天堂来的眼泪——酸雨

1、天堂来的眼泪酸雨一、酸雨概念二、形成来源三、分布区域四、酸雨危害五、防护治理一、酸雨概念1、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。1872年，英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水成份，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。 下酸雨的情景2、什么是酸雨？ 广义上的酸雨（acid rain）是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。我们都知道，蒸馏水是中性的，没有味道。柠檬汁，

2、橙汁有酸味；醋的酸味较大，但它们都是弱酸。小苏打水有略涩的碱味；而苛性钠水就涩涩的，碱味较大；苛性钠（氢氧化钠）是碱；小苏打（碳酸氢钠）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。酸性越大，pH越低；碱性越大，pH越高。纯水（蒸馏水）的pH为7；未被污染的雨雪是中性的，pH近于7；当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；在高空高山(如峨眉山)上弥漫的雾，pH小于5.65时叫酸雾。检验水的酸碱度一般可

3、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）。 酸雨正式的名称是为酸性沉降，它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者，后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。由于酸雨给地球生态环境和人类社会经济带来了严重的影响和破坏，所以酸雨又被称为“空中死神”或“空中恶魔”。3、酸雨类型 酸雨中的阴离子主要是硝酸根和硫酸根离子，根据两者在酸雨样品中的浓度可以判定降水的主要影响因素是二氧化硫还是氮氧化物。二氧化硫主要是来自于矿物燃料（如煤）的燃烧，氮氧化物主要是

4、来自于汽车尾气等污染源。相关的文献中，通过硫酸根和硝酸根离子的浓度比值将酸雨的类型分为三类，如下： （1）硫酸型或燃煤型：硫酸根/硝酸根3 （2）混合型：0.5硫酸根/硝酸根=3 （3）硝酸型或燃油型：硫酸根/硝酸根=0.5。 二、形成来源 酸雨是工业高度发展而出现的副产物，人口剧增和城市化的发展，煤、石油、天然气等化石燃料的消耗量日益加，这些化石燃料燃烧过程中产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨。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，少为硝酸雨，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重

5、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。酸雨形成机制图酸雨排放源1、天然排放源 （1）海洋：海洋雾沫，它们会夹带一些硫酸到空中 （2）生物：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，继而转化为二氧化硫 （3）火山爆发：喷出可观量的二氧化硫气体 （4）森林火灾：雷电和干热引起的森林火灾也是一种天然硫氧化物排放源,因为树木也含有微量硫。 （5）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一氧化氮,继而在对流层中被氧化为二氧化氮 N2+O2=放电=2NO 2NO+O2=2NO2 氮氧化物即为一氧化氮和

6、二氧化氮之和，与空气中的水蒸气反映生 成硝酸。 （6）细菌分解： 既使是未施过肥的土壤也含有微量的硝酸盐，土壤硝酸盐在土壤细菌的帮助下可分解出一氧化氮，二氧化氮和氮气等气体。 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。煤中含有硫，燃烧过程中生成大量二氧化硫，此外煤燃烧过程中

7、的高温使空气中的氮气和氧气化合为一氧化氮，继而转化为二氧化氮，造成酸雨。 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，氮气变成二氧化氮。不同的车型,尾气中氮氧化物的浓度有多有少，机械性能较差的或使用寿命已较长的发动机尾气中的氮氧化物浓度要高。汽车停在十字路口,不熄火等待通过时，要比正常行车尾气中的氮氧化物浓度要高。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。 三、分布状况1、酸雨率 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，

8、 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。 2、酸雨区 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%

9、，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，我国四大酸雨区分别为： 1.西南酸雨区：是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。以四的宜宾、南充、贵州的遵义和重庆市为中心； 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。其中以长沙、怀化、赣州、南昌为代表的湖南和江西省是华中酸雨区酸雨污染最严重的区域，其中心区年降酸雨频率高

10、达90，几乎到了逢雨必酸的程度； 3.华东沿海酸雨区：分布范围较广，覆盖江苏省南部、浙江全省、福建沿海地区和上海，高酸雨频率(80)和高酸度降水(pH4.5)的城市比例仅次于华中酸雨区。 4.华南酸雨区：主要分 布在以珠江三角洲为中心的广东东南部和广西东部；酸雨区分布图 目前，我国酸雨正呈蔓延之势，研究表明，我国pH 5.6的降水面积约占全国国土总面积(960万km )的40，pH叶茎。酸雨对陆生生态系统的危害 酸雨下得多，蔬菜起洞洞 酸雨对人类健康会产生直接或间接的影响。首先，酸雨中含有多种致病致癌因素，能破坏人体皮肤、粘膜和肺部组织，诱发哮喘等多种呼吸道疾病和癌症，降低儿童的免疫能力。其次

