酸雨的形成机理

酸雨的形成机理

摘要：酸雨通常是指PH值低于5.6的降水，主要来源于化石燃料的燃烧。酸雨的形成机理主要是化石燃料等排放的产物与空中的水起一系列的反应使得降雨为酸性。

关键词：酸雨形成机理

前言：当今社会酸雨日益突出，酸雨对人类社会对大自然的危害越来越明显，酸雨被称为“空中死神”。因此对酸雨的研究显得极为重要。国内外对酸雨的研究也取得一定的成果。要想把酸雨问题解决好第一步应该是要搞清楚酸雨的来源，酸雨的形成因素，也就是酸雨的形成机理。我们要研究酸雨的形成机理首先要搞清楚什么是酸雨。所以本文主要叙述了什么是酸雨，从化学上分析酸雨是怎样形成的。

主体：

什么是酸雨？

酸雨通常指PH低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干降的形式从大气转移到地面上。湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面；干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。酸雨被认为是“空中死神”，已成为重要的国际问题。

酸雨是化石燃料燃烧的结果。化石燃料的燃烧会产生硫化物类物质（SO

3

）

和氮氧化合物（NO

X ），它们能分别与大气中的水分结合而形成硫酸（H

2

SO

4

）和硝

酸（HNO

3

）。这种现象称为“酸降”更为恰当，因为酸也会以雪、雨和雾的形式从空气中降沉下来。酸雨降低土壤和湖泊的PH值，同时酸化也能导致树木的死亡，并有毒金属（如铅和汞等）从土壤和沉急务、沉积物中释放出来。

酸雨的形成原理

1、简述国内知名人士研究中国酸雨的形成机制。黄美元研究了中国西南地区酸雨的形成过程，认为在重庆和贵阳等重污染城市，云下过程对雨水的酸化起主要作用，在污染较轻的中小城镇和乡村地区，雨水酸度主要取决于云内过程。俞绍才等对厦门地区进行多年的降水研究后，认为该地区的酸雨以外来源为主。

王文兴等从我国大陆人为源!"SO

2和NO

x

的排放强度和地理分布、年降水量、平均

气温、大气扩散能力、大气颗粒物酸化缓冲能力、土壤的碱金属及碱土金属含量、土壤的酸碱性质、酸雨前体物排放强度和酸性物雨洗能力等因素分析了中国长江以南出现酸雨的原因。并指出，由于自然因素的重要作用，占酸雨前体物!"SO2和NOx的排放量40%,:的排放强度很大的渤海和黄海地区未出现区域性酸雨，排放强度不大的长江以南地区却出现了很强的区域型酸雨，其他一些敏感地区，如云南东部、东北东部和北部、山东半岛东部等地区可能出现酸性降水，南方重污染城市的酸性降水主要来源于城市高浓度大气污染物的局地冲刷，广阔区域和清洁地区的酸性降水则主要来源于大气污染物的中、长距离传输。

2、酸雨具体的形成：酸雨的形成机制相当复杂，是一种复杂的大气化学和大气物理过程。酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，主要来源于排放的二氧化硫和氮氧化合物。就某一地区而言，酸雨发生危害有两个条件，一个是发生地区域有高度的经济活动水平，广泛使用矿物燃料，向大气排放硫化物和氮氧化合物等酸性污染物，并在局部地区扩散，随着气流向更远距离传输；二是发生区域的土壤、森林和水生生态系统缺少中和酸性污染物的物质或对酸性污染物的影响比较敏感。如酸性土壤地区和针叶林就对酸性雨污染物比较敏感，易于受到损害。

酸雨的形成包括两个大过程，即排入大气中的酸性物质（SO

2、NO

X

）被氧化

后与雨滴作用，或在雨滴形成过程中同时被吸收氧化，雨滴降落（冲刷）过程中

把酸性物质一起冲刷下来；二氧化硫变为硫酸的关键的一步是被氧化成三氧化硫，然后再与水作用成硫酸，其形成机理如下：

（1）被光化学氧化剂氧化。SO

2

经过波长290至400nm光的作用下，发生光化学

反应，形成SO

3

，其简化的反应为：

SO

2hvSO

2

SO

2+1/2O

2

—SO

3

SO

3+H

2

O—H

2

SO

4

（2）大气中有充足的氧，有一定的水分和微粒，包括各种金属元素。在这样的情况下，一些还原性污染物在金属的触媒作用下，易产生氧化作用，即:

SO

2+1/2O

2

——SO

3

(在Fe、Mn的催化作用下，具体为：

SO

2+Mn2+——MnSO

3

2+

2MnSO

32++O

2

——2MnSO

3

2+

MnSO

32++H

2

O——Mn2++H

2

SO

4

)

的氧化也是从与OH的反应开始的。

SO

3+H

2

O——H

2

SO

4

（3）被空气中的固体粒子吸附和催化，形成硫酸烟雾。

关于NO

3_的形成，理查德认为主要由羟基团引起的。夜间和秋季阳光较少，NO

3

-

的形成与O

3相关。威纳德认为白天的HO-基团和夜间的O

3

对NO

2

形成硝酸盐的反

应可能是：NO

2+O

3

==NO

3

+O

2

,NO

3

+NO

2

+M==N

2

O

5

+M,N

2

O

5

+H

2

O==2HNO

3

。NO

2

易被吸收到颗

粒物中。所生成的气态HNO

3

再通过许多途径生成硝酸盐。其中包括均相反应过

程，比如气态NH

34直接与气态HNO

3

反应生成NH

4

NO

3

。大气中的微粒及液滴均在形

成硝酸盐气溶胶的过程中起促进作用

NH

3+NHO

3

——NH

4

NO

3

（4）气、液、固相的多项反应（非均相氧化反应）。多项反应有：水滴中过度金

属的催化氧化反应；液相中强氧化剂如H

2O

2、

O

3

等的氧化；NO

X

、SO

2

和固体颗粒特

别是与煤炭颗粒碰撞的表面氧化等。

一般认为，水、液、固多相氧化作用对SO

2、NO

X

的氧化是主要的，约占90%。

模拟实验表明H

2O

2

是SO

2

氧化的主要氧化剂：大气中无论是否有HNO

3

存在，H

2

O

2

较O

3更能使SO

2

氧化；在无H

2

O

2

存在时，HNO

3

较SO

2

更有效的使雨水酸化，并可

能限制SO

4的生成；在有H

2

O

2

存在时，SO

2

较HNO

3

更有效的使雨水酸化；无H

2

O

2

存在时，雨水初始酸度对雨水进一步酸化与SO

4

的形成有抑制作用。

有人认为，气相中HO-的氧化和液相中H

2O

2

的氧化可能是SO

2

在对流层内主

要的氧化机理。夏季H

2O

2

对SO

2

的氧化是主要的，冬季O

3

对SO

2

的液相氧化可能

是主要的。