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1、论文： 酸雨的形成、危害及其防治措施 摘 要随着工业的不断发展，大量烧煤的烟囱排放出的二氧化硫酸性气体或汽车排放出来的氮氧化物烟气上升到天上形成了酸雨。酸雨给地球生态环境和人类社会经济都带来严重的影响和破坏，如何控制酸雨和二氧化硫的污染，已成为我国环境污染防治工作的一项重要内容。关键词：酸雨的形成，危害，环境污染，防治措施 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。遗憾的是煤含杂质硫，约百分之一，在燃烧中将排放酸性气体 SO2；燃烧产生的高温尚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NOx。它们在高空中为雨雪冲刷，
2、溶解，雨成为了酸雨；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顿市雨水成份，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。于是史密斯首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。一、酸雨的形成大气污染发展到酸雨，是18世纪以英国为中心的烧碱工业蓬勃兴起以后的事情。特别是18世纪末烧碱作为玻璃和肥皂原料，产量爆炸性地扩大以后。生产过程中排放的氯化氢气体在工厂附近造成了酸雨（氯化氢溶液就是盐酸），田地中的农作物和附近的森林全部枯死。1862年5月12日伦敦时报曾报道了
3、这一情况。后来，由于燃煤的工厂不断增加，雨水中的硫酸成分也逐渐多了起来。酸雨危害的严重，使英国在各地建立起了世界上第一个大气污染公害监测网。史密斯在1872年发表的空气和降雨：化学气象学的开端一书中，首先使用了“酸雨”这个名称。书中记载到“严重时1加伦（约4.5升）雨水中含有2-3格令（1格令等于0.065克的酸）。因此植物和白铁皮全都很快地烂掉了，连石头和砖瓦也变得疏松起来”。现在回过头来说英国制造的二氧化硫气体。它乘西风，越北海，首先来到北欧斯堪的那维亚半岛的挪威。（一）酸雨的形成过程酸雨这一概念是英国化学家RA史密斯于1892年最先提出的，顾名思义，酸雨就是显酸性的雨，目前，一般把PH小
4、于5.6的雨水称为酸雨，它包括雨、雪、雹、雾等降水过程，从大气污染物沉降的角度又把“酸雨”称为“酸性降雨”又称“酸沉降”，再考虑到环境的影响，为了更完整地表达“酸沉降”这个环境问题的概念，有人称为“环境酸化”。1 酸雨主要是由上升的大气污染物质NO、SO2等与大气中的水分在光照或其它条件下反应形成的。还有很多其它含磷、硫、氮的有机污染物，氟化物，溴化物，氯化物等。甚至于CO2 也会在特殊情况下生成酸雨。还原性物质会被臭氧等氧化，进而与水结合形成酸雾或酸雨，同时消耗臭氧导致臭氧空洞，紫外线会乘虚而入，直接杀伤地球上的所有生命。氧化性物质会与还原性物质发生大气反应，生成氧化物，氧化物等则会直接与水
5、结合生成酸雨。（二）酸雨形成的主要物质酸雨的形成是一种十分复杂的大气化学和大气物理过程。酸雨中含有硫酸和硝酸等酸性物质，其中又以硫酸为主，一般约占60%65。硝酸次之，约30，盐酸约5，此外还有有机酸约2左右。硫酸主要是因为燃烧矿物燃料释放的二氧化硫，其中最大的排放源是发电厂、钢铁厂、冶炼厂等，还有家家户户的小煤炉。目前全世界人为释放的二氧化硫每年约1.6亿吨。硝酸是由氮氧化物形成的。氮氧化物气体主要是在高温燃烧的情况下产生的。例如，汽车发动机燃烧室中，以及矿物燃料在高温燃烧时都会放出氮氧化物。氯化氢的人工源除了使用氯化氢的工厂以外，焚烧垃圾（塑料制品中有大量的氯）和矿物燃料燃烧时也都会释放这
