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1、重庆大学理工综合班3班 陈遥,当前酸雨形势和治理对策,Acid rain:definitions,issues 东北部大多为弱酸性降水,且受污染程度也较轻,但是日趋酸化和污染加重的趋势却较明显,且季节变化尤为明显,其中夏秋两季pH值的明显减小是其近10年来酸化加重的主要原因。涪陵的数据明显不同,酸性降水频率较低,pH值偏高的同时电导率也偏高,2001年前后情况尤为明显,可能受局地因素的影响比较大。,理工综合班3班 陈遥,重庆市降水酸度的空间分布,西南部地处四川盆地内侧,可能由于盆地的大气结构较稳定,污染物难以向外扩散,故而降水酸化的程度较严重;涪陵及其周围地区的pH值明显高于西南和中部,可能存
2、在局地影响;中部和东南部的pH值也较低,酸化程度也很严重;东北部可能由于地处四川盆地边缘,酸化程度较轻。可见,重庆地区酸雨的局地性特征较明显,这与1980年代有关研究结果认为重庆酸雨的来源主要是自身污染造成的较一致。,下图显示了2005年重庆各区县31个观测站年平均降水pH值的空间分布状况,可以看出,重庆地区降水酸性的地区间差异较大,主要可以分为4个不连续的区域,即西南部、涪陵及其邻近地区、中部和东南部、东北部。,理工综合班3班 陈遥,重庆市酸雨的季节变化,2005年整个重庆地区31个观测站的降水pH值,春季平均为4.6,夏季为4.7,秋季为4.3,冬季为4.4,标准偏差分别为0.91,0.9
3、6,0.93和1.05,可见降水酸性在秋季最强,夏季最弱。对31个观测站四个季节降水的pH值进行方差分析,利用P值检验法对其进行显著性水平为0.05的检验,由于其P值小于0.05,故可以认为2005年整个地区pH值的季节变化较明显。,理工综合班3班 陈遥,重庆市酸雨的季节变化,理工综合班3班 陈遥,重庆市酸雨的季节变化,上图中给出了2005年各个季节不同程度酸性降水的频率。可以看到，每个季节发生强酸性降水(pH4.5)的频率均大于弱酸性降水(4.5pH5.6);强酸性降水在暖季(春、夏)出现频率较低，而在冷季(秋、冬)相对较高;而弱酸性降水频率则相反。因此可以说，秋季强酸性降水频率增加是导致其
4、降水酸性最强的主要原因;而夏季虽然弱酸性降水频率不低，但强酸性降水频率最低，故总体看来其降水酸性最弱。此外，空气中一氧化硫和氮氧化物浓度一般在冷季(秋、冬)升高，暖季(春、夏)降低目春夏的降水量明显多于秋冬，可能是导致降水中氢离了浓度冷季明显高于暖季的原因。,理工综合班3班 陈遥,重庆市酸雨分析小结,2005年的31个站的观测资料和近10年间5个酸雨观测站的资料均显示,重庆地区降水酸性的季节变化较明显,冷季(秋、冬)较暖季(春、夏)要强。可能是由于空气中二氧化硫和氮氧化物浓度在冷季升高,暖季降低,且春夏的降水量明显多于秋冬。 就整个重庆地区而言,降水酸性和电导率的地区间差异较大。重庆西南部由于
5、位于四川盆地内侧,大气层结较稳定,受污染程度较严重,降水酸性较强,但近10年来没有明显的变化趋势。而东北部可能由于地处四川盆地外侧,受污染程度较轻,大多为弱酸性降水,但日趋酸化和污染加重的趋势却较明显;同时季节变化尤为明显,其中降水酸性最强的秋季和最弱的夏季pH值均明显减小是其近10年来酸化加重的主要原因。 2005年涪陵及其邻近地区的pH值与其他地区相比普遍偏高,而且近10年来一直如此,同时电导率也较高。在2001年前后pH值和电导率都明显升高,且当年站上及周围并没有大的工程项目,可能受局地因素的影响较大。,理工综合班3班 陈遥,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
6、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“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、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“云下冲刷过程”，即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。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的成因,硫的液相催化反应： 2SO2 (g) +O2 (g) +2H2O (l) H2SO4 (aq) SO2 +O2 SO3+O SO3 +H2O H2SO4 (aq) 总的化
