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1、酸酸雨雨酸雨酸雨酸雨的形成酸雨的形成酸雨的分布酸雨的分布酸雨的危害酸雨的危害酸雨与环境酸雨与环境酸雨的监测酸雨的监测酸雨的控制酸雨的控制酸雨的发现酸雨的发现近代工业革命，从蒸气机开始，锅炉烧煤近代工业革命，从蒸气机开始，锅炉烧煤,产生蒸汽产生蒸汽,推动机推动机器；而后火力电厂星罗齐布器；而后火力电厂星罗齐布,燃煤数量日益猛增。遗憾地是，燃煤数量日益猛增。遗憾地是，煤含杂质硫，约百分之一，在燃烧中将排放酸性气体煤含杂质硫，约百分之一，在燃烧中将排放酸性气体SO2；燃燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气
2、体氮气化合，也排放酸性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷，它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨；这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、溶解，雨成为了酸雨；这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成份，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呈酸性。于是史密斯首先在他的著作空气和降雨：化学气候
3、空气和降雨：化学气候学的开端学的开端中提出中提出“酸雨酸雨”一专有名词。一专有名词。未被污染的雨雪是中未被污染的雨雪是中性的，性的，pH值近于值近于7；当它为大气中二氧化当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性，碳饱和时，略呈酸性，pH值为值为5.65。被大气。被大气中存在的酸性气体污中存在的酸性气体污染染,pH值小于值小于5.65的的雨叫酸雨；雨叫酸雨；pH值小值小于于5.65的雪叫酸雪；的雪叫酸雪；在高空或高山在高空或高山(如峨如峨眉山眉山)上弥漫的雾上弥漫的雾,pH值小于值小于5.65时叫酸雾。时叫酸雾。什么是酸雨什么是酸雨?什么是酸雨区什么是酸雨区?某地收集到酸雨样品某地收集到酸雨样品,还
4、不能算是酸雨区还不能算是酸雨区,因因为一年可有数十场雨为一年可有数十场雨,某场雨可能是酸雨某场雨可能是酸雨,某场雨某场雨可能不是酸雨可能不是酸雨,所以要看年均值。目前我国定义所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中酸雨区的科学标准尚在讨论之中,但一般认为但一般认为:年年均降水均降水pH值高于值高于5.65,酸雨率是酸雨率是0-20%,为非酸雨为非酸雨区区;pH值在值在5.30-5.60之间之间,酸雨率是酸雨率是10-40%,为为轻酸雨区轻酸雨区;pH值在值在5.00-5.30之间之间,酸雨率是酸雨率是30-60%,为中度酸雨区为中度酸雨区;pH值在值在4.70-5.00之间之间
5、,酸雨酸雨率是率是50-80%,为较重酸雨区为较重酸雨区;pH值小于值小于4.70,酸雨酸雨率是率是70-100%,为重酸雨区。这就是所谓的五级标为重酸雨区。这就是所谓的五级标准。准。空中的酸碱物质与空中的酸碱物质与酸雨酸雨现代工业、农业和交通排放更大量，种类更现代工业、农业和交通排放更大量，种类更多的污染物多的污染物(包括酸碱性物质包括酸碱性物质),且与尘埃一起升且与尘埃一起升到高空到高空,通过扩散、迁移、转化而后重力沉降到通过扩散、迁移、转化而后重力沉降到地面，或经雨雪冲刷到达地面。酸性物质可破坏地面，或经雨雪冲刷到达地面。酸性物质可破坏植被植被,酸化土壤酸化土壤,酸化水域，造成水生和陆地
6、生态酸化水域，造成水生和陆地生态失衡，加速岩石风化和金属腐蚀失衡，加速岩石风化和金属腐蚀自然活动和人类活动向大气排放若干物质形成酸自然活动和人类活动向大气排放若干物质形成酸雨；其中有的物质是中性的雨；其中有的物质是中性的,如风吹浪沫漂向空中的如风吹浪沫漂向空中的海盐海盐,NaCl,KCl等；有的物质是酸性的，如等；有的物质是酸性的，如SOx和和NOx及酸性尘埃及酸性尘埃(火山灰火山灰)等；有的是碱性的，如等；有的是碱性的，如NH3及来自风扫沙漠和碱性土壤扬起的颗粒；有的及来自风扫沙漠和碱性土壤扬起的颗粒；有的本身并无酸碱性本身并无酸碱性,但在酸碱物质的的迁移转化中可起但在酸碱物质的的迁移转化中
