酸雨的形成危害及其防治措施

酸雨的形成危害及其防
治措施
SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
酸雨的危害与预防
摘要:
随着我国及世界工业的不断发展，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，如何减少与预防硫的排放已成为世界环保的主题。

本文介绍了酸雨的形成、分布、危害及酸雨的防治措施。

关键词：酸雨的形成，危害，环境污染，防治措施
酸雨是含有相对较高酸性的降水。

一般的降水，在一个标准大气压、25℃时，它的酸碱度PH值大约为，为弱酸性。

而酸雨是指PH小于的降水。

因大气中含有天然和人为的污染物，降水过程中把二氧化硫、氮氧化物和其它杂质通过化学反应生成各种酸类，使雨水酸化，降落到地面。

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着作《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。

（一）酸雨的形成过程
目前，一般把PH小于的雨水称为酸雨，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”。

酸沉降的科学概念还包括干沉降，是指大气中所有酸性物质转移到大地的过程。

目前人们已把酸雨和酸沉降的概念等同。

近年来，也通称以上过程为酸性降水。

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。

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值低于时，便形成了酸雨。

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
酸雨对人体健康的危害主要有两方面，一是直接危害，二是间接危害。

酸雨通过它的形成物质二氧化硫和二氧化氮直接刺激皮肤,眼角膜和呼吸道粘膜对酸类十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，会引起呼吸方面的疾病，导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,尚可诱发肺病,它的微粒还可以侵入肺的深层组织，引起肺水肿、肺硬化甚至癌变。

酸雨可使儿童免疫力下降,易感染慢性咽炎和支气管哮喘,致使老人眼睛、呼吸道患病率增加。

美国因酸雨而致病人数高达万。

据调查，仅在１９８０年，英国和加拿大因酸雨污染而导致死亡的就有１５００人。

其次，酸雨对人体健康产生间接影响。

酸雨使土壤中的有害金属被冲刷带入河流、湖泊,一方面使饮用水水源被污染;另一方面,这些有毒的重金属如汞、铅、镉会在鱼类机体中沉积,人类因食用而受害，可诱发癌症和老年痴呆症，再次，酸雨使农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属,如汞、镉、铅等再溶出,继而为粮食，蔬菜吸收和富集,人类摄取后,因中毒而得病。

（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。

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。

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。

（四）酸雨对水体的危害
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米尖塔的着名德国科隆大教堂，石壁表面已腐蚀得凹凸不平“酸筋”累累。

通向人口处的天使和玛丽亚石像剥蚀得已经难以恢复。

其中的砂岩
（更易腐蚀）石雕近15年间甚至腐蚀掉了10个厘米。

已经进入《世界遗产名录》的着名印度泰姬陵，由于大气污染和酸雨的腐蚀，大理石失去光泽，乳白色逐渐泛黄，有的变成了锈色。

我国北京国子监街孔庙内的“进士题名碑林”（共198块）距今已有700年历史，上面镌刻了元、明、清三代51624中第进土的姓名、籍贯和名次，是研究中国古代科举考试制度的珍贵实物资料，已被列为国家级文物重点保护单位。

近年来，许多石碑表面因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象，具有珍贵历史价值的石碑已变得面目皆非。

据管理人员介绍，这些石碑主要是最近3年中损坏得比较厉害，所以第198块进士题名碑距今虽只有不到百年的时间，但它的毁损程度也丝毫不亚于其他石碑。

实际上，北京其他石质文物，例如，钟寺的钟刻、故宫汉白玉栏杆和石刻，以及卢沟桥的石狮等，也都不同程度存在着腐蚀或剥落现象。

酸雨同样也腐蚀金属文物古迹。

例如，着名的美国纽约港自由女神像，钢筋混凝土外包的薄铜片因酸雨而变得疏松，一触即掉（而在1932年检查时还是完好的），因此不得不进行大修（已于1986年女神像建立100周年时修复完毕）。

意大利威尼斯圣玛丽教堂正面上部阳台上的四匹青铜马曾被拿破仑掠到过巴黎，后来完壁归赵。

近来却因酸雨损坏严重无法很好修复，只得移到室内，在原处用复制品代替。

世界上类似情况还有许多。

由此可见酸雨对建筑物的危害是不容小觑的。

（六）酸雨的工业排放
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，所以酸雨多是硫酸型酸雨，而多燃石油的国家下硝酸雨。