11、，酸雨还会对人体健康产生间接影响。在酸沉降作用下，土壤和饮用水水源被污染；其中一些有毒的重金属会在鱼类机体中沉积，人类因食用而受害。据统计，欧洲一些国家每年因酸雨导致老人和儿童死亡的病例达千余人。酸雨对人体健康的危害 酸雨地区的混凝土桥梁、大坝和道路以及高压线钢架、电视塔等土木建筑基础设施都是直接暴露在大气中，遭受酸雨腐蚀的。酸雨与这些基础设施的构筑材料发生化学的或电化学的反应，造成诸如金属的锈蚀、水泥混凝土的剥蚀疏松、矿物岩石表面的粉化侵蚀以及塑料、涂料侵蚀等。酸雨对建筑物和材料的危害 绝大多数材料都是暴露在大气环境中的，大气腐蚀是一种材料(这种材料可以是一种金属的、石灰石的、玻璃的、聚合物

12、或有涂层的材料)与周围的大气环境相互作用的结果。降雨作为影响大气腐蚀的重要影响因子，不仅在降雨过程中对材料具有冲刷作用，其在材料表面的沉积物也会对材料造成腐蚀。尤其近年来，随着大气环境的恶化，全球许多地区出现了酸性降雨。酸雨不仅破坏生态环境，而且能够大大加速材料的大气腐蚀速度，因此研究雨水酸化情况下材料的腐蚀和酸性降水对生物体的危害显得尤为重要。酸雨对非金属建筑材料的破坏酸雨对非金属建筑材料的破坏 酸雨对非金属建筑材料的破坏 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，发生材料表面变质、失去光泽、材质松散，出现空洞和裂缝，导致强度降低，最终引起构件破坏，这就是混凝土酸蚀作用

13、。更严重的使混凝土大量剥落，钢筋裸露与锈蚀。 最近在建筑物中出现的“酸雨冰溜溜”，又是酸雨危害的一件新事物。混凝土因酸雨而溶解，然后在下滴过程中水分蒸发而硫酸钙等固体成分留了下来，形成类似石灰岩溶洞中的石钟乳。而下滴到地面上的硫酸钙留下来则形成“石笋”。之所以叫“冰溜溜”，是因为这种石钟乳很像冬季中从屋檐上流下来的冷水，在流动过程中逐渐结冰,形成下垂的“冰溜溜”。日本许多城市立交桥下和建筑物中都有这种酸雨冰溜溜。酸雨对金属类建筑材料的破坏酸雨对金属类建筑材料的破坏 研究表明，暴露在室外的钢结构建筑物，受酸雾的影响，腐蚀速率为0.20.4 mma，若直接受酸雨浇淋其腐蚀速率将1 mma，明显高于

14、无污染地区。如重庆市嘉陵江大桥腐蚀速度为0.16 mma，远超过瑞典的斯德哥尔摩大桥(腐蚀速度0.03 mma)，嘉陵江大桥每年防锈维护费用是南京长江大桥的1.4倍，但其钢梁长度仅是南京长江大桥的四分之一。南京的室外古青铜天文仪器近年来的腐蚀速度上升为0.4 mm100a，远远超过无污染大气时的0.1 mm100a的腐蚀速度。在重庆、四川、贵州等地，电 视铁塔、路灯电杆、汽车铁壳、输电铁架等受酸雨的损失费用明显高于其他地区。对于碳钢、Al、Zn、cu等4种材料来说，酸雨环境下的腐蚀速率明显高于非酸雨地区。对不同牌号的金属而言，酸雨地区相比其它非酸雨地区，其腐蚀破坏的严重程度也是不一样的，酸雨区

15、Al的破坏性较非酸雨区高l320倍，Cu高出34倍，黑色金属高出23倍。酸雨地区保护性涂酸雨地区保护性涂( (镀镀) )层的腐蚀层的腐蚀 汽车、摩托车、自行车、火车、电器以及许多的机械设备、电力和通信设备、基础工程建设设施和厂房建筑等，无不通过涂覆金属、非金属或有机涂层进行保护，一方面是提供漂亮外观，更主要是防止金属的腐蚀生锈。 在调查中发现，酸雨对这些保护层，特别是金属性保护层的破坏是非常快的。比如，在非酸雨环境下耐蚀性一般的电镀CuNiCr产品件，保护寿命可维持2年以上，而采用厚Ni层微孔镀Cr层的耐蚀体系或双Ni微孔Cr体系可保持510年。萧以德等试验发现在江津地区酸雨环境下，即使采用耐

