环境化学课件

酸性降水：通过降水将大气中的酸性物质迁移到地面的过程，是一种酸沉降过程。

酸沉降(aciddeposition)：酸性物质迁移到地表的过程，通过干、湿沉降两种途径实现。干沉降(drydeposition)：随气流的对流和扩散作用，被土壤、水体和植被等吸附去除。湿沉降(wetdeposition)：通过降水落到地面（酸雨acidrain）。七、酸性降水1、酸雨的研究概况50年代：英国R.A.Smith最早观察到酸性降雨。1972年：发表了第一篇有关北美酸雨的论文《穿越国界的大气污染：大气和降水中的硫对环境的影响》。1982年：召开了“国际环境酸化会议”，标志酸雨污染成为世界重要的环境问题之一。

80年代：除北美、欧洲以外，东北亚（日本、韩国和中国的酸雨区）成为世界第三大酸雨区。

本世纪：世界酸雨污染范围日益扩大，几乎整个欧洲地区都在降酸雨。

1、酸雨的研究概况50年代：英国R.A.Smith最早观察到酸性降雨。1972年：发表了第一篇有关北美酸雨的论文《穿越国界的大气污染：大气和降水中的硫对环境的影响》。1982年：召开了“国际环境酸化会议”，标志酸雨污染成为世界重要的环境问题之一。

80年代：除北美、欧洲以外，东北亚（日本、韩国和中国的酸雨区）成为世界第三大酸雨区。

本世纪：世界酸雨污染范围日益扩大，几乎整个欧洲地区都在降酸雨。

中国的酸雨情况80年代：主要发生在西南地区。90年代中期：发展到长江以南、青藏高原altiplano以及四川盆地basin等地区，年均降水pH<5.6的区域占全国面积的40%左右

。主要致酸物质是硫酸盐，降水中SO42-的含量普遍都很高。我国年降水量和主要酸雨区2、降水的酸度天然降雨：pH值为6－7左右（偏酸性）

CO2（g，25℃）＋H2O

H＋＋HCO3天然降水的微弱酸性：溶解土壤的养分，供生物吸收，有利于人类环境。酸雨的危害harm

使土壤贫瘠化leanness：抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗eluviate与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素；损害农作物和林木生长：使土壤变酸，伤害植物的新生芽叶，干扰光合作用photosynthesis，影响其发育生长；污染饮用水源：使河流、湖泊等地表水酸化，使流域土壤和水体底泥中的金属(例如铝)可被溶解进入水中；危害渔业生产，毒害鱼类：pH值小于4.8时鱼类消失；腐蚀建筑材料：腐蚀建筑材料、腐蚀建筑物、金属结构、油漆、工厂设备和名胜showplace古迹ahistoricspot(site)等。危害人类健康、造成经济损失：对于农业生产的危害，不仅是经济问题，还直接威胁13亿人口的吃饭问题。3、酸雨的形成

雨除过程(rainout)和雨刷过程(rainwash)

云滴和雨滴的形成：在自由大气里，0.l－l0

m的凝结核造成水蒸气的凝结，通过碰并和聚结过程进一步生长。雨除过程（云内清除）：在云的内部发生化学反应的过程。雨刷过程（云下清除）：在雨滴下降过程中将空气中的气体和颗粒物质带至地表，以及在雨滴内部发生化学反应的过程。

酸雨的成分

含有多种无机酸和有机酸，H2SO4和HNO390%以上。国外酸雨:H2SO4比HNO3多一倍以上。我国:H2SO4含量高，主要是硫酸型酸雨。硫酸和硝酸转化过程：(1)SO2和NOx在气相中氧化成H2SO4和HNO3以颗粒或气体的形式进入液相；(2)SO2和NOx溶入液相后，在液相中被氧化成SO42–和NO3–；(3)SO2和NOx在气液界面发生化学反应转化为SO42–和NO3–。4、酸雨的化学组成（离子成分）

降水中的主要离子：阳离子——H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+阴离子——SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-阴、阳离子基本平衡：pH降低，形成酸雨[H+]增高含量增加酸雨中的关键离子组分：阴离子总量中，SO42-占绝对优势；阳离子总量中，H+、Ca2+、NH4+占80%以上。地点Σ(Ca2++NH4++K+)Σ(SO42-+NO3-)非酸雨(1981，北京和天津城区数据平均值)419.6335.2酸雨(1980，重庆元局和贵阳喷水池数据平均值)209.6329.5非酸雨(瑞典)8.743.32酸雨(瑞典)4.393.26降水中离子浓度比较

SO42-、Ca2+、NH4+5、影响酸雨形成的因素

大气中的氨

：氨是大气中唯一的常见气态碱；具有水溶性，能产生中和作用而降低酸度。大气中氨主要来自有机物的分解和农田施用的氮肥的挥发。颗粒物的酸度及其缓冲能力：两方面作用：一是催化金属促使SO2氧化成酸，二是对酸起中和作用。

