- 中文名
- 酸雨
- 外文名
- acid precipitation,chemical rain,acid rain
- 其他名稱
- 酸性沉降
- 定 義
- pH值小于5.6的雨水
- 分 類
- “濕沉降”與“干沉降”
- 應(yīng)用學(xué)科
- 大氣科學(xué);大氣化學(xué)
- 危 害
- 農(nóng)作物死亡,雕像被腐蝕
酸雨概念
編輯酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。
[1]
雨、雪等在形成和降落過程中,吸收并溶解了空氣中的二氧化硫、氮氧化合物等物質(zhì),形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質(zhì)所造成的。中國(guó)的酸雨主要因大量燃燒含硫量高的煤而形成的,多為硫酸雨,少為硝酸雨,此外,各種機(jī)動(dòng)車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。我國(guó)一些地區(qū)已經(jīng)成為酸雨多發(fā)區(qū),酸雨污染的范圍和程度已經(jīng)引起人們的密切關(guān)注。
[2]
酸雨分布區(qū)域
編輯某地收集到酸雨樣品,還不能算是酸雨區(qū),因?yàn)橐荒昕捎袛?shù)十場(chǎng)雨,某場(chǎng)雨可能是酸雨,某場(chǎng)雨可能不是酸雨,所以要看年均值。目前我國(guó)定義酸雨區(qū)的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)尚在討論之中,但一般認(rèn)為:年均降水pH高于5.65, 酸雨率是0-20%,為非酸雨區(qū);pH在5.30--5.60之間, 酸雨率是10--40% ,為輕酸雨區(qū);pH在5.00--5.30之間, 酸雨率是30-60%,為中度酸雨區(qū);pH在4.70--5.00之間,酸雨率是50-80%,為較重酸雨區(qū);pH小于4.70, 酸雨率是70-100%,為重酸雨區(qū)。這就是所謂的五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí),北京、拉薩、西寧、蘭州和烏魯木齊等市也收集到幾場(chǎng)酸雨,但年均pH和酸雨率都在非酸雨區(qū)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),故為非酸雨區(qū)。
[1]
我國(guó)酸雨主要是硫酸型,我國(guó)三大酸雨區(qū)分別為:
1.西南酸雨區(qū):是僅次于華中酸雨區(qū)的降水污染嚴(yán)重區(qū)域。
2.華中酸雨區(qū):目前它已成為全國(guó)酸雨污染范圍最大,中心強(qiáng)度最高的酸雨污染區(qū)。
3.華東沿海酸雨區(qū):它的污染強(qiáng)度低于華中、西南酸雨區(qū)。
酸雨酸性物質(zhì)來(lái)源
編輯酸雨天然排放
3.火山爆發(fā):噴出可觀量的二氧化硫氣體。
4.森林火災(zāi):雷電和干熱引起的森林火災(zāi)也是一種天然硫氧化物排放源,因?yàn)闃淠疽埠形⒘苛颉?/div>
N2+O2=高溫高壓=2NO
2NO+O2==2NO2
氮氧化物即為一氧化氮和二氧化氮之和,與空氣中的水蒸氣反應(yīng)生成硝酸。
6.細(xì)菌分解: 即使是未施過肥的土壤也含有微量的硝酸鹽,土壤硝酸鹽在土壤細(xì)菌的幫助下可分解出一氧化氮,二氧化氮和氮?dú)獾葰怏w。
酸雨人工排放
煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒。無(wú)論是煤,或石油,或天然氣都是在地下埋藏多少億年,由古代的動(dòng)植物化石轉(zhuǎn)化而來(lái),故稱做化石燃料??茖W(xué)家粗略估計(jì),1990年我國(guó)化石燃料約消耗近700百萬(wàn)噸;僅占世界消耗總量的12%,人均相比并不驚人;但是我國(guó)近幾十年來(lái),化石燃料消耗的增加速度實(shí)在太快,1950年至1990年的四十年間,增加了30倍,不能不引起足夠重視。
