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1、酸性降水的标准第1页，本讲稿共15页酸性降水正式的名称是为酸沉降，它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，前者指的是所有酸性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，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。这里主要讨论湿沉降过程。第2页，本讲稿共15页第3页，本讲稿共15页酸雨污染的态势20世纪90年代，我国4个酸雨受害区分别为：以广东、广西、四川盆地和贵州大部分地区为中心的华南、西南酸雨区；以长沙、南昌为中心的华中酸雨区；以厦门、上海为中心的华东沿海酸雨区；以青岛为中心的北方酸雨区。目前，出现酸雨的面积已占中国国土面积的30%。四川、广东、贵州和广西已
2、与北欧及北美并列为世界三大酸雨区。第4页，本讲稿共15页我国降水年平均pH小于5.6的地区主要分布在秦岭淮河以南，秦岭淮河以北仅有个别地区。降水年平均pH小于5.0的地区主要在西南、华南以及东南沿海一带。我国酸雨中主要致酸物是硫化物，江水中SO4-的含量普遍很高。第5页，本讲稿共15页降水的pH 未被污染的大气中，可溶于水且含量比较高的酸性气体是CO2。如果只把CO2作为影响天然降水pH的因素，根据CO2的全球大气体积分数33010-6与纯水的平衡：CO2（g）+H2O CO2H2O；KHCO2H2O H+HCO3-；K1HCO3-H+CO32-；K2 KH-CO2水合平衡常数，即henry常
3、数；K1、K2-分别为二元酸CO2H2O的一级和二级电离常数，第6页，本讲稿共15页它们的表达式为：KH=CO2H2O/pCO2 K1=H+HCO3-/CO2H2O K2=H+CO32-/HCO3-各组分在溶液中的浓度为：CO2H2O=KHpCO2 HCO3-=K1CO2H2O/H+=K1KHpCO2/H+CO32-=K2 HCO3-/H+=K1K2KHpCO2/H+2第7页，本讲稿共15页按电中性原理有 H+=HCO3-+2CO32-+OH-将各离子代入上式，得到H+3-(Kw+K1KHpCO2)H+-2K1K2KHpCO2=0其中pCO2-CO2在大气中得分压；Kw-水的离子积。在一定温度
4、下，Kw、KH、K1、K2、pCO2 都有固定值，并可测得。第8页，本讲稿共15页H+3-(Kw+K1KHpCO2)H+-2K1K2KHpCO2=0解得上式pH=5.6。多年来国际上一直将此值看作未受污染的大气水pH的背景值。pH小于5.6的降雨称为酸雨。第9页，本讲稿共15页降水pH的背景值 近年来通过对降水的多年观测，已经对pH为5.6能否作为酸性降水的界限以及判别人为污染的界限提出异议。因为，实际上大气中除CO2外，还存在着各种酸，碱性气态和气溶胶物质。它们的量虽少，但对降水的pH也有贡献，即未被污染的大气降水的pH不一定正好是5.6。同时，作为对降水pH影响较大的强酸，如硫酸和硝酸，也
5、有其天然产生的来源，因而对降水的pH也有贡献。此外，有些地域大气中碱性尘粒或其他碱性气体，如NH3含量较高，也会使水pH上升。第10页，本讲稿共15页 由于世界各地区自然条件不同，如地质、气象、水文等的差异会造成各地区降水pH的不同。下表中列出世界某些地区降水pH的背景值，从表中发现降水pH均小于或等于5.0。因而认为把5.0作为酸雨pH的界限更符合实际情况。第11页，本讲稿共15页所以对于具体地区的酸雨研究，只能根据该地区降水的pH背景值来进行判断。总结关于酸雨pH=5.6判别标准的争论：（1）在高清洁大气中，除CO2外还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物质，它们通过成云和降水冲刷进人雨水中，降
6、水酸度是各物质综合作用的结果，其pH值不一定是5.6。（2）硝酸和硫酸并不都是来自人为源。生物过程产生的硫化氢、二甲基硫，火山喷发的SO2、海盐中的SO42-等都可进入雨水。单由天然硫化物的存在产生的pH值为4.5-5.6，平均值为5.0。（3）因为空气中碱性物质的中和作用，使得空气中酸性污染严重的地区并不表现出来酸雨，例如中国北部地区。（4）其他离子污染严重的降水并不一定表现强酸性，因为离子的相关性不同。第12页，本讲稿共15页争论的结论全球降水背景值的pH值均小于或等于5.0。实际影响降水pH值的除CO2外，还有SO42-、NO3-、有机酸、尘埃等因素；人为活动以前，降水的性质也有酸性降水
7、，自然界动植物分解、火山爆发都提供酸沉降的来源。降水酸度是降水中各种酸、碱性物质综合作用的结果。用降水背景值划分内陆pH=5.0，海洋pH=4.7为酸雨，可能更符合客观规律。第13页，本讲稿共15页把上述的影响因素考虑到酸雨背景值当中去。同时通过在世界各地区长期取样监测，发现降水pH均小于或等于5.0。因而认为把5.0作为酸雨pH的界限更符合实际情况。第14页，本讲稿共15页酸雨区酸雨区 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5.6，酸雨率（某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数）是0-20%，为非酸雨区；pH在5.3-5.6之间，酸雨率是10-40%，为轻酸雨区；pH在5.0-5.3之间，酸雨率是30-60%，为中度酸雨区；pH在4.7-5.0之间，酸雨率是50-80%，为较重酸雨区；pH小于4.7，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。第15页，本讲稿共15页