我国酸雨形成的主要原因
酸雨正式的名称是为酸性沉降,指pH值小于5.6的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。那么酸雨是怎么形成的呢,小编告诉你。
酸雨的形成:
酸雨是工业高度发展而出现的副产物,由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料,燃烧后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。如果形成酸性物质时没有云雨,则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上,这叫做干性沉降,以区别于酸雨、酸雪等湿性沉降。干性沉降物在地面遇水时复合成酸。酸云和酸雾中的酸性由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释,因此它们的酸性要比酸雨强得多。高山区由于经常有云雾缭绕,因此酸雨区高山上森林受害最重,常成片死亡。硫酸和硝酸是酸雨的主要成分,约占总酸量的90%以上,我国酸雨中硫酸和硝酸的比例约为10∶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=高温高压=2NO
2NO+O2==2NO2
氮氧化物即为一氧化氮和二氧化氮之和,与空气中的水蒸气反应生成硝酸。
6.细菌分解: 即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。
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。
工业过程,如金属冶炼:某些有色金属的矿石是硫化物,铜、铅、锌便是如此,将铜、铅、锌硫化物矿石还原为金属过程中将逸出大量二氧化硫气体,部分回收为硫酸,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产生可观量二氧化硫和二氧化氮,由于二氧化氮带有淡棕的黄色,因此,工厂尾气所排出的带有二氧化氮的废气象一条“黄龙”,在空中飘荡,控制和消除“黄龙”被称做“灭黄龙工程”。再如石油炼制等,也能产生一定量的二氧化硫和二氧化氮。它们集中在某些工业城市中,也比较容易得到控制。
酸雨的工业排放源
交通运输,如汽车尾气。在发动机内,活塞频繁打出火花,像天空中闪电,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,不息火等待通过时,要比正常行车尾气中的氮氧化物浓度要高。随着我国各种汽车数量猛增,它们的尾气对酸雨的贡献正在逐年上升,不能掉以轻心。
工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫,燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物,经过“云内成雨过程”,即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上,发生液相氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又经过“云下冲刷过程”,即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨。由于我国多燃煤,所以我国的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的国家下硝酸雨。
酸雨的影响:
1.酸性污染物的排放及转换条件
一般说来,某地SO2污染越严重,降水中硫酸根离子浓度就越高,导致ph值越低。
2. 大气中的氨
大气中的氨(NH3)对酸雨形成是非常重要的。氨是大气中唯一溶于水后显碱性的气体。由于它的水溶性,能与酸性气溶胶或雨水中的酸反应,起中和作用而降低 酸度。大气中氨的来源主要是有机物的分解和农田施用的氮肥的挥发。土壤的氨的挥发量随着土壤pH值的上升而增大。京津地区土壤pH值为7~8以上,而重 庆、贵阳地区则一般为5~6,这是大气氨水平北高南低的重要原因之一。土壤偏酸性的地方,风沙扬尘的缓冲能力低。这两个因素合在一起,至少在可以解释 我国酸雨多发生在南方的分布状况。
3. 颗粒物酸度及其缓冲能力
大气中的污染物除酸性气体SO2和NO2外,还有一个重要成员——颗粒物。颗粒物的来源很复杂。主要有煤尘和风沙扬尘。后者在北方约占一半,在南 方估计约占三分之一。颗粒物对酸雨的形成有两方面的作用,一是所含的催化金属促使SO2氧化成酸;二是对酸起中和作用。但如果颗粒物本身是酸性的,就不能 起中和作用,而且还会成为酸的来源之一。我国大气颗粒物浓度水平普遍很高,为国外的几倍到十几倍,在酸雨研究中自然是不能忽视的。
4.天气形势的影响
如果气象条件和地形有利于污染物的扩散,则大气中污染物浓度降低,酸雨就减弱,反之则加重(如逆温现象)。
我国的酸雨形式:
中国从八十年代开始对酸雨污染进行观测调查研究。在八十年代,中国的酸雨主要发生在重庆,贵阳和柳州为代表的西南地区,酸雨的面积约为170万平方公里。到九十年代中期,酸雨已发展到长江以南,青藏高原以东及四川盆地的广大地区,酸雨地区面积扩大了100多万平方公里。以长沙,赣州,南昌,怀化为代表的华中酸雨区现在已经成为全国酸雨污染最严重的地区,其中心区平均降水pH值低于4.0,酸雨的频率高达90%以上,已达到了“逢雨必酸”的程度。以南京,上海,杭州,福州和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨地区。值得注意的是,华北的京津,东北的丹东,图们等地区也频频出现酸性降水。年均pH值低于5.6的区域面积已占我国国土面积的40%左右。我国的酸雨化学特征是pH值低,硫酸根(SO42-),铵(NH4+),和钙(Ca2+)离子浓度远远高于欧美,而硝酸根(NO3-)浓度则低于欧美。研究表明,我国酸性降水中硫酸根与硝酸根的摩尔之比大约为6.4:1,因此,中国的酸雨是硫酸型的,主要是人为排放SO2造成的。所以,治理好我国的SO2排放对我国的酸雨的治理有着决定性的作用。
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