简介
酸性降水acidic precipitation是指通过降水(或雨、雪、雰等)将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。酸雨是最常见的一种酸性降水。通常将未受污染的大气水pH的背景值5.6作为判断酸雨的界限,如降雨的pH值小于5.6则称为酸雨。进人大气中的二氧化硫及二氧化氢经氧化后溶于水形成硫酸、硝酸或亚硝酸,这是造成降水pH值降低的主要原因。1
成因酸雨形成的化学反应过程:
(1) 酸雨多成于化石燃料的燃烧:
酸雨的工业排放源
含有硫的煤燃烧生成二氧化硫
S+O2=点燃=SO2
二氧化硫和水作用生成亚硫酸
SO2+H2O=H2SO3
亚硫酸在空气中可氧化成硫酸
2H2SO3+O2→2H2SO4
(2)氮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。
闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮
酸雨
N2+O2=放电=2NO
一氧化氮结构上不稳定,空气中氧化成二氧化氮
2NO+O2=2NO2
二氧化氮和水作用生成硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO
(3)酸雨与大理石反应:
CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑
CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
(4)此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨,例如氟化氢,氟气,氯气,硫化氢等其他酸性气体。2
分布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、拉萨、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:
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。
全球三大酸雨区是:西欧、北美、东南亚。2
危害酸雨可导致土壤酸化。
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;在酸雨的作用下,土壤中的营养元素钾、钠、钙、镁会流失出来,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。改变土壤结构,导致土壤贫瘠化,影响植物正常发育。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;
酸雨还能诱发植物病虫害,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。
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,出现空洞和裂缝,导致强度降低,从而损坏建筑物。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。
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。 酸雨危害是多方面的,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、支气管哮喘发病率增加,同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。
十多年来,由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日渐增多,酸雨的问题越来越突出。中国已是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。 我国酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西,以及沿海的福建、广东等省。在华北,很少观测到酸雨沉降,其原因可能是北方的降水量少,空气湿度低,土壤酸度低。2
防治措施1.开发新能源,如氢能,太阳能,水能,潮汐能,地热能等。
2.使用燃煤脱硫技术,减少二氧化硫排放。
3.工业生产排放气体处理后再排放。
4.少开车,多乘坐公共交通工具出行。
5.使用天然气等较清洁能源,少用煤