酸雨的形成机制

1、酸雨的形成机制·危害及治理措施田海军，一，宋存义Mongolia014030)1内蒙古科技大学包头师范学院资源与环境学院，内蒙古包头014030 ；2 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083的控制目标。指出酸雨对人类的生产和生活产生严重危害，提出不断完善环境法规建设，加acidrain controlobjectivesin different产化进程等治理酸雨的措施。中图分类号 X157文献标识码AAcid Rain Formation Mec-hanism，Hazards and Co-ntrolMeasures蚴珏啪 etal(FacultyofResource目前我

2、国酸雨呈蔓延之势正在不断硫排放量增大，造成了日趋严重的大气在自然气候条件下，包括雨、雪、霜、雾扩大，酸雨区面积已占国土面积的污染。因此，控制二氧化硫排放量以及和露等各种 pH<56 的降水 。30，已成为继欧洲、北美之后的世界酸雨的形成，已成为我国环境污染治理12 形成机制第三大重酸雨 ”。酸雨是跨越国界的全工作的中心内容 3 。为此，笔者总结介随着工业的发展，特别是钢铁和球性灾害，素有“空中死神”之称，已绍酸雨的形成机制、危害，并提出相电力的快速发展，导致自然降落的酸被列为目前人类面临的主要环境问题应的治理措施。( 酸雨肆虐、水危机、土地荒漠化、臭氧层遭破坏、温室效应、水土流失、森林锐

3、1 酸雨的涵义、形成机制及控制指标减、物种灭绝和有毒化学品污染) 之中 。我国经济正快速发展，特别是电11 涵义力和钢铁工业的迅速发展，致使二氧化1872 年，英国化学家史密斯在空气和降雨：化学气候学的开端一书中首次提出“酸雨”这一术语。“酸雨”通常指121 硫酸型酸雨的形成过程雨中含有多种无机酸和有机酸，其中S+O(点燃 )=SO无机酸中的硫酸和硝酸占很大比例。该时期酸雨的形成是一种复杂的大气S02+H2O=H2SO3(亚硫酸 )物理和化学过程。工业生产、民用生活2H2SO 02=2H2SO4(硫酸 )燃烧煤炭排放出来的一氧化硫和二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“成云聚

4、雨”，即水 气吸附在硫酸根、硝酸根等凝结核上，总的化学反应方程式：S+O(点燃 )=SO1 22 硝酸型酸雨的形成过程adjusting energy structure，optimizing发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；在降水过程中，不断合并吸 附其他含酸雨滴和含酸气体，形成体积较大的雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。酸雨的形成过程，可用以下 2 种类型的化学反应来表示网。氮的氧化物溶于水形成酸：(1)NOHNO3(硝酸 )总的化学反应方程式：收稿日期 2012 0512(2)N0 HNO3总的化学反应方程式：由此可见，酸雨中关键性离子组分是S042 一和 NH4+。S042

5、一作为酸指标，主要来源于煤炭燃烧排放的二氧化硫。 从酸雨分布地区的差异和形成原因来看，目前二氧化硫主要是人为造成。有研究表明，我国的酸雨是典型的硫酸型酸雨。13 控制指标1 3 1 降水酸度控制指标降水 pH 是种降水酸度的度量方法。人们通常认为，雨水的“天然” pH 为 5 6，并将该 值作为判断降水是否受到人为污染的标示值 6 。研究表明，酸雨对农作物和森林生态的影响存在阈值。从长江以南的酸雨和酸雨与二氧化硫复合污染对不同敏感性树种在生长期的伤害阈值的模拟结果可看出，即使是敏感性树种，在酸雨与二氧化硫复合污染的条件下，其伤害阈值仍为雨水pH4 5，二氧化硫浓度为2 14mgm。由此 可见，

6、从酸雨对树木伤害的角度分析，将长江以南地区雨水pH 等于或小于5 O看作是酸性降水也是适合的。而长江以北地区，由于植物和土壤多呈碱性，因此，对酸雨更为敏感，酸雨的标准 pH 应定为 5 5。因此，从我国酸雨对农作物的影响来看，以长江为界，长江以南将酸雨定为 pH 小于 5 O，长江以北 地区将酸雨定为pH 小于 5 5 较合适。1 32 硫和氮沉降量控制指标硫和氮的沉降量是重要的酸沉降指标 ，这与人类活动密切相关，控制二氧化硫和二氧化氮排放量就是降低硫和氮干沉降量和湿沉降量。由于我国的酸沉降属于硫酸型，因此，我国酸沉降控制主要是控制硫沉降量。我国地域广阔，各地气候、生态及土壤存在明显差异，不可