6、种气体。人类活动造成的二氧化硫和氮氧化物与自然源相比数量上虽然大体相当（即各占约50左右），但是因为自然界自我清洁能力有限，所以人为造成的二氧化硫量居多。这好比一个人吃饭，肚量再大，让他多吃一倍的饭，也是会把肚子撑坏的。硫氧化物和氮氧化物在大气中形成酸雨的过程是十分复杂的大气化学和大气物理过程。如果形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上，这叫做干性沉降，以区别于酸雨、酸雪等湿性沉降。干性沉降物在地面遇水时复合成酸。酸云和酸雾中的酸性，由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸雨强得多。从污染源排放出来的SO2、NOx是酸雨形成的主要起始物，因为大气中
7、的SO2、NOx经氧化后溶于水形成H2SO4、HNO3 和HNO2，造成了雨水pH值降低，当pH值低于5.60时，便形成了酸雨。酸性污染物转入雨水中形成酸雨的过程为：2 SO2+OSO3 SO3+H2OH2SO4SO2+H2OH2SO3 H2SO3+OH2SO4NO+ONO2 2NO2+ H2OHNO3+HNO2式中：O各种氧化剂，如O3、H2O2、HO2、O2等。SO2主要是燃煤产生，NOx主要是机动车尾气排放，当然，自然因素如火山爆发、森林火灾以及微生物分解有机物的过程中产生的硫化物和氮氧化物也不容忽视。因此，酸雨的形成是人为和自然因素综合作用的结果。二、酸雨的危害（一）酸雨的危害酸雨的危
8、害是多方面的，包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。酸雨可使儿童免疫功能下降，慢性咽炎和发病率增加，同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。酸雨还可使农作物大幅度减产，特别是小麦在酸雨影响下，可减产 13% 至 34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。酸雨对森林和其他植物危害也较大，常使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重，最终造成大面积死亡。（二）酸雨对人体的危害1酸雨对人体的直接危害人体耐酸能力高于耐碱能力，如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服，不带手套，手就会变得粗糙，皮革工人，经常接触碱液，也有类似情况；但皮肤角质层遇酸就好一些。可是，眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却
9、十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎、咳嗽不止尚可诱发肺病。而且酸雨对正在成长发育的儿童、青少年的体质危害很大。调查发现与清洁地区相比，酸雨污染区儿童血压有下降的趋势，红细胞及血红蛋白偏低，而白细胞数较高。一些呼吸道症状如咳嗽、胸闷、鼻塞、鼻出血的发生率增高，儿童哮喘发病率增加尤为突出，甚至有6个月的婴儿患哮喘病的病例，酸雨污染区调查表明，成年人人均患病次数、天数、医疗费用等都明显高于清洁区,其中患呼吸系统疾病是清3 洁区的4.4倍,患哮喘病为清洁区的2.6倍患心脏病为清洁区的1.7倍。实验室研究表明，酸雨对呼吸道中起主要防御功能的细胞有重要损伤作用其后果将会使呼
10、吸道感染，肺肿瘤的发生机会大大增加，甚至会诱发癌症，这是酸雨对人体健康的直接影响。2酸雨对人体的间接危害对人类而言，酸雨的一个间接影响就是溶解在水中的有毒金属被水果，菜蔬和动物的组织吸收。虽然这些有毒金属不直接影响这些动物，但是吃下这些动物却对人类的产生严重的影响。例如，累积在动物器官和组织中的汞与脑损伤和神经混乱有关联的。同样地，农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属如汞、铝等再溶出，继而为粮食，蔬菜吸收和富集，人类摄取后会中毒得病，这是酸雨对人体的间接危害。（三）酸雨对土壤及其植物的危害酸雨不仅对淡水生态系统造成危害，使土壤酸化，进一步也危害植物根系和茎叶。植物是陆地生态系统的