7、可起催化作用，如催化作用，如CO和臭氧；降水的和臭氧；降水的pH值是它们在雨值是它们在雨水冲刷过程中相互作用和彼此中和的结果。水冲刷过程中相互作用和彼此中和的结果。酸性物质酸性物质SOx的天然排放的天然排放酸性物质酸性物质SOx有四类天有四类天然排放源：海洋雾沫然排放源：海洋雾沫,它们它们会夹带一些硫酸到空中；会夹带一些硫酸到空中；土壤中某些机体，如动物土壤中某些机体，如动物死尸和植物败叶在细菌作死尸和植物败叶在细菌作用下可分解某些硫化物，用下可分解某些硫化物，继而转化为继而转化为SOx；火山爆火山爆发发,也将喷出可观量的也将喷出可观量的SOx气体；雷电和干热引起的气体；雷电和干热引起的森林火
8、灾也是一种天然森林火灾也是一种天然SOx排放源排放源,因为树木也含因为树木也含有微量硫。有微量硫。化石燃料与酸雨化石燃料与酸雨酸性物质酸性物质SOx，NOx排放人工源排放人工源之一，是煤、石油和天然气等化石之一，是煤、石油和天然气等化石燃料燃烧，无论是煤，或石油，或燃料燃烧，无论是煤，或石油，或天然气都是在地下埋藏多少亿年，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由古代的动植物化石转化而来,故称故称做化石燃料。科学家粗略估计，做化石燃料。科学家粗略估计，1990年我国化石燃料约消耗近年我国化石燃料约消耗近700百百万吨；仅占世界消耗总量的万吨；仅占世界消耗总量的12%,人人均相
9、比并不惊人；但是我国近几十均相比并不惊人；但是我国近几十年来年来,化石燃料消耗的增加速度化石燃料消耗的增加速度,实实在太快在太快,1950年至年至1990年的四十年间年的四十年间,增加了增加了30倍。不能不引起足够重视。倍。不能不引起足够重视。工业过程工业过程与酸雨与酸雨酸性物质酸性物质SOx,NOx排放人工源之二排放人工源之二是工业过程是工业过程,如金属冶炼：某些有色金如金属冶炼：某些有色金属的矿石是硫化物属的矿石是硫化物,铜铜,铅铅,锌便是如此锌便是如此,将铜将铜,铅铅,锌硫化物矿石还原为金属过锌硫化物矿石还原为金属过程中将逸出大量程中将逸出大量SOx气体气体,部分回收为部分回收为硫酸硫酸
10、,部分进入大气。再如化工生产，部分进入大气。再如化工生产，特别是硫酸生产和硝酸生产可分别跑特别是硫酸生产和硝酸生产可分别跑冒滴漏可观量冒滴漏可观量SOx和和NOx,由于由于NO2带带有淡棕的黄色，因此有淡棕的黄色，因此,工厂尾气所排出工厂尾气所排出的带有的带有NOx的废气象一条的废气象一条“黄龙黄龙”,在空中飘荡，控制和消除在空中飘荡，控制和消除“黄龙黄龙”被被称做称做“灭黄龙工程灭黄龙工程”。再如石油炼制。再如石油炼制等等,也能产生一定量的也能产生一定量的SOx和和NOx。它它们集中在某些工业城市中，也比较容们集中在某些工业城市中，也比较容易得到控制。易得到控制。土法炼硫土法炼硫,炼出了赤地
11、千里炼出了赤地千里80年代初期年代初期,云南某地区乡镇企业起步云南某地区乡镇企业起步,片面追片面追求利润求利润,实施实施土法炼硫土法炼硫,工艺陈旧落后工艺陈旧落后,硫的回收硫的回收率仅达率仅达30%。其余的硫都燃烧成为。其余的硫都燃烧成为SO2,迷漫于大迷漫于大气之中气之中,加之云南气候湿润，有人曾收集检测到每加之云南气候湿润，有人曾收集检测到每场降雨都是酸雨场降雨都是酸雨,pH值可达到值可达到3.2-3.8。其后果是。其后果是生产区周围生产区周围,树上看不到昆虫树上看不到昆虫,地下找不到蚂蚁地下找不到蚂蚁,天上望不到飞鸟天上望不到飞鸟,1500亩良田寸草不长亩良田寸草不长,一片荒凉一片荒凉的
12、灾区景象。的灾区景象。1993年采取了一系列治理措施年采取了一系列治理措施,问题问题已得到缓解。已得到缓解。某硫酸厂年产某硫酸厂年产10万吨硫酸万吨硫酸,通过废气向通过废气向大气排放大气排放SO23750吨。厂区两平方公里范围吨。厂区两平方公里范围被严重污染被严重污染,形成局地酸雨。厂区降水形成局地酸雨。厂区降水pH值值的最低值达到的最低值达到3.63;平均平均pH值为值为4.41;为重酸为重酸雨区。雨区。硫酸厂周围的酸雨区硫酸厂周围的酸雨区交通运输与酸雨交通运输与酸雨酸性物质酸性物质SOx、NOx排放人工源之三是交通运输排放人工源之三是交通运输,如如汽车尾气。在发动机内汽车尾气。在发动机内,
