多。这也是治理酸雨的主要困难之一。 5.开发新能源,如太阳能,风能,核能,可燃冰等,但是目前技术不够成熟,如果使用会造成新污染, 且消耗费用十分高. 生物防治 世界观察研究所不久前发表的1994年全球趋势报告1994年生命特征中说:总的来看,地球的情况并不太好,在所有衡量地球健康状况的指标中,我们仅成 功地扭转了一项指标的恶化使臭氧层出现空洞的氟里昂的减少。碳排放量没有减少,大气污染日益严重。据统计,人类每年向大气层排放SO21.15亿吨,NO2 约5012万吨。全世界城市人口中有一半左右生活在SO2超标的大气环境中,有10亿人生活在颗粒物超标的环境中。大气污染已成为隐蔽的杀
15、手。而SO2则是 罪魁祸首。最近,欧洲的26个国家和加拿大,在联合国欧洲经济委员会提出的一份新协议上签了字,修正把本国SO2的排放量减少87%,美国也承诺到了2010年 将SO2的排放量减少80%。欧洲国家和加拿大称赞这项新协议是防治大气污染的一个里程碑。SO2不仅污染空气、危害人类健康,而且是形成酸雨的主要物 质。大气中的SO2和NO2,在空气在氧化剂的作用下溶解于雨水中。当雨水、冻雨、雪和雹等大气降水的pH小于5.6时,即是酸雨。据美国有关部门测定,酸雨 中硫酸占60%,硝酸占33%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。酸雨的危害已引起世界各国的普遍关注。联合国多次召开国际会议讨论酸雨问题
16、。许多国 家把控制酸雨列为重大科研项目。全世界已有40多个国家通过有关污染限制汽车排污。1993年在印度召开的“无害环境生物技术应用国际合作会议“上,专家 们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生物技术治理环 境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中含有硫,燃烧时放出SO2等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。无机硫大部分以矿物质的形 式存在,其中主要的是黄铁矿(FeS2)。生物学家利用微生物脱硫,将2价铁变成3价铁,把单体硫变成硫酸,取得了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中 分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质 量。捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%,目前,科 学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。日本财