[2]
煤中含有硫,燃燒過程中生成大量二氧化硫,此外煤燃燒過程中的高溫使空氣中的氮?dú)夂脱鯕饣蠟橐谎趸?,繼而轉(zhuǎn)化為二氧化氮,造成酸雨。工業(yè)過程,如金屬冶煉:某些有色金屬的礦石是硫化物,銅、鉛、鋅便是如此,將銅、鉛、鋅硫化物礦石還原為金屬過程中將逸出大量二氧化硫氣體,部分回收為硫酸,部分進(jìn)入大氣。再如化工生產(chǎn),特別是硫酸生產(chǎn)和硝酸生產(chǎn)可分別產(chǎn)生可觀量二氧化硫和二氧化氮,由于二氧化氮帶有淡棕的黃色,因此,工廠尾氣所排出的帶有二氧化氮的廢氣象一條“黃龍”,在空中飄蕩,控制和消除“黃龍”被稱做“滅黃龍工程”。再如石油煉制等,也能產(chǎn)生一定量的二氧化硫和二氧化氮。它們集中在某些工業(yè)城市中,也比較容易得到控制。
[3]
交通運(yùn)輸,如汽車尾氣。在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi),活塞頻繁打出火花,像天空中閃電,氮?dú)庾兂啥趸2煌能囆?,尾氣?a target=_blank href="/item/%E6%B0%AE%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%89%A9">氮氧化物的濃度有多有少,機(jī)械性能較差的或使用壽命已較長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的氮氧化物濃度要高。汽車停在十字路口,不息火等待通過時(shí),要比正常行車尾氣中的氮氧化物濃度要高。隨著我國(guó)各種汽車數(shù)量猛增,它們的尾氣對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)正在逐年上升,不能掉以輕心。
工業(yè)生產(chǎn)、民用生活燃燒煤炭排放出來(lái)的二氧化硫,燃燒石油以及汽車尾氣排放出來(lái)的氮氧化物,經(jīng)過“云內(nèi)成雨過程”,即水汽凝結(jié)在硫酸根、硝酸根等凝結(jié)核上,發(fā)生液相氧化反應(yīng),形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又經(jīng)過“云下沖刷過程”,即含酸雨滴在下降過程中不斷合并吸附、沖刷其他含酸雨滴和含酸氣體,形成較大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨。由于我國(guó)多燃煤,所以我國(guó)的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的國(guó)家下硝酸雨。
酸雨酸雨形成過程
編輯酸雨形成的化學(xué)反應(yīng)過程:
[1]
含有硫的煤燃燒生成二氧化硫
S+O2=點(diǎn)燃=SO2
二氧化硫和水作用生成亞硫酸
SO2+H2O=H2SO3
亞硫酸在空氣中可氧化成硫酸
2H2SO3+O2→2H2SO4
(2)氮氧化物溶于水形成酸:雷雨閃電時(shí),大氣中常有少量的二氧化氮產(chǎn)生。
N2+O2=放電=2NO
一氧化氮結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)定,空氣中氧化成二氧化氮
2NO+O2=2NO2
二氧化氮和水作用生成硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO
(3)酸雨與大理石反應(yīng):
CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑
CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
酸雨酸類型
編輯酸雨中的陰離子主要是硝酸根和硫酸根離子,根據(jù)兩者在酸雨樣品中的濃度可以判定降水的主要影響因素是二氧化硫還是氮氧化物。二氧化硫主要是來(lái)自于礦物燃料(如煤)的燃燒,氮氧化物主要是來(lái)自于汽車尾氣等污染源。相關(guān)的文獻(xiàn)中,通過硫酸根和硝酸根離子的濃度比值將酸雨的類型分為三類,如下:
[4]