13、活塞频繁打出火花，象天空活塞频繁打出火花，象天空中闪电中闪电,N2变成变成NOx。不同的车型不同的车型,尾气中尾气中NOx的浓度的浓度有多有少，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机尾气中的NOx浓度要高。汽车停在十字路口浓度要高。汽车停在十字路口,不息不息火等待通过时火等待通过时,要比正常行车尾气中的要比正常行车尾气中的NOx浓度要高。浓度要高。近年来近年来,我国各种汽车数量猛增我国各种汽车数量猛增,它的尾气对酸雨的贡它的尾气对酸雨的贡献正在逐年上升献正在逐年上升,不能掉以轻心。人们常说车祸猛于不能掉以轻心。人们常说车祸猛于虎虎,因为车
14、祸看得见摸得着因为车祸看得见摸得着,血肉模糊血肉模糊,容易引起震动；容易引起震动；污染是无形的污染是无形的,影响短时间看不出来影响短时间看不出来,容易被人忽视。容易被人忽视。黑雨黑雨1994年重庆及其郊区下了数年重庆及其郊区下了数场黑雨场黑雨,色如墨汁色如墨汁,且有强酸且有强酸性。人们发生了恐慌，纷纷性。人们发生了恐慌，纷纷询问地区环保部门，欲知其询问地区环保部门，欲知其详。经化学分析详。经化学分析,黑色物是煤黑色物是煤屑，原来在锅炉内化石燃料屑，原来在锅炉内化石燃料未能燃烧充分未能燃烧充分,析出一些细的析出一些细的碳粒，也通过烟囱排向高空。碳粒，也通过烟囱排向高空。酸性物主要是硫酸根酸性物主
15、要是硫酸根,来自煤来自煤中燃烧的杂质硫。结论是：中燃烧的杂质硫。结论是：黑雨就是强酸性雨；也可以黑雨就是强酸性雨；也可以说是酸雨发展到某种极端情说是酸雨发展到某种极端情况。况。黑雪黑雪无独有偶无独有偶,1991年我国喜马拉雅山区年我国喜马拉雅山区,下了数下了数场场“黑雪黑雪”。它来自于中东战争。它来自于中东战争,伊拉克军队伊拉克军队从科威特撤退时从科威特撤退时,放了一把大火放了一把大火,主要油气井火主要油气井火光冲天光冲天,喷出浓浓的黑烟喷出浓浓的黑烟,夹杂令人窒息夹杂令人窒息SOx和和NOx气味气味,直向高空，随风漂向东方直向高空，随风漂向东方,遇到喜马遇到喜马拉雅高山拉雅高山,难以跨越难以
16、跨越,随雪落下随雪落下,成为有酸性的成为有酸性的黑雪。人迹罕至的世界屋脊也未能逃出黑雪。人迹罕至的世界屋脊也未能逃出“空中空中死神死神”的灾难。的灾难。酸酸雾雾其实其实,酸雾不止高空有酸雾不止高空有,大气污染严重的城市的临大气污染严重的城市的临近地面也有。重庆是我国有名的雾都近地面也有。重庆是我国有名的雾都,每年大雾日数居每年大雾日数居各大中城市之冠各大中城市之冠;蒙胧而飘渺的雾是重庆久富盛名的景蒙胧而飘渺的雾是重庆久富盛名的景观之一。重庆又是严重酸雨污染的城市观之一。重庆又是严重酸雨污染的城市,雾也免不了酸雾也免不了酸化。化。80年代年代,全市酸雾全市酸雾pH平均值为平均值为4.39;市区最
17、低值达市区最低值达到到2.98,是典型的酸雾。雾滴是尺度微细的飘浮空中的是典型的酸雾。雾滴是尺度微细的飘浮空中的水滴水滴,极易吸附和吸收各种酸性气体和颗粒物极易吸附和吸收各种酸性气体和颗粒物,因此因此,雾滴所含污染物的浓度特别大雾滴所含污染物的浓度特别大,其总离子浓度最高值竟其总离子浓度最高值竟达到达到9.7克克/升升,占雾滴重量的近占雾滴重量的近1%,较同期雨水含量较同期雨水含量高出十余倍。经医务工作者潜心研究高出十余倍。经医务工作者潜心研究,认明此种酸雾对认明此种酸雾对儿童的呼吸系统十分有害。由于污染物浓度大儿童的呼吸系统十分有害。由于污染物浓度大,含水少含水少,厚度大厚度大,能见度越来越
18、低劣。其次生效应能见度越来越低劣。其次生效应,诸如车祸等诸如车祸等,更加不容忽视。更加不容忽视。我国目前酸雨的主要责任者我国目前酸雨的主要责任者燃煤中的杂质硫燃煤中的杂质硫与石油和天然气相比与石油和天然气相比,在我国煤的消耗量要多得多。一在我国煤的消耗量要多得多。一般估计煤的消耗量占化石燃料总消耗量的般估计煤的消耗量占化石燃料总消耗量的90%左右。而煤左右。而煤的燃烧排放的燃烧排放SOx的数量的数量,除了决定于煤的消耗数量除了决定于煤的消耗数量,尚决定尚决定于煤的含硫量。我国幅员辽阔，煤矿分布十分分散。我国于煤的含硫量。我国幅员辽阔，煤矿分布十分分散。我国南方产煤含硫量比北方要高南方产煤含硫量
19、比北方要高,特别是西南地区特别是西南地区,产含硫量高产含硫量高煤的中小煤窑如满天星斗煤的中小煤窑如满天星斗,其含硫量要比东北和华北地区产其含硫量要比东北和华北地区产的高叁肆倍，当地居民称之为的高叁肆倍，当地居民称之为“臭煤臭煤”,因为家庭炊饭的炉因为家庭炊饭的炉子烧用此煤，能发出令人窒息的恶臭气味子烧用此煤，能发出令人窒息的恶臭气味,它就它就SOx。一般一般情况是当地消耗当地产的煤情况是当地消耗当地产的煤,以减少运输过程的损失和增加以减少运输过程的损失和增加成本成本,这也加速了我国长江以南酸雨区域的形成。此外，我这也加速了我国长江以南酸雨区域的形成。此外，我国产石油和天然气含硫量一般比煤要低得