城市大气污染严重程度的改变了季节变化和昼夜变化的规律，大体可分为煤炭型和石油型两类。

煤炭型是燃煤引起，因此污染强度以对流最强的夏季和白天为最轻，而以逆温最强、对流最弱的冬季和夜间为最重。

伦敦烟雾事件就属于这种类型。

石油型是石油和石油化学产品和汽车尾气所产生，由于氮氧化物和碳氢化物等生成光化学烟雾时需要较高气温和强烈阳光，因此污染强度变化规律和煤炭型刚刚相反，即以夏季午后发生频率最高，冬季和夜间少或不发生。

洛杉矶光化学烟雾就属于这个类型。

交通运输，如汽车尾气。

在发动机内，活塞频繁打出火花，像天空中闪电，使氮气变成二氧化氮。

不同的车型，尾气中氮氧化物的浓度有多有少，机械性能较差的或使用寿命已较长的发动机尾气中的氮氧化物浓度要高。

汽车停在十字路口，不息火等待通过时，要比正常行车尾气中的氮氧化物浓度要高。

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。

（七）酸雨的其他危害
酸性降水不仅可以毁坏建筑、污染环境、桥梁、堤坝、工业设施、供水管网、地下储水系统、发电站、电讯电缆等设施和材料。

酸性降水还能损坏古代文物、历史建筑、雕塑、装饰品和各种重要设施。

实验证明，城市和工业区大气中的金属腐蚀速度相当于农村中的2～10倍。

碳素钢、锌和镀锌铁、铜、镍和镀镍钠、砂石和石灰石等都随空气中SO2的浓度升高而加快其腐蚀速度。

另一方面，有些金属如铝、不锈钢则只会受到酸性降水的轻微腐蚀。

许多研究证明，大气中硫化物对经济的破坏是相当严重的。

三、酸雨的现状
本世纪以来，全世界的酸雨污染范围日益扩大。

原只发生在北美和欧洲工业发达国家的酸雨，逐渐向一些发展中国家扩展，如印度、东南亚、中国等。

同时酸雨的酸度也在逐渐增加。

据欧洲大气化学监测网近20年连续监测的结果表明，欧洲雨水的酸度增加了10%，瑞典、丹麦、波兰、德国、加拿大等国的酸雨pH多为左右，美国已有15个州的酸雨pH在以下。

（一）我国酸雨的现状
我国酸雨正呈蔓延之势，是继欧洲、北美之后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。

到 90 年代中期，酸雨已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区，酸雨面积扩大了 100 多万平方公里。

以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区现已成为全国酸雨污染最严重的地区，其中心区年降酸雨频率高
于 90%，几乎到了逢雨必酸的程度。

以南京、上海、杭州、福州、青岛和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨区。

华北、东北的局部地区也出现酸性降水。

1998 年，全国一半以上的城市，其中 70% 以上的南方城市及北方城市中的西安、铜川，图们和青岛都下了酸雨。

酸雨在我国已呈燎原之势，覆盖面积已占国土面积的 30% 以上。

（二）世界酸雨的分布
世界上最早接受大气污染洗礼的是英国。

因为英国很早就砍伐了森林，燃料依靠煤炭。

大城市和工业区中煤烟和二氧化硫的危害，早在17世纪就出现了。

工业革命以后，煤炭的消费量猛增，到了18世纪后半叶危害逐渐严重，1772年博物学家吉尔巴特·怀特在新版《驱逐烟气》序言中写道“伦敦周围庭院中的水果树不结果子，连树叶也纷纷凋零。

生长发育中的孩子大约一半活不到2岁就天折了”。

1881年，挪威科学家布罗加在《污雪》报告书中指出挪威污雪的原因就是来源于英国的大气污染。

30年以后，即1911年挪威南部河中鱼类开始大量死亡，到20世纪80年代，挪威总面积达13000平方公里的1700个湖中实际上已经没有鱼了，通过研究发现，体弱未死的鱼血中钠异常地少，这恰恰是酸雨中毒的典型症状。