(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,可以根據(jù)一個(gè)地方的酸雨類型來(lái)初步判斷酸雨的主要影響因素。當(dāng)然,大多數(shù)地方的酸雨可能這三種類型都涵蓋了,這就需要對(duì)每個(gè)時(shí)間段的酸雨影響因素作進(jìn)一步分析了。
[4]
酸雨危害
編輯酸雨可導(dǎo)致土壤酸化。
土壤中含有大量鋁的氫氧化物,土壤酸化后,可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風(fēng)化而釋放大量鋁離子,形成植物可吸收的形態(tài)鋁化合物。植物長(zhǎng)期和過量的吸收鋁,會(huì)中毒,甚至死亡。
酸雨尚能加速土壤礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的流失;在酸雨的作用下,土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素鉀、鈉、鈣、鎂會(huì)流失出來(lái),并隨著雨水被淋溶掉。所以長(zhǎng)期的酸雨會(huì)使土壤中大量的營(yíng)養(yǎng)元素被淋失,造成土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的嚴(yán)重不足,從而使土壤變得貧瘠。改變土壤結(jié)構(gòu),導(dǎo)致土壤貧瘠化,影響植物正常發(fā)育。此外,酸雨能使土壤中的鋁從穩(wěn)定態(tài)中釋放出來(lái),使活性鋁的增加而有機(jī)絡(luò)合態(tài)鋁減少。土壤中活性鋁的增加能嚴(yán)重地抑制林木的生長(zhǎng);
酸雨還能誘發(fā)植物病蟲害,使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn),特別是小麥,在酸雨影響下,可減產(chǎn) 13% 至 34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害,導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量下降。
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、細(xì)菌和放線菌均會(huì)明顯受到酸雨的抑制。
酸雨能使非金屬建筑材料(混凝土、砂漿和灰砂磚)表面硬化水泥溶解,出現(xiàn)空洞和裂縫,導(dǎo)致強(qiáng)度降低,從而損壞建筑物。建筑材料變臟, 變黑, 影響城市市容質(zhì)量和城市景觀, 被人們稱之為 “黑殼”效應(yīng)。
4.酸雨在我國(guó)已呈燎原之勢(shì),覆蓋面積已占國(guó)土面積的 30% 以上。 酸雨危害是多方面的,包括對(duì)人體健康、生態(tài)系統(tǒng)和建筑設(shè)施都有直接和潛在的危害。酸雨可使兒童免疫功能下降,慢性咽炎、支氣管哮喘發(fā)病率增加,同時(shí)可使老人眼部、呼吸道患病率增加。
十多年來(lái),由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日漸增多,酸雨的問題越來(lái)越突出。中國(guó)已是僅次于歐洲和北美的第三大酸雨區(qū)。 我國(guó)酸雨主要分布地區(qū)是長(zhǎng)江以南的四川盆地、貴州、湖南、湖北、江西,以及沿海的福建、廣東等省。在華北,很少觀測(cè)到酸雨沉降,其原因可能是北方的降水量少,空氣濕度低,土壤酸度低。
酸雨酸性影響因素
編輯1.酸性污染物的排放及轉(zhuǎn)換條件。一般說來(lái),某地SO2污染越嚴(yán)重,降水中硫酸根離子濃度就越高,導(dǎo)致ph值越低。
[4]
2.大氣中的氨(NH3)對(duì)酸雨形成是非常重要的。氨是大氣中唯一的常見氣態(tài)堿。由于它的水溶性,能與酸性氣溶膠或雨水中的酸反應(yīng),起中和作用而降低酸度。土壤的氨的揮發(fā)量隨著土壤pH值的上升而增大。京津地區(qū)土壤pH值為7~8以上,而重慶、貴陽(yáng)地區(qū)則一般為5~6,這是大氣氨水平北高南低的重要原因之一。土壤偏酸性的地方,風(fēng)沙揚(yáng)塵的緩沖能力低。這兩個(gè)因素合在一起,至少在目前可以解釋中國(guó)酸雨多發(fā)生在南方的分布狀況。