20、多。而且它们的国产石油和天然气含硫量一般比煤要低得多。而且它们的年消耗量为煤的消耗量的十分之一左右年消耗量为煤的消耗量的十分之一左右,因此，燃煤中的杂因此，燃煤中的杂质硫将是我国目前酸雨的主要负责者。质硫将是我国目前酸雨的主要负责者。空中的海盐粒空中的海盐粒氯化物排放天然氯化物排放天然源之一是海风扬起源之一是海风扬起的雾沫，雾沫中含的雾沫，雾沫中含有海盐，海盐的主有海盐，海盐的主要成份是氯化物要成份是氯化物,如如氯化钠氯化钠,氯化钾氯化钾,氯氯化镁等化镁等氯化物排放人工源氯化物排放人工源氯化物排放人工源较弱，少数城市有氯气和氯化氢制造，氯化物排放人工源较弱，少数城市有氯气和氯化氢制造，逸出酸性
21、气体逸出酸性气体HCl和和HClO3，但量不大。对广大地区酸雨形成但量不大。对广大地区酸雨形成的贡献也不大。的贡献也不大。氟污染与酸雨氟污染与酸雨浙江东北部土壤中含有微量氟元素浙江东北部土壤中含有微量氟元素,取土造砖时取土造砖时,在培烧过在培烧过程中程中,向大气排放出一定量的氟化物向大气排放出一定量的氟化物,主要形式是氟化氢主要形式是氟化氢,也也对局部酸雨有贡献。该地区湿沉降中对局部酸雨有贡献。该地区湿沉降中,氟离子的浓度较其它地氟离子的浓度较其它地区为高区为高,也是证明。浙中盆地义乌市也是证明。浙中盆地义乌市,近几年来粘土建材企业近几年来粘土建材企业(砖瓦厂砖瓦厂,墙地砖厂等墙地砖厂等)发展
22、迅猛发展迅猛,生产排放大量含氟废气。氟生产排放大量含氟废气。氟化物进入大气后化物进入大气后,形成酸性很强的氟化氢形成酸性很强的氟化氢,易溶于水。故而其易溶于水。故而其降水中氟化物含量年均值为降水中氟化物含量年均值为0.216毫克毫克/升升,比浙东舟山比浙东舟山,浙南浙南丽水的降水氟含量高出倍多。除了增加酸度之外丽水的降水氟含量高出倍多。除了增加酸度之外,降水中氟化降水中氟化物毒性大物毒性大,对植物的影响比二氧化硫高出对植物的影响比二氧化硫高出10至至100倍。在氟源倍。在氟源集中的污染区集中的污染区,桑叶不能育蚕桑叶不能育蚕,果树难于结果果树难于结果,粮食蔬菜减产。粮食蔬菜减产。沙沙尘尘我国北
23、方碱性物质我国北方碱性物质“黄沙黄沙”来自东亚沙漠来自东亚沙漠(塔克拉玛干，古塔克拉玛干，古尔班通古特沙漠，腾格里沙漠和黄土高原等尔班通古特沙漠，腾格里沙漠和黄土高原等)；大风扬起尘暴；大风扬起尘暴,通常有三个主要通道万里过幽燕：通常有三个主要通道万里过幽燕：1.北方通道：蒙古人民共和北方通道：蒙古人民共和国中央沙漠国中央沙漠阿拉善高地阿拉善高地河套平原河套平原鄂尔多斯高原鄂尔多斯高原山西雁山西雁北地区北地区京津地区；京津地区；2.西北通道：独联体中亚国家西北通道：独联体中亚国家古尔班通古尔班通古特沙漠古特沙漠吐鲁番吐鲁番哈密哈密河西走廊河西走廊宁夏平原宁夏平原陕北高原陕北高原晋北高原晋北高原
24、京津地区；京津地区；3.西方通道：新疆塔什拉玛干沙漠西方通道：新疆塔什拉玛干沙漠青青海柴达木盆地海柴达木盆地河西走廊或河西走廊或宁夏平原。最终宁夏平原。最终,“黄沙黄沙”可达可达韩国、日本以至夏威夷群岛。黄沙含钙较多，是碱性的，会对韩国、日本以至夏威夷群岛。黄沙含钙较多，是碱性的，会对空气中酸性物质起中和作用空气中酸性物质起中和作用,中国黄河以北不是酸雨地区，部中国黄河以北不是酸雨地区，部分赖于此，真是扬沙天气所造成的不幸中的幸事分赖于此，真是扬沙天气所造成的不幸中的幸事沙雨是一种碱性的和干的雨沙雨是一种碱性的和干的雨,在中和北在中和北方大气酸性物质中起重要作用。在中国方大气酸性物质中起重要作
25、用。在中国西北工农业不发达干旱地区西北工农业不发达干旱地区,如甘肃的如甘肃的敦煌敦煌,内蒙的阿拉善内蒙的阿拉善,新疆的和田等地新疆的和田等地都收集到都收集到pH值大于值大于7.0的碱雨的碱雨,这些碱这些碱雨是雨水冲刷高空沙粒形成的。雨是雨水冲刷高空沙粒形成的。“沙雨沙雨”碱性物质碱性物质NH3的天然排放源的天然排放源碱性物质碱性物质NH3主要天然排主要天然排放源有两个，其一是有机物放源有两个，其一是有机物分解：野生动物或非人工饲分解：野生动物或非人工饲养的动物粪便要分解出氨气养的动物粪便要分解出氨气,大家都知道氨水是一种肥料，大家都知道氨水是一种肥料，因此鸟粪或其已矿化了的鸟因此鸟粪或其已矿化