7、学反应方程式： S+O2(点燃)SO2 2SO2+2H2O+O22H2SO4 氮的氧化物溶于水形成酸： a.NOHNO3 2NO+O22NO2+3NO2+H2O=2HNO3+NO 总的化学反应方程式： 4NO+2H2O+3O24HNO3 b.NO2HNO3 总的化学反应方程式：4NO2+2H2O+O24HNO3,理工综合班3班 陈遥,酸雨为何界定为pH5.6 ？,在清洁的大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是CO2。如果只把CO2作为影响天然降水pH的因素，根据CO2的全球大气浓度为330ppm，与纯水的平衡如下：,式中：KHCO2水合平衡常数，即亨利系数3.2810-2摩升-1大气压-1
8、K1、K2分别为碳酸的一级、二级电离常数4.3010-7、5.6110-11,理工综合班3班 陈遥,酸雨为何界定为pH5.6 ？,它们的表达式为： 各组分在溶液中的浓度为：,理工综合班3班 陈遥,酸雨为何界定为pH5.6 ？,按电中性原理有： H+=OH-+HCO3-+2CO32- 将H+、HCO3-、和CO32-代入上式，得： 式中：PCO2CO2在大气中的分压（3.0410-4大气压） Kw水的离子积（110-14） 将Kw 、KH、K1、K2、PCO2这些已知数值代入上式，计算结果得pH=5.6。若大气受到酸性物质的污染，降水的pH值就会进一步降低，因此一般将pH5.6的降水称为酸雨。,
9、理工综合班3班 陈遥,酸雨的检测,测定项目： 在一般情况下，都会测定pH值、电导率、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、NO3-、HCO3-、Cl-等项目。每次降水要及时测定上列各项目，每月测定不少于一次，取月平均值。如果条件允许，还可以根据需要测定Cd、Pb、Cr、Hg、Cu、Zn等重金属含量。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的检测,测定方法： 1、pH值的测定： pH值测定是酸雨调查最重要的项目。常用的测定方法为pH玻璃电极法，用酸度计测定。清洁的降水一般被CO2饱和，pH值在5.65.7之间，降水的pH值小于该值时即为酸雨。 2、电导率的测定： 电导率大体上与降水中所含的
10、离子浓度成正比，测定降水的电导率能快速地推测降水中溶解物质总量。一般用电导率仪测定。 3、 SO42-的测定： 降水中的SO42-主要来自气溶胶和颗粒物中可溶性硫酸盐以及大气中SO2经催化氧化形成的硫酸雾。该指标用于反映大气被硫氧化物污染状况。其测定方法有铬酸钡二苯碳酰二肼分光光度法、硫酸钡比浊法、离子色谱法等。我国的能源结构仍以煤为主要燃料，而煤含硫量较高，全国各地降水中阴离子含量几乎均以SO42-为主。因此，我国酸雨污染一般属于硫酸型的。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的检测,4、NO3-的测定： 大气中NO2和颗粒物中可溶性硝酸盐进入降水中形成NO3-。该指标可反映大气被氮氧化物污染状况，也
11、是导致降水pH值降低的因素之一。其测定方法有镉柱还原偶氮染料分光光度法、紫外分光光度法、离子色谱法等。 5、Cl-的测定： Cl-是衡量大气中HCl导致降水pH值降低的标志。其测定方法有硫氰酸汞高铁分光光度法、离子色谱法等。 6、NH4+的测定： 大气中的NH3进入降水中形成NH4+，它们能中和酸雾，对抑制酸雨是有利的。其测定方法常用钠氏试剂分光光度法、次氯酸钠水杨酸分光光度法等。 7、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等离子的测定： 降水中K+、Na+常用空气乙炔原子吸收分光光度法测定。Ca2+是降水中的主要阳离子之一，它对降水中酸性物质起着重要的中和作用。其测定方法有原子吸收分光光度法、络合
