酸雨的形成危害及化学组成研究进展

酸雨的形成危害及化学组成研究进展

罗安秀

摘要：近年来,酸雨问题日益严重，对环境造成了巨大压力，本文就酸雨形成、危害及组分进行综合概括，以期为未来的研究提供参考，进一步加强和发展酸雨控制的对策和方法。

关键词：酸雨形成危害组分

前言：酸雨是指PH 值小于5.6 的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中含有多种有机酸和无机酸。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”，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；含酸雨滴在下降过程不断合并吸附，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。在二十一世纪，现代化及工业的发展，对人类文明做出了杰出的贡献。然而,它对大自然的影响是巨大的，它使我国酸雨的形势日益严重。对其组分进行研究，找出问题的根源，进一步改善其带来的环境问题显得尤为重要。

1.酸雨的形成

1.1天然排放源

1.1.1海洋

海洋雾沫，它们会夹带一些硫酸到空中，而硫酸是引起酸雨的主要气体之一。

1.1.2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，继而转化为二氧化硫。

1.1.3.火山爆发

喷出可观量的二氧化硫气体。

1.1.4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。

1.1.5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==放电==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映生成硝酸。

1.1.6细菌分解

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。

1.2人工排放源

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。由于我国多燃煤，所以的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的国家下硝酸雨。

1.2.1煤、石油和天然气等化石燃料燃烧：

无论是煤，或石油，燃烧过程中会生成大量二氧化硫，此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。

工业过程，如金属冶炼：某些有色金属的矿石是硫化物、铜、铅、锌便是如此，将铜、铅、锌硫化物矿石还原为金属过程中将溢出大量二氧化硫气体，部分回收为硫酸，部分进入大气。再如化工生产，特别是硫酸生产和

硝酸生产可分别产生可观量二氧化硫和二氧化氮,再如石油炼制等，也能产生一定量得二氧化硫和二氧化氮。

1.1.2交通运输：

如汽车尾气，在发动机内，活塞频繁打出火花，象天空中的闪电，氮气变成二氧化氮。不同的车型，氮氧化合物的浓度有多有少，但近年来，我国各种汽车数量猛增，它的尾气对酸雨的贡献正在逐年上升，不能掉以轻心。

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。由于我国多燃煤，所以的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的国家下硝酸雨。

2.酸雨的危害

2.1酸雨对人体健康的危害

酸雨主要通过四种方式对人类健康产生直接或间接的影响：刺激皮肤，经皮肤沉积而吸收对人体造成伤害；人体呼吸道吸入硫和氮的氧化物，引起哮喘等多种急性和慢性呼吸道疾病，降低儿童的免疫能力；水生植物和以河川酸化水质灌溉的农作物，因累积有毒金属经由食物链进入人体，影响人类健康；沉降于地球表面后，受地质因素影响，从土壤和岩石中溶滤出一些有毒物和有害金属，如铅、汞、铝、铜等，并将这些有害物质冲刷带入河流、湖泊，一方面使饮用水水源被污染，另一方面，这些有毒重金属会在鱼类机体中沉积，使人类因食用鱼而受害。

2.2酸雨对农作物和蔬菜的危害

酸雨首先是伤害农作物和蔬菜的叶片，其伤害程度与酸雨的酸度、频度和时间呈正相关关系。另外，酸雨还能够降低农作物和蔬菜种子的发芽率，降低大豆的蛋白质含量，使其品质下降。对森林的危害酸雨对树木的伤害首先反映在叶片上，而树木不同器官的受害程度为根> 叶> 茎，同时也对林木的生长产生不利影响。贵州、四川的马尾松和杉木的调查资料表明，降水pH4.5 以下的林区，

林木叶子普遍受害，导致林木的胸径、树高降低，林业生长量下降，林木生长过早衰退。

2.3对土壤的危害

酸雨能提高土壤的酸度和湿度，放出更多的甲烷，导致温室效应的加剧；使土壤中原有的有机铝转化成游离的活性铝，破坏植物的根系；酸雨限制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗出与土壤团粒结合的钙、镁、钾等营养成分，使土壤贫瘠化；促使土壤中有些元素的活化，特别是某些有毒性的重金属元素，使得土壤成为有毒性的环境介质，进而影响植物的生长；降低土壤酶活性，从而影响土壤养分特别是有机态养分的转化与循环。对水体和水生生态的危害酸雨可使河流、湖泊水体酸化。更严重的是，会将土壤中的活性铝冲刷到河流和湖泊中，改变和破坏水生生态系统；同时，严重影响鱼类的繁殖和发育, 土壤和底泥中的

金属也会被溶解到水中，杀死水中的浮游生物，减少鱼类食物的来源, 给鱼类生长带来严重的危害，直至死亡。

2.4对金属设备和建筑物的危害

酸雨对金属、石料、水泥、木材等建筑物材料均有很强的侵蚀、腐蚀作用，因而对电线、铁轨、桥梁、房屋、金属设备等造成严重的腐蚀损害, 给工农业生产带来巨大损失，破坏文物，影响名胜古迹的观赏价值。

3.酸雨的组分

降雨中的主要化学离子一般包括阳离子: H+ 、Ca2 + 、NH4+ 、Na+ 、K+ 、Mg2 + ,阴离子: SO42 - 、NO3- 、Cl- 、F- 、HCO3 [ 1] 。在我国降水中总离子浓度很高,相当于欧洲、北美和日本的3～5倍,反映出我国大气污染严重[ 2 ] 。我国降水中的主要致酸物质是SO42 - 和NO3 ,其中SO42 - 浓度是NO3 离子浓度的5～10倍,远高于欧洲、北美和日本的比值。因此,我国酸雨是典型的硫酸性酸雨,这是因为我国的矿物燃料主要是煤,且煤中的含硫量较高, 成为大气中硫的主要来源[ 3～4] 。监测数据显示[ 5～6] ,降水中的硫酸根和硝酸根平均浓度之和,在北方非酸雨区为241. 5 μg/L,南方酸雨区则为145 μg/L,北方是南方的1. 7倍,这说明降水的酸性并不只取决于酸性离子的浓度。研究表明,降水酸度不仅与雨水中的酸性离子有关,还与雨水中能对酸性物质起到中和作用的碱性离子有关[ 7～8 ] 。阳离子浓度中,氨离子浓度南北差别不是很大,北方略高