什么是酸雨

什么是酸雨 Xiangsheng.taobao.com [] [1] 酸雨 （acid rain）是指PH值小于5.65的酸性降水。被大气中存在的酸性气 体污染，pH小于5.65的酸性降水叫酸雨。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性 物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少 硝酸雨，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。近年来，我国一些 地区已经成为酸雨多发区，酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。什么是 酸？ 纯水是中性的，没有味道；柠檬水，橙汁有酸味，醋的酸味较大，它们都是弱酸； 小苏打水有略涩的碱性，而苛性钠水就涩涩的，碱味较大，苛性钠是碱，小苏打虽显碱性但属于盐类。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关；而碱味与水溶液 中羟基离子浓度有关；然后建立了一个指标：氢离子浓度对数的负值，叫pH。于是，纯水（蒸馏水）的pH为7；酸性越大，pH越低；碱性越大，pH越高。（pH一般为0-14之间)未被污染的雨雪是中性的，pH近于7；当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈 酸性（水和二氧化碳结合为碳酸），pH为5.65。pH小于5.65的雨叫酸雨；pH小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾，pH值小于5.65时叫酸雾。 检验水的酸碱度一般可以用几个工具：石蕊试剂＼酚酞试液＼pH试纸（精确率高，能检 验pH）\pH计（能测出更精确的pH值）。 一年之内可降若干次雨， 有的是酸雨， 有的不是酸雨， 因此一般称某地区的 酸雨率为该地区酸雨次 酸雨侵蚀后的森林 数除以降雨的总次数。其最低值为0%； 最高值为100%。如果有降雪， 当以降雨视之。 有时， 一个降雨过程可能持续几天， 所以酸雨率应以一个降水全过程为单位， 即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。 除了年均降水pH之外， 酸雨率是判别某地区是否为酸雨区的又一重要指标。 Xiangsheng.taobao.com 某地收集到酸雨样品， 还不能算是酸雨区， 因为一年可有数十场雨， 某场雨可能是酸雨，某场雨可能不是酸雨， 所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标 准尚在讨论之中， 但一般认为： 年均降水pH高于5.65， 酸雨率是0-20%，为非酸雨区；pH在5.30--5.60之间， 酸雨率是10--40% ， 为轻酸雨区； pH在5.00--5.30之间， 酸雨率是30-60%，为中度酸雨区；pH在4.70--5.00之间，酸雨率是50-80%，为较重酸雨区；pH小于4.70， 酸雨率是70-100%，为重酸雨区。这就是所 谓的五级标准。其实，北京、西宁、兰州和乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨，但年均 pH和酸雨率都在非酸雨区标准内，故为非酸雨区。 我国酸雨主要是硫酸型，我国三大酸雨区分别为： 酸雨区分布图 1。西南酸雨区：是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。 2。华中酸雨区：目前它已成为全国酸雨污染范围最大，中心强度最高的酸雨污染 区。 3。华东沿海酸雨区：它的污染强度低于华中、西南酸雨区。 [] 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。 [] Xiangsheng.taobao.com 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。 1.天然排放源 海洋雾沫,它们会夹带一些硫酸到空中;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SO2;火山爆发,也将喷出可观量的SO2气体;雷电和干热引起的森林火灾也是一种天然SOx 排放源,因为树木也含有微量硫。 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NO,继而在对流层中被氧化为NO2,NOx即为NO和NO2之和;土壤硝酸盐分解,既使是未施过肥的土壤也含有微量的硝酸盐,在土壤细菌的帮助下可分解出NO,NO2和N2O等气体。 2.人工排放源 煤、石油和天然气等化石燃料燃烧,无论是煤,或石油,或天然气都是在地下埋藏多 少亿年,由古代的动植物化石转化而来,故称做化石燃料。科学家粗略估计,1990年我国化石燃料约消耗近700百万吨;仅占世界消耗总量的12%,人均相比并不惊人;但是我国近几十年来,化石燃料消耗的增加速度,实在太快,1950年至1990年的四十年间,增加了30倍。不能不引起足够重视。 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逸出大量SO2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跑冒滴漏可观量SO2和NO2,由于NO2带有淡棕的黄色,因此,工厂尾气所排出的带有NO2 的废气象一条“黄龙”,在空中飘荡,控制和消除“黄龙”被称做“灭黄龙工程”。再如石油炼制等,也能产生一定量的SO2和NO2。它们集中在某些工业城市中,也比较容易得到控制。 图2:酸雨的工业排放源 资料来源:联合国环境署(UNEP) 交通运输,如汽车尾气。在发动机内,活塞频繁打出火花,象天空中闪电,N2变成NOx。不同的车型,尾气中NOx 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NOx 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NOx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。 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 Xiangsheng.taobao.com 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。 酸雨形成的化学反应过程： (1) 酸雨有一部分是二氧化碳溶于降雨 CO2+H2O?H2CO3（碳酸） (2) 酸雨多成于化石燃料的燃烧： S+O2（点燃）?SO2 SO2+H2O?H2SO3（亚硫酸） 2H2SO3+O2?2H2SO4（硫酸） (3)氮的氧化物溶于水形成酸：雷雨闪电时，大气中常有少量的二氧化氮产生。 N2＋O2（闪电）=2NO 2NO+O2＝2NO2 3NO2+H2O=2HNO3（硝酸）+NO (4)酸雨与大理石反应： CaCO3+H2SO3＝CaSO3+H2O+CO2? CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2 (5)此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨 [] 1.城市大气污染严重程度的季节变化和昼夜变化规律，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。 2. 此外，城市云量增多的结果，使城区日照时数和太阳辐射量均有减少。城市 中烟尘粒子增多的结果，使大气透明度变差，所以有人称城市为“烟霾岛”或“混浊岛”。 烟尘大量削弱太阳光中的紫外线部分(在太阳高度较低时甚至可减少30％一50％)，这 对城市居民的身体健康也是不利的。 3.酸雨可导致土壤酸化。我国南方土壤本来多呈酸性，再经酸雨冲刷，加速了酸 化过程；我国北方土壤呈碱性，对酸雨有较强缓冲能力，一时半时酸化不了。土壤中 含有大量铝的氢氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释 放大量铝离子，形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝，会中毒， 甚至死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫脊 化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产。 4.酸雨能使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化水泥溶解，出现 Xiangsheng.taobao.com 空洞和裂缝，导致强度降低，从而建筑物损坏。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。 [] 近日，一则关于“近日不要淋雨”的提醒流传于网上。该提醒宣称由于冰岛火山灰 含大量硫化物，会形成酸雨，淋到酸雨易患上皮肤癌。对此，复旦大学环境系常务副 主任、环境专家陈建民教授辟谣，他说：“现有的科学研究表明，火山灰与酸雨并无直 接关系。” 陈建民解释道：火山灰是火山喷发出来进入大气的细颗粒物，主要为岩石、 矿物成分，也就是硅铝酸盐成分为主，与酸雨没有任何关系。酸雨是指pH值小于5.6 的降水，主要是人类活动排放的酸性气体如二氧化硫、氮氧化物，在大气中化学转化 形成硫酸、硝酸，通过降雨、下雪等湿沉降到达近地面，与火山灰没有关系。相反， 火山灰反而吸收酸性气体，不易形成酸雨。当然，火山灰释放到大气中会产生硫化物， 但对形成危害到人类健康的酸雨可能性很小。