大氣中的污染物除酸性氣體SO2和NO2外,還有一個(gè)重要成員——顆粒物。顆粒物的來(lái)源很復(fù)雜。主要有煤塵和風(fēng)沙揚(yáng)塵。后者在北方約占一半,在南方估計(jì)約占三分之一。顆粒物對(duì)酸雨的形成有兩方面的作用,一是所含的催化金屬促使SO2氧化成酸;二是對(duì)酸起中和作用。但如果顆粒物本身是酸性的,就不能起中和作用,而且還會(huì)成為酸的來(lái)源之一。目前中國(guó)大氣顆粒物濃度水平普遍很高,在酸雨研究中自然是不能忽視的。
4.天氣形勢(shì)的影響
如果氣象條件和地形有利于污染物的擴(kuò)散,則大氣中污染物濃度降低,酸雨就減弱,反之則加重(如逆溫現(xiàn)象)。
[1]
酸雨我國(guó)情形
編輯中國(guó)從八十年代開始對(duì)酸雨污染進(jìn)行觀測(cè)調(diào)查研究。在八十年代,中國(guó)的酸雨主要發(fā)生在重慶,貴陽(yáng)和柳州為代表的西南地區(qū),酸雨的面積約為170萬(wàn)平方公里。到九十年代中期,酸雨已發(fā)展到長(zhǎng)江以南,青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū),酸雨地區(qū)面積擴(kuò)大了100多萬(wàn)平方公里。以長(zhǎng)沙,贛州,南昌,懷化為代表的華中酸雨區(qū)現(xiàn)在已經(jīng)成為全國(guó)酸雨污染最嚴(yán)重的地區(qū),其中心區(qū)平均降水pH值低于4.0,酸雨的頻率高達(dá)90%以上,已達(dá)到了“逢雨必酸”的程度。以南京,上海,杭州,福州和廈門為代表的華東沿海地區(qū)也成為我國(guó)主要的酸雨地區(qū)。值得注意的是,華北的京津,東北的丹東,圖們等地區(qū)也頻頻出現(xiàn)酸性降水。年均pH值低于5.6的區(qū)域面積已占我國(guó)國(guó)土面積的40%左右。我國(guó)的酸雨化學(xué)特征是pH值低,硫酸根(SO42-),銨(NH4+),和鈣(Ca2+)離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐美,而硝酸根(NO3-)濃度則低于歐美。研究表明,我國(guó)酸性降水中硫酸根與硝酸根的摩爾之比大約為6.4:1,因此,中國(guó)的酸雨是硫酸型的,主要是人為排放SO2造成的。所以,治理好我國(guó)的SO2排放對(duì)我國(guó)的酸雨的治理有著決定性的作用。
酸雨防治措施
編輯1.開發(fā)新能源,如氫能,太陽(yáng)能,水能,潮汐能,地?zé)崮艿取?/div>
科學(xué)百科環(huán)境生態(tài)分類
,
自然現(xiàn)象
,
自然
2.使用燃煤脫硫技術(shù),減少二氧化硫排放。
3.工業(yè)生產(chǎn)排放氣體處理后再排放。
4.少開車,多乘坐公共交通工具出行。
酸雨國(guó)際反應(yīng)
世界上酸雨最嚴(yán)重的歐洲和北美許多國(guó)家在遭受多年的酸雨危害之后,終于都認(rèn)識(shí)到,大氣無(wú)國(guó)界,防治酸雨是一個(gè)國(guó)際性的環(huán)境問題,不能依靠一個(gè)國(guó)家單獨(dú)解決,必須共同采取對(duì)策,減少硫氧化物和氮氧化物的排放量。經(jīng)過多次協(xié)商,1979年11月在日內(nèi)瓦舉行的聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)的環(huán)境部長(zhǎng)會(huì)議上,通過了《控制長(zhǎng)距離越境空氣污染公約》,并于1983年生效?!豆s》規(guī)定,到1993年底,締約國(guó)必須把二氧化硫排放量削減為1980年排放量的70%。歐洲和北美(包括美國(guó)和加拿大)等32個(gè)國(guó)家都在公約上簽了字。為了實(shí)現(xiàn)許諾,多數(shù)國(guó)家都已經(jīng)采取了積極的對(duì)策,制訂了減少致酸物排放量的法規(guī)。例如,美國(guó)的《酸雨法》規(guī)定,密西西比河以東地區(qū),二氧化硫排放量要由1983年的2000萬(wàn)噸/年,經(jīng)過10年減少到1000萬(wàn)噸/年;加拿大二氧化硫排放量由1983年的470萬(wàn)噸/年,到1994年減少到230萬(wàn)噸/年,等等。
