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酸雨的成因及防治 【內(nèi)容摘要】從人類面臨的環(huán)境問(wèn)題出發(fā)，闡述了酸雨的形成。指出酸雨是十大環(huán)境問(wèn)題之一，酸雨對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、人體健康、建筑材料等具有很大危害，從土壤性質(zhì) 、氨氣 、大氣顆粒物和天氣形式等自然因素方面探討了酸雨現(xiàn)狀的形成原因。最后結(jié)合當(dāng)前酸雨的狀況及特點(diǎn)，提出了可行的防治酸雨的具體措施。 【關(guān) 鍵 詞】 酸雨形成 危害 防治措施 【前言】當(dāng)前人類面臨十大環(huán)境問(wèn)題：水危機(jī)、土地荒漠化、臭氧層遭破壞、溫室效應(yīng)、酸雨肆虐、水土流失、森林銳減、物種滅絕、有毒化學(xué)品污染、二氧化硫污染，其中酸雨肆虐是跨越國(guó)界的全球性災(zāi)害。隨著我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展、人口劇增和城市化的趨勢(shì)，化石燃料能源煤、石油等的消耗量日益增加，燃燒過(guò)程中排放的硫的氧化物和氮的氧化物越來(lái)越多，導(dǎo)致這些氣態(tài)化合物在大氣中反應(yīng)生成硫酸和硝酸，這些酸性物質(zhì)隨雨等從大氣層降落形成“空中死神”酸雨。現(xiàn)如今已經(jīng)成為人們談?wù)摥h(huán)境污染的重要話題之一，其危害越來(lái)越受到人們的重視。我國(guó)酸雨還呈蔓延之勢(shì)，酸雨區(qū)面積已占土地面積的30%，已成為繼歐洲、北美之后世界第三大重酸雨區(qū)，酸雨控制和二氧化硫造成的污染控制，已成為我國(guó)污染防治工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 1 酸雨的形成 酸雨的成因是一種復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理的現(xiàn)象。酸雨中含有多種無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸1。 1.1天然排放源 1海洋：海洋霧沫，它們會(huì)夾帶一些硫酸到空中。 2生物：土壤中某些機(jī)體,如動(dòng)物死尸和植物敗葉在細(xì)菌作用下可分解某些硫化物，繼而轉(zhuǎn)化為二氧化硫。 3火山爆發(fā)：噴出可觀量的二氧化硫氣體。 4雷電和干熱引起的森林火災(zāi)也是一種天然硫氧化物排放源,因?yàn)闃?shù)木也含有微量硫。 5閃電，高空雨云閃電，有很強(qiáng)的能量，能使空氣中的氮?dú)夂脱鯕獠糠只螻2+O2（放電）2NO；2NO+O22NO2，生成一氧化氮，繼而在對(duì)流層中被氧化為二氧化氮。氮氧化物即為一氧化氮和二氧化氮之和，土壤硝酸鹽分解，既使是未施過(guò)肥的土壤也含有微量的硝酸鹽，在土壤細(xì)菌的幫助下可分解出一氧化氮，二氧化氮和氮?dú)獾葰怏w。這些氣體經(jīng)溶于水，就會(huì)產(chǎn)生亞硝酸，硝酸，從而形成酸雨。 1.2人工排放源 1硫酸型酸雨。 煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒，無(wú)論是煤，或石油，或天然氣都是在地下埋藏多少億年，由古代的動(dòng)植物化石轉(zhuǎn)化而來(lái)，故稱作化石燃料?？茖W(xué)家粗略估計(jì)，煤中含有硫，燃燒過(guò)程中生成大量二氧化硫，其反應(yīng)方程式： SH2SO4S+O2（點(diǎn)燃）SO2 SO2+H2OH2SO3（亞硫酸） 2H2SO3+O22H2SO4（硫酸） 總的化學(xué)反應(yīng)方程式： S+O2（點(diǎn)燃）SO22SO2+2H2O+O22H2SO4 金屬冶煉某些有色金屬的礦石是硫化物、銅、鉛、鋅便是如此，將銅、鉛、鋅硫化物礦石還原為金屬過(guò)程中將逸出大量二氧化硫氣體，部分回收為硫酸，部分進(jìn)入大氣。 