酸雨

研究性学习参考资料————酸雨酸雨是指pH值小于5.65的降水，包括雨、雪、雹和雾等。

酸雨形成的机制比较复杂，主要的成因是由于煤和石油燃烧过程中，向大气排放S0x和N0x，在大气中的催化剂作用下，最终形成硫酸和硝酸。

国外酸雨中，硫酸与硝酸比为2：1，而我国约达10：1，表明我国酸雨成因主要是烧煤所致。

我国降水pH值年均值低于5.65的区域主要是长江以南地区，重庆、贵阳等城市地区的酸雨处在严重污染水平。

酸雨除对水生、陆生生态系统造成危害外，对于人类健康可产生直接危害。

伦敦烟雾事件中高危人群超额死亡大增就是最好的例证。

酸雨的发现近代工业革命，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。

遗憾地是，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，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。

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。

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。

酸雨形成的影响因素1.酸性污染物的排放及转换条件一般说来，某地SO2污染越严重，降水中硫酸根离子浓度就越高，导致PH值越低。

2. 大气中的氨大气中的氨（NH3）对酸雨形成是非常重要的。

氨是大气中唯一溶于水后显碱性的气体。

由于它的水溶性，能与酸性气溶胶或雨水中的酸反应，起中和作用而降低酸度。

大气中氨的来源主要是有机物的分解和农田施用的氮肥的挥发。

土壤的氨的挥发量随着土壤PH值的上升而增大。

京津地区土壤PH值为7~8以上，而重庆、贵阳地区则一般为5~6，这是大气氨水平北高南低的重要原因之一。

土壤偏酸性的地方，风沙扬尘的缓冲能力低。

这两个因素合在一起，至少在目前可以解释我国酸雨多发生在南方的分布状况。

3. 颗粒物酸度及其缓冲能力大气中的污染物除酸性气体SO2和NO2外，还有一个重要成员——颗粒物。

颗粒物的来源很复杂。

主要有煤尘和风沙扬尘。

后者在北方约占一半，在南方约占三分之一。

颗粒物对酸雨的形成有两方面的作用，一是所含的催化金属促使SO2氧化成酸；二是对酸起中和作用。

但如果颗粒物本身是酸性的，就不能起中和作用，而且还会成为酸的来源之一。

目前我国大气颗粒物浓度水平普遍很高，为国外的几倍到十几倍，在酸雨研究中自然是不能忽视的。

5.天气形势的影响如果气象条件和地形有利于污染物的扩散，则大气中污染物浓度降低，酸雨就减弱，反之则加重（如逆温现象）。

酸雨的危害硫和氮是营养元素。

弱酸性降水可溶解地面中矿物质，供植物吸收。

如酸度过高，pH值降到5.6以下时，就会产生严重危害。

它可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康。

酸性雨水的影响在欧洲和美国东北部最明显，而且被大力宣传，但受威胁的地区还包括加拿大，也许还有加利福尼亚州塞拉地区、洛基山脉和中国。

在某些地方，偶尔观察到降下的雨水像醋那样酸。

酸雨影响的程度是一个争论不休的主题。

对湖泊和河流中水生物的危害是最初人们注意力的焦点，但现在已认识到，对建筑物、桥梁和设备的危害是酸雨的另一些代价高昂的后果。

污染空气对人体健康的影响是最难以定量确定的。

受到最大危害的是那些缓冲能力很差的湖泊。

当有天然碱性缓冲剂存在时，酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有机酸)就会被中和。

然而，处于花岗岩(酸性)地层上的湖泊容易受到直接危害，因为雨水中的酸能溶解铝和锰这些金属离子。

这能引起植物和藻类生长量的减少，而且在某些湖泊中，还会引起鱼类种群的衰败或消失。

由这种污染形式引起的对植物的危害范围，包括从对叶片的有害影响直到细根系的破坏。

在美国东北部地区，减少污染物的主要考虑对象是那些燃烧高含硫量的煤发电厂。

能防止污染物排放的化学洗气器是可能的补救办法之一。

化学洗气器是一种用来处理废气、或溶解、或沉淀、或消除污染物的设备。

催化剂能使固定源和移动源的氮氧化物排放量减少，又是化学在改善空气质量方面能起作用的另一个实例。

酸雨的治理措施控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。

世界上酸雨最严重的欧洲和北美许多国家在遭受多年的酸雨危害之后，终于都认识到，大气无国界，防治酸雨是一个国际性的环境问题，不能依靠一个国家单独解决，必须共同采取对策，减少硫氧化物和氮氧化物的排放量。

经过多次协商，1979年11月在日内瓦举行的联合国欧洲经济委员会的环境部长会议上，通过了《控制长距离越境空气污染公约》，并于1983年生效。

《公约》规定，到1993年底，缔约国必须把二氧化硫排放量削减为1980年排放量的70％。

欧洲和北美(包括美国和加拿大)等32个国家都在公约上签了字。

为了实现许诺，多数国家都已经采取了积极的对策，制订了减少致酸物排放量的法规。

例如，美国的《酸雨法》规定，密西西比河以东地区，二氧化硫排放量要由1983年的2000万吨／年，经过10年减少到1000万吨／年；加拿大二氧化硫排放量由1983年的470万吨／年，到1994年减少到230万吨／年，等等。