11、生产者，动物是消费者，微生物是分解者。植物受到危害，动物和微生物相继受到影响，破坏陆地生态系统的平衡。科学家曾经试验给植物浇酸水，只要水的pH值低到3以下，水稻、松树、向日葵等叶子表面就会出现坏死斑点，显微镜下观察叶子表面的毛孔和气孔都受到损害，严重影响光合作用。而且酸水夺去了植物体内的钙、镁等物质使植物逐渐衰弱。植物叶子变黄就是因为镁不足，叶绿素难以合成的缘故。松树等针叶树之所以对酸雨特别敏感，是因为针叶树全年不落叶，酸雨造成的损害会在针叶中逐年积累起来。酸雨还可使农作物大幅度减产。例如，冬小麦在pH为3.5的酸雨影响下将减产13.7，pH为2.5时更减产34。大豆和蔬菜也易受酸雨危害，使产
12、量和质量（蛋白质含量）下降。在欧洲大陆的最北部北极圈附近地区，许多地区的苔藓和地衣因酸雨而消失，所以出现了“地衣沙漠”的名词。同时，酸雨中的硫酸使土壤更加贫瘠，它融化了土壤中的钙、镁、钾等养分，将它们硫酸化。酸化的土壤更加影响微生物的活性，使土壤失去中和能力。土壤如4 果PH值过低(酸性)，大部分植物是无法继续生长的,它们会因强酸而导致死亡。受到酸雨侵蚀的叶子，其叶绿素含量会降低，使光合作用受阻，引起叶子萎缩和畸形。酸雨对森林的影响在很大程度上是通过对土壤的物理化学性质的恶化作用造成的。在酸雨的作用下，土壤中的营养元素钾、钠、钙、镁会释放出来，并随着雨水被淋溶掉。所以长期的酸雨会使土壤中大量的
13、营养元素被淋失，造成土壤中营养元素的严重不足，从而使土壤变得贫瘠。此外，酸雨能使土壤中的铝从稳定态中释放出来，使活性铝的增加而有机络合态铝减少。土壤中活性铝的增加能严重地抑制林木的生长。酸雨可抑制某些土壤微生物的繁殖，降低酶活性，土壤中的固氮菌、细菌和放线菌均会明显受到酸雨的抑制。酸雨还可使森林的病虫害明显增加。在四川，重酸雨区的马尾松林的病情指数为无酸雨区的2.5倍。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。叶片与酸雨接触的时间越长，受到的损害越严重。野外调查表明，在降水PH值小于4.5的地区，马尾松林、华山松和
14、冷杉林等出现大量黄叶并脱落，森林成片地衰亡。例如重庆奉节县的降水PH值小于4.3的地段，20年生马尾松林的年平均高生长量降低50%。酸雨对中国森林的危害主要是在长江以南的省份。根据初步的调查统计，四川盆地受酸雨危害的森林面积最大，约为28万公顷，占有林地面积的32%。贵州受害森林面积约为14万公顷。根据某些研究结果，仅西南地区由于酸雨造成森林生产力下降，共损失木材630万立方米，直接经济损失达30亿元（按1988 年市场价计算）。对南方11个省的估计，酸雨造成的直接经济损失可达44亿元。现在大多数专家认为，森林的生态价值远远超过它的经济价值。虽然对森林的生态价值的计算方法还有一些争议，计算出来
15、的数字还不能得到社会的普遍承认，但森林的生态价值超过它的经济价值，这几乎是一致的。根据这些计算结果，森林的生态价值是它经济价值的2-8倍。如果按照这个比例来计算，酸雨对森林危害造成是十分有害的。（四）酸雨对水体的危害5 湖泊与河流是酸性降水的首先受害者，降落酸雨后的变化也最明显，敏感水体酸化后会带来各种不良生物后果。水体中某些有机物的分解速度会降低，水体中的第一生产者的组成将发生变化。浮游生物的种类将会减少，但浮游生物的生物量与生产率不会因水体酸化而减少；草食类与肉食类微生物的生物量会减少。在湖泊酸化的初期，鱼体内富集的痕量金属会升高。最大的影响是渔民经济效益减少，富裕程度降低和特定年龄的渔民
16、恢复健康减慢。对饮用水质的影响，水体酸化后可能从土壤和水的分配网中溶解某些有毒物和有害金属，如铅、汞、镉、铝与铜等，饮水中含有这些金属会使人体引起一系列疾病。（五）酸雨对建筑的危害酸雨能使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化使水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而建筑物损坏。沙浆混凝土墙面经酸雨侵蚀后，出现“白霜”，经分析此种白霜就是石膏（硫酸钙） 。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。我国雾都重庆“黑壳” 效应相当明显。天然大理石，俗称汉白玉，三年之后，经酸雨淋洗，完全变色；失去光泽的时间为3至8年。大理石含钙特多，因此最怕酸雨侵蚀。例如，有两座高157米尖塔的著名德国