16、蚀的双Ni微孔Cr体系，仅使用1年就出现较严重锈蚀。就油漆类的防腐涂装而言，酸雨对漆膜的光泽颜色、粉化的破坏也较快，对普通油漆而言，使用12年，即出现明显失光和变色，3年后出现明显粉化缺陷。马鸣图等研究了重庆市公共汽车的腐蚀情况。重庆市公共汽车因环境腐蚀造成的每年涂装、2年换顶、4年进行面板和车顶更换、车身骨架维护的损失费总计达6147万元，平均每年1536.8万元，损失十分惊人。酸雨对文物古迹的破坏 国子监遭殃 中国北京国子监街孔庙内的“进士题名碑林”(共198块)距今已有700年历史，上面共镑刻了元、明、清三代51624名中第进士的姓名、籍贯和名次，是研究中国古代科举考试制度的珍贵实物资料

17、，已被列为国家级文物重点保护单位。近年来，许多石碑表面因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象，具有珍贵历史价值的石碑已变得面目皆非。据管理人员介绍，这些石碑主要是最近3年中损坏得比较厉害，所以第198块进士题名碑距今虽只有不到百年的时间，但它的毁损程度也丝毫不亚于其他石碑。实际上，北京其他石质文物，例如，大钟寺的钟刻、故宫汉白玉栏杆和石刻，以及卢沟桥的石狮等，也都不同程度存在着腐蚀或剥落现象。 洞穿珍贵彩色玻璃 在欧洲，镶有中世纪古老彩色玻璃的教堂等建筑超过10万栋。这些彩色玻璃弥足珍贵，在第二次世界大战中曾卸下来疏散开，多数安然无恙。可是却和其他古建筑一样，不能躲过酸雨的侵袭。这些彩色玻璃逐

18、渐失去神秘的光泽，变褐，有的甚至完全褪色。仔细观察玻璃表面，有无数细小的洞。酸雨在小洞中继续和钾、钠、钙发生反应(钙是中世纪生产的玻璃中才有的)。例如和钙发生化学反应后生成石膏。酸雨从内部损害了玻璃。乐山大佛遭酸雨腐蚀 令人震惊的是，南极也观测到了酸雨，而且是比较强的酸雨。例如，中国南极长城站1998年4月曾先后8次观测到酸雨，其中最低pH值只有4.45。长城站的铁质房屋和塔台被锈蚀得成层剥落，有的不得不进行更新。为了减缓腐蚀，每年要刷2-3次油漆。 酸雨袭击南极五、防治治理 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

19、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.酸雨防治的具体

20、对策酸雨防治的具体对策 控制酸化的根本途径是减少或消除酸沉降的污染源，控制酸雨污染最根本的途径是控制二氧化硫和氮氧化合物的排放。由于我国的酸沉降是硫酸型的，因此硫沉降量的控制在我国酸沉降控制中占主导地位。我国政府主要围绕对二氧化硫的控制来进行酸雨的防治。通常二氧化硫的排放控制可在燃料燃烧前、燃烧中和燃烧后进行。 燃烧前的控制 我国现在的主要能源是煤，并且短时期不会改变这种能源结构。在工业化国家应用较广泛的技术包括使用低硫燃料、煤炭加工技术(包括煤炭脱硫、脱灰、型煤技术等)及煤的气化。 燃烧过程控制 洁净煤技术是对燃烧设施进行改造或加入添加剂与目标污染物发生反应。中国洁净煤技术主要由以下几部分组

21、成：煤炭加工技术(包括煤炭脱硫、脱灰、型煤技术等)、煤的高效燃烧技术(包括改进燃烧器结构及燃煤方法等方面)、煤炭转化技术(包括煤炭气化、液化及燃料电池等)，其中煤的高效燃烧技术是核心。据预测，我国二氧化硫的排放量在采用洁净煤技术后可从1995年的23.7 Mt减少到2050年的9.8 Mt，即此技术的削减贡献率为60。 目前我国洁净煤技术的研究和实际应用还处于初级阶段，有很多工作要做，比如型煤技术，我国存在两大问题，一是型煤固硫技术落后，所能达到的固硫率平均只有50左右，远低于美国和日本85的水平，说明我国在这方面还有很大潜力，当前应大力开展固硫剂的筛选研究，提高固硫率。二是型煤化还未普及，使用散煤还很普遍，应加大型煤化推广力度。随着科技的发展，洁净煤技术的发展也越来越快，我国重庆就采用过从日本引进的生物煤球固硫技术并取得了较好的效果。 燃烧后的处理 控制和削减燃煤二氧化硫排放量是酸雨综合防治中最普遍采用的污染控制方法，目前主要是对燃烧过程中排放的烟气进行脱硫处理，以减少燃料燃烧后的二氧化硫的排放。国外成功经验证明烟