7、能规定一个统一的硫沉降量控制指标。为此，引入了临界负荷值概念。所谓临界负荷值，指的是生态系统所能忍受的最大酸性物质沉降量，若实际酸性物质沉降量超过该值，生态系统将逐渐酸化，改变生态系统的整体特性，使生态系统受到损害，破坏原来的生态系统。2 酸雨的危害 2 1 对林业和农业发展的危害酸雨 ( 雾 ) 对林业和农业发展的危害，主要表现在对树木和农作物的破坏方面 8-9 。酸雨 ( 雾 ) 损害阔叶、针叶植 物的表面，降低植株抵抗灾害( 如干旱、疾病、虫害和寒冷) 的能力，抑制其生长和再生长。土壤长期受到酸雨的侵蚀会失去有价值的养分。弱酸性降水可溶解地面土壤中的矿物质，如硫和氮等：酸度过高，会抑制土

8、壤中有机 物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒子结合的钙、镁和钾等营养元素，而土壤中 Ca 什、 Mgz+盐基离子比 K+、Na+对酸雨更为敏感 10-11 ，使土壤趋于贫瘠化。同时，铝的浓度增加，使林木和农作物的养分输送混乱、生长迟缓或完全停止，继而破坏整个森林和农田生态系统，阻碍林业和农业的正常发展。22 对生物生存环境的危害生物生存环境主要包括水生环境和陆生环境。酸雨的沉降可造成水质酸化，水质酸化造成鱼类和其他水生物群落的生存环境发生改变，改变营养物等物质的循环。特别在生物发育过程中，大量有毒有害物质参与了生物循环。酸雨的沉降还使得重金属溶于水体中，并进入食物链，导致物种数量的减少和生产力下

9、降。酸雨对陆地生态系统的危害，主要体现在对土壤和植物的危害。对土壤的危害包括抑制有机物的分解和氮的固定，淋浇土壤中钙、镁和钾等营养元素，造成土壤贫瘠化 z ；酸雨还直接损害植物新生的芽叶，影响其生长发育，导致生态环境的退化。23 对设备、设施及建筑材料的危害 酸雨可腐蚀建筑材料、金属表面 和油漆表面等，特别是以大理石和石 灰石等岩石为材料的历史建筑物和艺 术品。由于岩石中的成分极易与酸雨中的硫酸和硝酸发生反应，并且长期暴露在自然环境中，受酸雨的淋洗频率较高，易受到酸雨的腐蚀和变色。酸雨长期侵润建筑，会腐蚀建筑物的结构，造成建筑物的坍塌。24 对人体健康的的危害酸雨主要通过食物和呼吸等方式危害人

10、体健康。首先，汞、铅等重金属经过食物链进入人体，在人体内滞留积累 ，诱发癌症和老年痴呆症等：其次，干性酸沉降通过呼吸侵入人肺部，诱发肺水肿或直接导致死亡。特别是长期生活在含酸沉降物的环境中，诱使人体产生过多的氧化酶，导致动脉硬化、心肌梗塞等疾病的发生概率增大。3 酸雨的治理措施31 不断完善环境法规建设，加强环保执法力度1990 年 12 月，国务院环境保护委员会第 19次会议上通过了关于控制酸雨发展的意见的决议：1996 年，全国人大批准的国民经济和社会发展九五计划和2010 远景目标纲要以及 国务院关于环境保护的若干问题的决定，都明确提出了酸雨控制区和二氧化硫污染控制区( 简称“二控区”)应对酸雨和二氧化硫污染进行重点治理。因此，各级环保部门应加强环保宣传，严格按照环境保护的法律和法规进行执法，充分发挥法律的作用。酸雨控制区二氧化硫排放负荷按行业统计主要集中在电力、冶金和化工建材等行业，其中，电力行业的二氧化硫排放负荷最大。因此，应加快制订电力行业的二氧化硫排放总量控制计划，在“二控区”与大中城市禁止新建火电厂；化工 、冶金等行业应着重生产的全过程监控，对工艺落后的小企业坚决关、停、并、转，执法必严，违法必究。 3 2 调整能源结构，优化能源质量我国的能源结构仍然是以煤炭为主。煤炭燃烧排放大量的二氧化硫，造成了我国酸雨属于硫酸型酸雨，因