[5]
酸雨具體措施
目前世界上減少二氧化硫排放量的主要措施有:
1.原煤脫硫技術(shù),可以除去燃煤中大約40%一60%的無(wú)機(jī)硫。
2.優(yōu)先使用低硫燃料,如含硫較低的低硫煤和天然氣等。
3.改進(jìn)燃煤技術(shù),減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如,液態(tài)化燃煤技術(shù)是受到各國(guó)歡迎的新技術(shù)之一。它主要是利用加進(jìn)石灰石和白云石,與二氧化硫發(fā)生反應(yīng),生成硫酸鈣隨灰渣排出。
4.對(duì)煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。目前主要用石灰法,可以除去煙氣中85%一90%的二氧化硫氣體。不過,脫硫效果雖好但十分費(fèi)錢。例如,在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置的費(fèi)用,要達(dá)電廠總投資的25%之多。這也是治理酸雨的主要困難之一。
5.開發(fā)新能源,如太陽(yáng)能,風(fēng)能,核能,可燃冰等。
6.生物防治:1993年在印度召開的"無(wú)害環(huán)境生物技術(shù)應(yīng)用國(guó)際合作會(huì)議"上,專家們提出了利用生物技術(shù)預(yù)防、阻止和逆轉(zhuǎn)環(huán)境惡化,增強(qiáng)自然資源的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用,保持環(huán)境完整性和生態(tài)平衡的措施。目前,科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)能脫去黃鐵礦中硫的微生物還有氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫桿菌等。日本財(cái)團(tuán)法人電力中央研究所最近開發(fā)出的利用微生物膠硫的新技術(shù),可除去70%的無(wú)機(jī)硫,還可減少60%的粉塵。這種技術(shù)原理簡(jiǎn)單,設(shè)備價(jià)廉,特別適合無(wú)力購(gòu)買昂貴脫硫設(shè)備的發(fā)展中國(guó)家使用。生物技術(shù)脫硫符合“源頭治理”和“清潔生產(chǎn)”的原則,因而是一種極有發(fā)展前途的治理方法,越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。
[2]
詞條圖冊(cè)
更多圖冊(cè)
解讀詞條背后的知識(shí)
- 參考資料
-
- 1. 酸雨(acid rain)的概念以及我國(guó)的酸雨區(qū) .匯能傳媒網(wǎng)[引用日期2013-07-12]
- 2. 酸 雨 .河南門戶[引用日期2013-03-22]
- 3. 酸雨蔓延 .鳳凰網(wǎng)[引用日期2013-05-03]
- 4. 關(guān)于酸雨的知識(shí) .新浪網(wǎng)[引用日期2013-05-17]
- 5. 750年一遇致癌酸雨
詞條標(biāo)簽:
科普中國(guó)
致力于權(quán)威的科學(xué)傳播
本詞條認(rèn)證專家為
V百科往期回顧
- 權(quán)威合作編輯
-
“科普中國(guó)”科學(xué)百科詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目
“科普中國(guó)”是為我國(guó)科普信息化建設(shè)塑造的全... - 什么是權(quán)威編輯 查看編輯版本