26、了的鸟粪层常是质量上乘的有机肥；粪层常是质量上乘的有机肥；其二是森林火灾其二是森林火灾,树木也含有树木也含有微量的有机含氮化合物。微量的有机含氮化合物。农牧业与酸雨农牧业与酸雨碱性物质碱性物质NH3的人工排放的人工排放源有三个，之一是人与家畜源有三个，之一是人与家畜粪便分解，当我们走近农村粪便分解，当我们走近农村猪圈或进入不经常打扫的茅猪圈或进入不经常打扫的茅厕，那种使人窒息的刺鼻刺厕，那种使人窒息的刺鼻刺眼的气味就是氨气；之二是眼的气味就是氨气；之二是化肥合成氨生产，跑冒滴漏；化肥合成氨生产，跑冒滴漏；之三是农田氮肥施用，如施之三是农田氮肥施用，如施用尿素后，土壤微生物将其用尿素后，土壤微生
27、物将其转化为铵离子，后者又部分转化为铵离子，后者又部分被土壤微生物分解为氨气、被土壤微生物分解为氨气、逸出，另外部分被土壤微生逸出，另外部分被土壤微生物转化为硝酸盐。因此，相物转化为硝酸盐。因此，相对城市而言，农村和草场对城市而言，农村和草场NH3排放为高。排放为高。“碱雨碱雨”与化肥生产与化肥生产相对于相对于“酸雨酸雨”而言而言,科学家把科学家把pH值大于值大于7.0的降水叫的降水叫“碱雨碱雨”。八十年代。八十年代,我国著名的化工我国著名的化工城市吉林收集到碱雨。原因是城市吉林收集到碱雨。原因是,该市有座合成氨化该市有座合成氨化肥生产联合企业肥生产联合企业,管理不善管理不善,有相当量的氨气有
28、相当量的氨气,跑跑冒滴漏到大气中。氨气被降水冲刷冒滴漏到大气中。氨气被降水冲刷,形成碱雨。它形成碱雨。它发生在局地发生在局地,某个时间段某个时间段,也未造成明显灾害也未造成明显灾害,比比较易于控制。因此较易于控制。因此,从灾害角度而言从灾害角度而言,碱雨不能与碱雨不能与酸雨相比拟。但从科学角度而言酸雨相比拟。但从科学角度而言,形成的道理是一形成的道理是一样的样的,都是降水在高空中冲刷酸碱物质的结果都是降水在高空中冲刷酸碱物质的结果制约酸雨地区制约酸雨地区分布的因素分布的因素 酸雨地区分布为复杂因素所制酸雨地区分布为复杂因素所制约。从宏观来看，中国大陆的酸约。从宏观来看，中国大陆的酸雨分布取决于
29、中国各地酸、碱性雨分布取决于中国各地酸、碱性物质的排放量，促成大气中酸碱物质的排放量，促成大气中酸碱物质转化的物质，如物质转化的物质，如CO和和O3的的当地排放量；再加上当地的气象当地排放量；再加上当地的气象条件条件,如中国各地年均温度如中国各地年均温度,中国中国各地年均雨量各地年均雨量,中国各地年均大气中国各地年均大气湿度湿度,中国各地年日照时数和中国中国各地年日照时数和中国各地土壤的酸碱性等。各地土壤的酸碱性等。一大块长江以南一大块长江以南,包括江苏，上海包括江苏，上海,浙江浙江,福建福建,江西江西,湖北湖北,湖湖南南,广东广东,广西广西,海南海南,贵州贵州,四川四川,重庆重庆,云南等省市
30、大部分地云南等省市大部分地区；及两小块胶东半岛和图门江地区区；及两小块胶东半岛和图门江地区,后两者后两者“酸雨酸雨”孤岛孤岛的形成，一方面是由于附近有较大城市的形成，一方面是由于附近有较大城市(青岛、长春、吉林青岛、长春、吉林),有酸性物质强排放源有酸性物质强排放源,另一方面它们濒临海洋，海洋性潮另一方面它们濒临海洋，海洋性潮湿气候提供了产生酸雨的温床。湿气候提供了产生酸雨的温床。SO2是如何变成硫酸的是如何变成硫酸的?人类活动向大气排放的是人类活动向大气排放的是SO2气体气体,即使它溶于雨水也只能即使它溶于雨水也只能成为酸性较弱的亚硫酸成为酸性较弱的亚硫酸,然而我们在雨水中测到的确是酸性较然
31、而我们在雨水中测到的确是酸性较强的硫酸强的硫酸,SO2是如何变成硫酸的是如何变成硫酸的?这是通过三类反应实现的。这是通过三类反应实现的。气相光氧化反应。在纯净的空气中气相光氧化反应。在纯净的空气中,SO2难于光氧化。但难于光氧化。但在污染的空气中在污染的空气中,烃类与烃类与NOx生成某些有反应能力的基团生成某些有反应能力的基团,如如OH,HO2,CH3O等等,后者在日光照射下后者在日光照射下,将氧化将氧化SO2为为SO3,再再溶于水成为硫酸。溶于水成为硫酸。液相光氧化反应。日光下液相光氧化反应。日光下,大气中的烃类与大气中的烃类与NOx气相光氧气相光氧化生成臭氧和过氧化氢化生成臭氧和过氧化氢,
32、它们在水滴内表现出很强的氧化能力它们在水滴内表现出很强的氧化能力,SO2在水滴内被液相氧化为硫酸。在水滴内被液相氧化为硫酸。固相氧化氧化反应。在污染的大气中悬浮着一定量颗粒物固相氧化氧化反应。在污染的大气中悬浮着一定量颗粒物,颗粒物可能来自土壤颗粒物可能来自土壤,可能是烟囱排放的飞灰可能是烟囱排放的飞灰,成份相当复杂成份相当复杂,但经化学分析但经化学分析,一般含有微量的过渡金属铁一般含有微量的过渡金属铁,铜的化合物铜的化合物,它们它们恰恰是恰恰是SO2氧化为氧化为SO3的多相催化剂的多相催化剂,在水滴内在水滴内,在这些颗粒在这些颗粒物的表面上实现了物的表面上实现了SO2向硫酸的转变。向硫酸的转