12、滴定法、偶氮氯膦分光光度法等。而Mg2+常用原子吸收分光光度法测定。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的检测,酸雨自动采样器,TH-2005红外吸收法二氧化碳分析仪,TH-2003型紫外吸收法臭氧分析仪,理工综合班3班 陈遥,理工综合班3班 陈遥,理工综合班3班 陈遥,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害,酸雨的危害水体,19911992年在重庆污染重的南山和污染较轻的绍云山地区的一些小池塘中，对水体中的化学成分、浮游生物和底栖生物的现存量，物种数量等方面进行了监测和分析，结果表明，在城区和郊区的酸化小池塘中Al和SO42-的浓度比其它小池塘中要高，与其它小池塘水体相比，酸化小池塘中浮游生物的现存量低，
13、目物种数量少，底栖生物中Oligochaeta的现存量减少，但是Chironomus的现存量增加，由此可见酸化水体对水生生态系统有很大影响，并使其功能造成明显变化。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害建筑,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害建筑,酸雨首先使石灰石或石灰石质的石头(如大理石和粗陶土)受侵蚀，即使在湿度很小时也能如此。酸雨落在哪里，就腐蚀那里的建筑物、纪念碑、塑像、上下水道等。华盛顿附近的林肯纪念像自1992年以来已被酸雨侵蚀掉8毫米的大理石;法国鲁昂教堂表面受浸蚀，雕像的脸已无凹凸感，变成平脸;波兰克拉科夫币石像受到严重浸蚀，致使有的专家提出将其放入博物馆保藏。此外，又如挪威南部的下
14、水道也已遭到酸雨的严重破坏。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害森林,19921993年对马尾松针叶林和香樟常绿阔叶林进行了研究。由表看出，南山马尾松林和樟树常绿阔叶林与其他正常的林分相比树林净生产力要低得多，尤其马尾松林更甚。市内真武山马尾松针叶内积蓄S和F的量比郊区绍云山的高出2.3倍，由此可见，市区森林除了SO2外，氟化物对森林衰亡的影响也不容忽视。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害森林,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害森林,根据实验室内试验结果，马尾松幼苗在浓度为50ppb的SO2暴露下，十贡生长量就受到明显减少，土壤pH越低影响更甚。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害农业,科学研究发现
15、,在降水pH值小于4. 5的地区,马尾松林、华山松和冷杉林等会出现大量黄叶并脱落,森林大片死亡。不同树种对酸雨的敏感性和生态效应都存在很大的差异,酸雨对森林的影响在很大程度上是通过土壤的物理化学性质的恶化作用造成的,酸雨进入土壤后改变了土壤理化性质,间接影响植物的生长,如果酸雨直接作用于植物,将会破坏植物形态结构、损伤植物细胞膜、抑制植物代谢功能。此外,酸雨还影响种子的发芽率,研究表明当酸雨pH值2.0时,种子发芽率急剧下降。此外,由于不同农作物对酸雨敏感程度不同,农作物产量受到的影响程度也存在很大的差别。由酸雨所造成的间接损失可能要比直接损失大的多。,受酸雨污染的水稻,理工综合班3班 陈遥,
16、酸雨的危害农业,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害农业,理工综合班3班 陈遥,酸雨的危害生物,一般说来，酸雨的pH是在皮肤和胃肠系统允许范围内的，对人体不产生直接危害，而是以间接的方法，将河水中有毒全属如汞、铅、铬、铝或铜通过三条途径引入食物链危害人体： (1)酸雨使湖水或河水中的有毒金属化合物如甲基汞沉淀下来，留在饮水中或被鱼吸收，人通过吃鱼受害。 (2)在中和能力弱的土壤中，正常固定在土壤中的金属被酸雨洗涤，流入湖或河中，或渗入含水层，污染饮水水源。 (3)酸性强的饮用水浸蚀容器和管道的金属部分，增加饮水中的金属含量危及人体。如瑞典儿童饮用含铜量高的酸性水质而发生腹泻的症状。美国纽约州和宾夕法尼亚州饮水中的含铅量已超过安全标准。另外，最近在如里福尼亚州的一次pH值为1.7的酸雾，使30多个跑步者中十多个人当场昏倒。,理工综合班3班 陈遥,酸雨的防治,对策,环境法规,舆论宣传,能源结构,脱硫技术,执法力度,大气监测,