目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有：1、原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40％一60％的无机硫。

2、优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。

3、改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。

例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。

它主要是利用加进石灰石和白云石，与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。

4、对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。

目前主要用石灰法，可以除去烟气中85％一90％的二氧化硫气体。

不过，脱硫效果虽好但十分费钱。

例如，在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投资的25％之多。

这也是治理酸雨的主要困难之一。

5.开发新能源，如太阳能，风能，核能，可燃冰等，但是目前技术不够成熟，如果使用会造成新污染，且消耗费用十分高.酸雨是大气受污染的一种表现，因最早引起注意的是酸性的降雨，所以习惯上统称为酸雨。

纯净的雨雪在降落时，空气中的二氧化碳会溶入其中形成碳酸，因而具有一定的弱酸性。

空气中的二氧化碳浓度一般约在316ppm左右，这时降水的pH值可达5.6。

这是正常的现象，不是我们通常所说的酸雨。

我们所讲的酸雨是指由于人类活动的影响，使得pH值降低至5.6以下的酸性降水。

随着近现代工业化的发展，这样的降水开始出现，并且逐年增多。

它已经开始影响到人类赖以生存的环境，以及人类自己了。

古代的雨雪酸度没有记载，对大约180年前的格陵兰岛积冰的测定表明，那时降雪的pH值为6～7.6之间。

二十世纪50年代以前，世界上降水的pH值一般都大于5，少数工业区曾降酸雨。

从60年代开始，随着工业的发展和矿物燃料消耗的增多，世界上一些工业发达地区(如北欧南部和北美东部)降水的pH值降到5以下，而且范围不断扩大，生态系统受到了明显的伤害。

1872年英国化学家史密斯在其《空气和降雨：化学气候学的开端》一书中首先使用了“酸雨”这一术语，指出降水的化学性质受到燃煤和有机物分解等因素的影响，也指出酸雨对植物和材料是有害的。

二十世纪50年代中期，美国水生生态学家戈勒姆进行了一系列研究工作，揭示了降水的酸度同湖水和土壤酸度之间的关系，并指出降水酸度是矿物燃料燃烧和金属冶炼排出的二氧化硫造成的。

但是，他们的工作都没有引起人们的注意。

二十世纪60年代间，瑞典土壤学家奥登首先对湖沼学、农学和大气化学的有关记录进行了综合性研究，发现酸性降水是欧洲的一种大范围现象，降水和地面水的酸度正在不断升高，含硫和含氮的污染物在欧洲可以迁移上千公里。

1972年瑞典政府向联合国人类环境会议提出一份报告：《穿越国界的大气污染：大气和降水中的磕对环境的影响》。

从此更多的国家关注酸雨这一问题，研究的规模也在不断扩大。

1975年5月，在美国俄亥俄州立大学举行了第一次国际酸性降水和森林生态系统讨论会。

1982年6月在瑞典斯德哥尔摩召开了国际环境酸化会议，酸雨已成为当前全球性环境污染的主要问题之一。

酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象。

酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，以硫酸为主。

硫酸和硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的，可以是当地排放的，也可以是从远处迁移来的。

煤和石油燃烧以及金属冶炼等工业活动会释放二氧化硫到空气中，通过气相或液相氧化反应生成硫酸。

同时高温燃烧会使空气中的氮气和氧气生成一氧化氮，其在大气中与氧继续作用，大部分转化成为二氧化氮，遇水或水蒸气就会生成硝酸和亚硝酸。

由于人类活动和自然过程，还有许多气态或固体物质进入大气，对酸雨的形成也产生影响。

大气颗粒物中的铁、铜、镁等是成酸反应的催化剂。

大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢等又是使二氧化硫氧化的氧化剂；飞灰中的氧化钙、土壤中的碳酸钙、天然和人为来源的氨，以及其他碱性物质又会与酸反应，而使酸中和。

降水的酸度实际上就是降水中的主要阴阳离子的干衡。

当大气中二氧化硫和一氧化氮的浓度较高时，降水中就会表现为酸性；如果降水中代表碱性物质的几个主要阳高子浓度也较高时，降水就不会有很高的酸度，甚至可能呈现碱性。

在碱性土壤地区，或大气中颗粒物浓度高时，往往出现这种情况。

相反，即使大气中二氧化硫和一氧化氮浓度不高，而碱性物质相对更少时，则降水仍然会有较高的酸度。

工业区的高大烟囱可把二氧化硫扩散到很远的地方，因而很多山区和荒野地带也降酸雨。

硫和氮是植物生长不可或缺的营养元素，弱酸性降水可溶解地壳中的矿物质，供动、植物吸收。

但如果酸度过高，例如pH值降到5以下，就可能使生态系统遭受损害。

在土壤盐基饱和度低的地区或土层薄的岩石地区，酸性雨水降落地面后得不到中和，就会使土壤、湖泊、河流酸化。