2硝酸型酸雨。此外煤燃燒過(guò)程中的高溫使空氣中的氮?dú)猓汉脱鯕饣蠟橐谎趸?，繼而轉(zhuǎn)化為二氧化氮，造成酸雨工業(yè)過(guò)程， NOHNO3（硝酸） 2NO+O22NO23NO2+H2O2HNO3+NO 總的化學(xué)反應(yīng)方程式： 4NO+2H2O+3O24HNO3 NO2HNO3 總的化學(xué)反應(yīng)方程式： 4NO2+2H2O+O24HNO3 如化工生產(chǎn)，特別是硫酸生產(chǎn)和硝酸生產(chǎn)可分別產(chǎn)生可觀量二氧化硫和二氧化氮，由于二氧化氮帶有淡棕的黃色，因此，工廠尾氣所排出的帶有二氧化氮的廢氣一條“黃龍”，在空中飄蕩，控制和消除“黃龍”被稱作“滅黃龍工程像” 2。 石油煉制等，也能產(chǎn)生一定量的二氧化硫和二氧化氮。它們集中在某些工業(yè)城市中，也比較容易得到控制。酸雨的工業(yè)排放源，交通運(yùn)輸，如汽車尾氣。在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，活塞頻繁打出火花，像天空中閃電，氮?dú)庾兂啥趸?。不同的車型，尾氣中氮氧化物的濃度有多有少，機(jī)械性能較差的或使用壽命已較長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的氮氧化物濃度要高。近年來(lái)，各種汽車數(shù)量猛增，它的尾氣對(duì)酸雨的貢獻(xiàn)正在逐年上升，不能掉以輕心。工業(yè)生產(chǎn)、民用生活燃燒煤炭排放出來(lái)的二氧化硫，燃燒石油以及汽車尾氣排放出來(lái)的氮氧化物，經(jīng)過(guò)“云內(nèi)成雨過(guò)程”，即水汽凝結(jié)在硫酸根、硝酸根等凝結(jié)核上，發(fā)生液相氧化反應(yīng)，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又經(jīng)過(guò)“云下沖刷過(guò)程”，即含酸雨滴在下降過(guò)程中不斷合并吸附、沖刷其他含酸雨滴和含酸氣體，形成較大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨 3此外還有其他酸性氣體溶于水導(dǎo)致酸雨，例如氟化氫、氟氣、氯氣等其他酸性氣體。 2.酸雨的危害。 2.1對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)的危害 酸雨可使土壤的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，加速土壤礦物如Si、Mg的風(fēng)化、釋放，使植物營(yíng)養(yǎng)元素特別是 K、Na、Ca、Mg等產(chǎn)生淋失，降低土壤的陽(yáng)離子交換量和鹽基飽和度，導(dǎo)致植物營(yíng)養(yǎng)不良。受酸雨的影響，土壤中微生物總量明顯減少，其中細(xì)菌數(shù)量減少最顯著，放線菌數(shù)量略有下降，而真菌數(shù)量則明顯增加(主要是喜酸性的青霉、木霉)。特別是固氮菌、芽孢桿菌等參與土壤氮素轉(zhuǎn)化和循環(huán)的微生物減少，使硝化作用和固氮作用強(qiáng)度降，其中固氮作用強(qiáng)度降低80%，氨化作用強(qiáng)度減弱30%50%，從而使土壤中氮元素的轉(zhuǎn)化與平衡遭到一定的破壞。 2.2酸雨對(duì)人體的危害 酸雨對(duì)人類健康會(huì)產(chǎn)生直接或間接的影響。首先，酸雨中含有多種致病致癌因素，能破壞人體皮膚、粘膜和肺部組織，誘發(fā)哮喘等多種呼吸道疾病和癌癥，降低兒童的免疫能力。其次，酸雨還會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生間接影響。在酸沉降作用下，土壤和飲用水水源被污染；其中一些有毒的重金屬會(huì)在魚類機(jī)體中沉積，人類因食用而受害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲一些國(guó)家每年因酸雨導(dǎo)致老人和兒童死亡的病例達(dá)千余人3。 