与挪威相邻瑞典的变化发生得要晚些。

约1940一1950年，瑞典南部农村开始发生了许多异常变化。

即使不施肥，庄稼也能长得很好；在河里或湖里钓鱼，都有可能钓到大鱼。

原来这是因为污染大气中硝酸盐含量在较少情况下，对农作物是一种“氮肥”。

“氮肥”也使河湖中水生植物（鱼的食料）增殖，以及酸雨入湖毒死的小鱼小虾成了大鱼的美食的缘故。

果然，不久后鱼
类就销声匿迹了，科学家在论文中指出这也是酸雨影响的结果。

科学家还在论文中警告说，酸雨对今后水质、土壤、森林、建筑物所产生的危害，对人类而言，也许是一场“化学战”，不幸真被他们言中了。

四、酸雨的防治措施
酸雨是工业高度发展而出现的副产物，由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石防治酸雨最根本的措施是减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放。

实现这一目标两个途径：一是调整以矿物燃料为主的能源结构，增加无污染或少污染的能源比例，发展太阳能、核能、水能、风能、地热能等不产生酸雨污染的能源。

二是加强技术研究，减少废气排放，积极开发利用煤炭的新技术，推广煤炭的净化技术、转化技术，改进燃煤技术，改进污染物控制技术，采取烟气脱硫、脱氮技术等重大措施。

1980年至1986年间，法国发电量增加了4%，二氧化硫排放量却减少了一半，大气质量明显改善，主要原因是其核电比重由24%上升到了70%。

由于二氧化硫是我国酸雨的祸根，国家环保总局已在全国范围对二氧化硫超标区和酸雨污染区进行了严格控制（两控区）。

控制高硫煤的开采、运输、销售和使用，同时采取有效措施发展脱硫技术，推广清洁能源技术。

同时，作为政府职能部门应制定严格的大气环境质量标准，调整工业布局，改造污染严重的企业，加强大气污染的监测和科学研究，及时掌握大气中的硫氧化物和氮氧化物的排放和迁移状况，了解酸雨的时空变化和发展趋势，以便及时采取对策。

在酸雨的防治过程中，生物防治可作为一种辅助手段。

在污染重的地区可栽种一些对二氧化硫有吸收能力的植物，如垂山楂、洋槐、云杉、桃树、侧柏等。

酸雨的防治工作任重而道远。

燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物, 在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。

对人类的身体健康有极大危害，同时也对农作物，建筑物都有极大破坏能力。

由于人们不顾一切造成了巨大危害，这不是我们想看到的，为了让我们人身安全，不要再过多的排放有害气体。

附：酸雨危害实验
1、课题：探究酸雨的危害
2、材料：纸杯、收集一天后的雨水、石灰石、电子秤。

3、步骤：
（1）用电子秤称量石灰石质量，记为m1。

（2）将石灰石放入纸杯并加入收集一天后的雨水，静置一天。

（3）将石灰石取出，待干燥后再次称量其质量m2。

（4）算出两次质量差值。

（5）重复步骤（1）-（4）。

结论：
由以上表格得：酸雨对石灰石有一定腐蚀能力，并推测酸雨对建筑物有一定伤害。

参考文献
［1］湖南酸雨危害程度令人震惊,科技日报,2007年5月30日。

［2］张俊茹．浅谈酸雨的形成与威危害及其防治措施．吉林气象［J］．2006. ［3］湖南酸雨危害程度令人震惊,科技日报,2007年5月30日。

［4］花日茂，李湘琼．我国酸雨的研究进展（综述）［D］．安徽农业大学学1998.
［5］马丽雅，王斌，杨俊国．四川省酸雨时空分布特征环境科学与管理［J］．2008.
［6］王裕东，罗华铭．深圳市酸雨污染现状与发展分析．［J］．2007.
［7］沈志来，黄美元，吴玉霞，何珍珍，邵德明，沈爱华，张维．上海地区云水和雨水酸度及化学组分分析［J］．大气科学1989.
［8］戚鹏．模拟酸雨对土壤营养元素迁移转化规律的影响研究［D］．华北电力大学（河北）, 2003.
［9］西南地区酸雨研究 ,2008年5月。

［10］百度百科。