颗粒物主要来源于燃煤和风沙扬尘。酸性污染物的排放（当地的污染程度和治理情况，是否脱硫处理等）及其转化条件（当地的温湿度等）和天气形势（气象条件和地形）的影响。二氧化硫硫酸硝酸硫酸盐硝酸盐水溶性粒子空气酸化物排放源污染物排出酸化干性沉降影响湿性沉降影响区域土壤/植被人体健康建筑物设施地表水排放输送转化沉降云下过程云内过程蒸发水的蒸发降水云水（水溶液）云沙漠风输送Ca2+pH>8中和pH东亚大陆西北风酸雨減少黄沙上升气流凝结来自沙漠的沙尘对酸雨分布的影响机理示意如图SO2H2SvolcanoesindustrySO2CS2SO42-OCEAN1.3x1021gSt=107yearsdepositionrunoffSO42-planktonCOSDMSmicrobesventsFeS2upliftATMOSPHERE2.8x1012gSt=1weekSEDIMENTS7x1021gSt=108yearsTHEGLOBALSULFURCYCLE八、大气颗粒物气溶胶aerosol体系:大气是由各种固体或液体微粒均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散disperse体系。

分散体系：溶液、胶体colloid和粗分散系统。气溶胶，固溶胶sol和液溶胶。大气环境是一个气溶胶系统，习惯上称为颗粒物（Particulatematter）。

大气颗粒物是大气的一个组分。大气颗粒物参与大气降水过程。在清洁大气中，大气颗粒物很少而且无毒；在污染大气中，大气颗粒物也属于一种污染，并且其中大部分有毒。大气颗粒物是大气中一些污染物的载体carrier或反应床reactionbed。1、大气颗粒物的分类（按照物态state及形成机制mechanism分类）粉尘（微尘、Dust）：固体；风吹扬尘，风沙。烟（烟气，Fume）：固体；熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐。灰（Ash）：固体；煤、木材燃烧产生的硅酸盐颗粒，煤粉燃烧产生的飞灰。雾（Fog）：液体；水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶，水平视程小于1km。霭（Mist）：液体；称为轻雾，水平视程在1~2km之内，大气呈灰色。霾（Haze）：固体；水平视程小于2km，使大气混浊呈浅蓝色或微黄色。烟尘（熏烟，Smoke）：固体与液体；含碳物质（如煤炭）燃烧时产生的固体碳粒、水、焦油tar状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合物，如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟尘。烟雾（Smog）：固体；泛指各种妨碍视程(能见度低于2km)的大气污染现象。2、颗粒物的粒度分布和表面性质颗粒物的粒度分布：颗粒物粒子粒径（颗粒物的直径）的大小。空气动力学直径（Dp）：与所研究的粒子具有相同终端降落速度的、密度为1的球体直径。式中Dg――几何直径；

ρp――忽略了浮力效应的粒密度；

ρ0――参考密度（ρ0＝1g/cm3）；K――形状系数，当粒子为球状时，K＝1.0。1）对于球状粒子，ρp对Dp是有影响的。2）当ρp较大时，Dp比Dg大，二者之间存在差值因子。3）由于大多数大气粒子满足ρp≤10，因此差值因子必定小于3。

大气颗粒物按粒径大小分类：飘尘（Airborneparticle）：长期飘泊在大气中颗粒直径小于10

m的悬浮物称为飘尘，。降尘（Dustfall）：大于l0

m的微粒由于自身的重力作用而很快沉降下来的这部分微粒称为降尘。总悬浮颗粒物（TSP）：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集的颗粒物的总质量，称为总悬浮颗粒物。粒径多在100μm以下，尤以10μm以下的为多。是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。可吸入粒子：易于通过呼吸过程respiration而进入呼吸道aspiratory的粒子。大气颗粒物的三个模态

：爱根Aitken核模、积聚模和粗粒子模。核模型：粒度：0.005~0.05

m。主要来源：燃烧过程所产生的一次颗粒物，或者由蒸汽凝结和光化学反应使气体经过成核作用而形成的颗粒。去除过程：易于相互碰撞凝结成大粒子而转入积聚模；或者在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸收而去除。积聚accumulatingorgathering模型：粒径：0.05~2

m。主要来源：由核模型颗粒凝聚或通过蒸汽凝结气而长大形成。去除：它们在大气中不易由扩散或碰撞而去除。粗粒模：粒径：大于2

m。主要来源：由机械粉碎过程形成的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等形成，也称为粗粒子。去除：主要靠干沉降和湿沉降过程而去除。爱根核模和积聚模这两种颗粒物合称为细粒子(小于2

m)

。化学组分的区别：细颗粒（核模和积聚模）主要为SO42-、NH4+、NO3-、Pb和碳；粗颗粒为Fe、Ca、Si、Na、Cl、Al等。细粒子与粗粒子之间一般不会相互转化。城市大气中颗粒物的分布多数属双模型，即积聚模和粗粒模。大气颗粒物的表面性质：成核nucle