33、变。NOx是如何转化为硝酸的是如何转化为硝酸的?NOx是是NO和和NO2的总称。的总称。NO又叫笑气又叫笑气,人人吸了可自动发笑。当浓度较大时吸了可自动发笑。当浓度较大时,在空气中可被在空气中可被氧气自动氧化为氧气自动氧化为NO2,尔后溶于水成为硝酸。当尔后溶于水成为硝酸。当被空气稀释后被空气稀释后,速度变慢速度变慢;当达到日常环境浓度当达到日常环境浓度时时,如百分之几毫克如百分之几毫克/立方米时立方米时,NO的半衰期可的半衰期可达达1000时之久。但是时之久。但是,在污染的空气中在污染的空气中,由于存由于存在光氧化活性基团在光氧化活性基团(如臭氧如臭氧,烃类和一氧化碳等烃类和一氧化碳等)存在
34、存在,日光下日光下,环境浓度级的环境浓度级的NO转化为转化为NO2的反的反应可在几分钟内完成。应可在几分钟内完成。对酸雨的贡献对酸雨的贡献,SOx和和NOx哪个孰重哪个孰重?就我国情况而言就我国情况而言,首先首先,总体来看总体来看SO2的排放的排放量比量比NOx为大为大,但是个别的南方省市但是个别的南方省市,如广东如广东,福福建等省建等省,SO2的排放量比的排放量比NOx为小为小;其次其次,就发展就发展而言而言,汽车数量增加较快汽车数量增加较快,而而NOx排放量主要取决排放量主要取决于汽车的排放于汽车的排放,因此因此,在未来的若干年内在未来的若干年内,NOx的的排放量可能超过排放量可能超过SO
35、x;最后最后,SO2进入大气后进入大气后,通通过光化学反应过光化学反应,变为硫酸根变为硫酸根,这需要一段时间这需要一段时间,可可能经过长距离大气传输能经过长距离大气传输;但是但是NO进入大气后进入大气后,很很快与氧气化合快与氧气化合,生成生成NO2,继而变为硝酸根继而变为硝酸根,需要需要时间较短时间较短,遇雨被局地冲刷降落地面。综合来看遇雨被局地冲刷降落地面。综合来看,目前目前SO2对酸雨贡献为大对酸雨贡献为大,将来将来NOx的贡献可能的贡献可能要超过要超过SO2。“干沉降干沉降”与与“湿沉降湿沉降”不下雨时，大气不下雨时，大气中酸性物质可被植中酸性物质可被植被吸附或重力沉降被吸附或重力沉降到
36、地面叫干沉降；到地面叫干沉降；下雨时，高空雨滴下雨时，高空雨滴吸收包含酸性物质吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷继而降下时再冲刷酸性物质降到地面酸性物质降到地面叫湿沉降。叫湿沉降。酸湖酸湖干湿酸沉降可直接降入湖水内；干湿酸沉降可直接降入湖水内；也可降入河内再流入湖内；也可落也可降入河内再流入湖内；也可落到植被上，雨水冲刷形成径流，注到植被上，雨水冲刷形成径流，注入河湖；也可渗入土壤，进入地下入河湖；也可渗入土壤，进入地下水，流入湖内；最终导致湖泊酸化。水，流入湖内；最终导致湖泊酸化。有人估计，在中国南方酸雨地区有有人估计，在中国南方酸雨地区有近一半湖泊，受到不同程度的酸化近一半湖泊，受到不同程度
37、的酸化污染。当然，不同湖泊酸化的敏感污染。当然，不同湖泊酸化的敏感性还有所不同，它取决于影响降水性还有所不同，它取决于影响降水的气象条件，湖泊水文，流域特征的气象条件，湖泊水文，流域特征和湖区土壤和基岩状况。重庆南山和湖区土壤和基岩状况。重庆南山和缙云山各发现一个水塘和缙云山各发现一个水塘,其水体其水体pH值为值为4.7,属于已酸化了的小水体属于已酸化了的小水体,这是一个警告。幸运地是这是一个警告。幸运地是,到目前到目前为止我国尚未发现大面积水域酸化为止我国尚未发现大面积水域酸化现象。现象。酸雨与湖泊酸雨与湖泊何谓湖泊酸化何谓湖泊酸化?天然水体中含有碳酸氢根离子天然水体中含有碳酸氢根离子;有的
38、水质发浑有的水质发浑,含有某些含有某些有机碱有机碱;因此它们有中和酸的能力。碱度就是酸中和能力。因此它们有中和酸的能力。碱度就是酸中和能力。碳酸氢盐水体中的碱性主要来自于含钙和镁的矿物质的风化。碳酸氢盐水体中的碱性主要来自于含钙和镁的矿物质的风化。因此水体碱度为碳酸氢根离子浓度因此水体碱度为碳酸氢根离子浓度,加上两倍的碳酸根离子加上两倍的碳酸根离子的浓度的浓度(因为每个碳酸根离子可中和两个氢离子因为每个碳酸根离子可中和两个氢离子),再加上氢再加上氢氧根离子浓度氧根离子浓度,即即:碱度碱度=HCO3+2CO3+OH-H。当酸性物质进入碳酸氢盐水体当酸性物质进入碳酸氢盐水体,首先中和氢氧根离子首先
39、中和氢氧根离子,然然后中和碳酸根离子形成碳酸根离子后中和碳酸根离子形成碳酸根离子,最后中和碳酸氢根离子最后中和碳酸氢根离子形成碳酸形成碳酸,再增加氢离子再增加氢离子,水体将明显酸性提高。因此水体将明显酸性提高。因此,水体水体碱度大碱度大,酸中和能力大酸中和能力大,其对酸性的缓冲能力大其对酸性的缓冲能力大,可容纳更多可容纳更多额外增加的酸。据碱度定义额外增加的酸。据碱度定义,湖泊完全失去碱性叫酸化。当湖泊完全失去碱性叫酸化。当某水体接受氢离子量超过其本身中和离子量某水体接受氢离子量超过其本身中和离子量(通常是碳酸氢通常是碳酸氢盐盐),便发生了酸化。便发生了酸化。酸湖是怎样形成的呢酸湖是怎样形成的
40、呢?湖底基岩一般为碳酸盐湖底基岩一般为碳酸盐,不断以碳酸氢不断以碳酸氢盐形态慢慢溶入湖水中盐形态慢慢溶入湖水中,故一般湖水为弱碱故一般湖水为弱碱性或中性。酸雨引入湖中的氢离子性或中性。酸雨引入湖中的氢离子,首先中首先中和碳酸氢根离子形成弱酸性的碳酸和碳酸氢根离子形成弱酸性的碳酸,这时湖这时湖水的水的pH值下降很慢值下降很慢,有时需要数年时间有时需要数年时间;一一但该过程中和完毕但该过程中和完毕,碳酸氢根被耗尽时碳酸氢根被耗尽时,再再引入新的氢离子引入新的氢离子,pH值就下降很快了值就下降很快了,可能可能一年之内便可酸化。一年之内便可酸化。水体酸化敏感性指标水体酸化敏感性指标虽然目前我国水体虽然
41、目前我国水体,包括湖泊酸化并不严重包括湖泊酸化并不严重,例如我国重酸例如我国重酸雨地区四川和贵州省水体大致雨地区四川和贵州省水体大致pH值在值在6.5-8.5之间之间,没有发现大没有发现大面积已酸化水体面积已酸化水体,且近期也不会被酸化。要防患于未然。因此首且近期也不会被酸化。要防患于未然。因此首先要着眼于找出那些对酸化敏感的水体先要着眼于找出那些对酸化敏感的水体,先行防范。要评价某水先行防范。要评价某水体对酸化的敏感性体对酸化的敏感性,就要订出一项水体酸化敏感性指标。就要订出一项水体酸化敏感性指标。参照国外和前人经验参照国外和前人经验,我国学者提出一种我国学者提出一种抗酸化容量抗酸化容量指指
42、标来评价天然水体的酸化敏感性。经过他们的研究标来评价天然水体的酸化敏感性。经过他们的研究,我国天然水我国天然水体的体的pH值一般在值一般在6.5-8.5之间。此时之间。此时,水体中碳酸氢根占碳酸溶水体中碳酸氢根占碳酸溶解量的解量的60-95%,成为水体中的主要缓冲因素。首先成为水体中的主要缓冲因素。首先,假定水体酸假定水体酸化临界值为化临界值为pH=6.5,测出水体实际测出水体实际pH值后值后,可得可得pH增加值增加值pH,即即pH=pH-6.5;既而既而,测得水体的碱度测得水体的碱度Alk;最后最后,由水体碳酸平衡公式由水体碳酸平衡公式,算出水体可承受的总酸量算出水体可承受的总酸量A。据此指
43、标据此指标,A1.0毫克当量毫克当量/升升,为为不敏感水体。不敏感水体。鱼虾等能生活在酸湖之中吗鱼虾等能生活在酸湖之中吗湖水湖水pH值在值在9.06.5之间的中性范围时，对鱼类无害；在之间的中性范围时，对鱼类无害；在5.06.5之间的弱酸性时，鱼卵难已孵化，鱼苗数量减少；之间的弱酸性时，鱼卵难已孵化，鱼苗数量减少；当湖水当湖水pH值低于值低于5.0时，大多数鱼类不能生存。因此，湖泊时，大多数鱼类不能生存。因此，湖泊酸化会引起鱼类死亡。相对于忍耐湖水酸化的能力而言，虾酸化会引起鱼类死亡。相对于忍耐湖水酸化的能力而言，虾类比鱼类更差，在已酸化的湖泊中，虾类要比鱼类提前灭绝。类比鱼类更差，在已酸化的
44、湖泊中，虾类要比鱼类提前灭绝。草本食物是一些鱼、虾类生活的基础。湖水酸化，水生生草本食物是一些鱼、虾类生活的基础。湖水酸化，水生生物种群将减少，例如某湖酸化后，绿藻从物种群将减少，例如某湖酸化后，绿藻从26种减至种减至5种；金种；金藻由藻由22种减至种减至5种；兰藻由种；兰藻由22种减至种减至10种。俗语说，大鱼吃种。俗语说，大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃滋泥，其实滋泥中就含有大量水小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃滋泥，其实滋泥中就含有大量水生生物；鱼虾离开了水草和水生生物，好比鸟兽离开了森林。生生物；鱼虾离开了水草和水生生物，好比鸟兽离开了森林。因此，从生态食物链角度来看，湖泊酸化，也将使鱼虾难以因
45、此，从生态食物链角度来看，湖泊酸化，也将使鱼虾难以生存。生存。酸雨是青蛙和鸟类的天敌酸雨是青蛙和鸟类的天敌酸雨是青蛙和酸雨是青蛙和鸟类的天敌，鸟鸟类的天敌，鸟穿过酸雾，酸对穿过酸雾，酸对角膜有刺激性，角膜有刺激性，而鸟和青蛙对酸而鸟和青蛙对酸又十分敏感，即又十分敏感，即患红眼病。患红眼病。酸雨与农业酸雨与农业土壤酸化土壤酸化酸雨可导致土壤酸化。我国南方土酸雨可导致土壤酸化。我国南方土壤本来多呈酸性，再经酸雨冲刷，壤本来多呈酸性，再经酸雨冲刷，加速了酸化过程；我国北方土壤呈加速了酸化过程；我国北方土壤呈碱性，对酸雨有较强缓冲能力，一碱性，对酸雨有较强缓冲能力，一时半时酸化不了。土壤中含有大量时半
46、时酸化不了。土壤中含有大量铝的氢氧化物，土壤酸化后，可加铝的氢氧化物，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。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酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤的流失；改变土壤结构，导致土壤贫脊化，影响植物正常发育；酸雨贫脊化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产。还能诱发植物病虫害，使作物减产。酸化土壤肥力减退、农业减产
47、酸化土壤肥力减退、农业减产酸雨可使土壤微生物种群变化，细菌个体生长变小，生长繁酸雨可使土壤微生物种群变化，细菌个体生长变小，生长繁殖速度降低，如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群牙殖速度降低，如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群牙孢杆菌，极毛杆菌和有关真菌数量降低，影响营养孢杆菌，极毛杆菌和有关真菌数量降低，影响营养元元素的良性循环，造成农业减产。特别是酸雨可降低土壤中氨素的良性循环，造成农业减产。特别是酸雨可降低土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量，使土壤微生物的氨化作用和硝化化细菌和固氮细菌的数量，使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降，对农作物大为不利。作用能力下降，对农作物大为不利。科
48、学家试验后估计我国南方七省大豆因酸雨受灾面积达科学家试验后估计我国南方七省大豆因酸雨受灾面积达2380万亩，减产达万亩，减产达20万吨，减产幅度约万吨，减产幅度约6%，每年经济损失，每年经济损失1400万元。万元。火力发电厂周围的粮地火力发电厂周围的粮地稻、麦等禾本科稻、麦等禾本科作物叶面积小，作物叶面积小，蜡质层厚，可湿蜡质层厚，可湿性差，对酸雨敏性差，对酸雨敏感性弱，但强酸感性弱，但强酸雨仍将导致叶面雨仍将导致叶面扭曲，褐黄或褐扭曲，褐黄或褐红伤班，大麦减红伤班，大麦减产。重庆电厂附产。重庆电厂附近酸雨区域受害近酸雨区域受害粮地粮地4.1%赤赤稻稻水稻生长期是翠绿色的水稻生长期是翠绿色的,
49、到了成熟期到了成熟期是黄色的是黄色的,在加上诱人的稻米香味在加上诱人的稻米香味,稻稻香村成为田园特殊风光香村成为田园特殊风光;如果变成赤如果变成赤色的色的,又如何又如何?我们见过赤豆我们见过赤豆,红高粮红高粮,谁也没见过赤稻。怪事发生在重庆谁也没见过赤稻。怪事发生在重庆,1982年年6月月18日下了一场日下了一场pH值为值为3.9的强酸雨的强酸雨,某乡上万亩水稻叶片迅速某乡上万亩水稻叶片迅速变成赤色变成赤色,一场灾害产量损失一场灾害产量损失80万斤。万斤。酸雨大棚实验也证明酸雨大棚实验也证明,强酸雨将导致强酸雨将导致叶面产生赤色伤班叶面产生赤色伤班银耳白了银耳白了,菜叶黄了菜叶黄了福建沿海某地
50、福建沿海某地,盛产银耳盛产银耳,远销海内外。远销海内外。近期近期,不知什么原因不知什么原因颜色泛黄颜色泛黄,变成次品。变成次品。农民将它们至入塑料大棚内农民将它们至入塑料大棚内,用硫黄蒸汽用硫黄蒸汽熏熏蒸蒸,的确见效的确见效,银耳雪白银耳雪白,成为上品。成为上品。但大量的硫逸出大气但大量的硫逸出大气,或沉或沉于地下。结于地下。结果良田寸草不生果良田寸草不生,每日清晨每日清晨,田间酸雾迷田间酸雾迷漫漫,菜地菜叶菜地菜叶泛黄泛黄,所产菜无人敢买。附所产菜无人敢买。附近城镇居民近城镇居民,多患哮喘病和支气管炎。多患哮喘病和支气管炎。经过教育和综合治理经过教育和综合治理,业已改观。业已改观。酸沉降对农