2.3酸雨對(duì)建筑材料的危害 酸雨地區(qū)的混凝土橋梁、大壩和道路以及高壓線鋼架、電視塔等土木建筑基礎(chǔ)設(shè)施都是直接暴露在大氣中，遭受酸雨腐蝕的。酸雨與這些基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)筑材料發(fā)生化學(xué)的或電化學(xué)的反應(yīng)，造成諸如金屬的銹蝕、水泥、混凝土的剝蝕疏松、礦物巖石表面的粉化侵蝕以及塑料、涂料侵蝕等。沙漿混凝土墻面經(jīng)酸雨侵蝕后， 出現(xiàn)“白霜”；經(jīng)分析此種白霜就是石膏(硫酸鈣)。建筑材料變臟、變黑，影響城市市容質(zhì)量和城市景觀，被人們稱之為“黑殼”效應(yīng) 2.4 對(duì)水生生物的危害 一旦酸雨降落至水中，它會(huì)給水生生物造成巨大的損害。首先，酸雨降落至水中，會(huì)使水體酸化。當(dāng)湖水的ph值低于5.0時(shí)，大多數(shù)魚類不能生存。一次湖泊酸化會(huì)引起魚類死亡。相對(duì)于忍耐湖水酸化能力而言，蝦類比魚更差，在已酸化的湖泊中，蝦類比魚類提前滅亡。草本植物時(shí)一些魚蝦類生活的基礎(chǔ)。湖水酸化，水生生物將減少，例如，某湖泊酸化后，綠藻從原來(lái)的26種降到5種，金藻從22種降到5種，藍(lán)藻從22種減至10種。俗話說(shuō)大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃污泥，其實(shí)污泥中含有大量水生生物，魚蝦離開(kāi)了水草和水生生物，好比鳥(niǎo)獸離開(kāi)森林。因此，從生物食物鏈角度來(lái)看，湖泊酸化，也將使魚蝦難以生存。美國(guó)到1979年因水體酸化導(dǎo)致的漁業(yè)損失每年達(dá)2.5億美元。到20世紀(jì)以來(lái)，加拿大的30萬(wàn)個(gè)湖泊中已有近5萬(wàn)個(gè)湖水酸化使生物完全滅絕。 3酸雨的防治措施 1.減少SO2的排放：煤脫硫技術(shù)，可以除去燃煤中大約40一60的無(wú)機(jī)硫。 2.優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等、改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過(guò)程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液態(tài)化燃煤技術(shù)是受到各國(guó)歡迎的新技術(shù)之一。它主要是利用加進(jìn)石灰石和白云石，與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣隨灰渣排出。 3.對(duì)煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。目前主要用石灰法，可以除去煙氣中85%一90%的二氧化硫氣體。不過(guò)，脫硫效果雖好但十分費(fèi)錢。例如，在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置的費(fèi)用，要達(dá)電廠總投資的25%之多。這也是治理酸雨的主要困難之一。 4.為實(shí)現(xiàn)酸雨和二氧化硫污染控制目標(biāo)，要加快國(guó)產(chǎn)脫硫技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)、推廣、應(yīng)用，加快有關(guān)示范工程的建設(shè)，要加快對(duì)國(guó)外成熟的先進(jìn)治理技術(shù)、設(shè)備的引進(jìn)和消化吸收工作，盡快實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。在項(xiàng)目和資金的安排上，重點(diǎn)向“兩控區(qū)”傾斜 5.調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展代替能源。開(kāi)發(fā)可以代替燃煤的清潔能源，如核電、水電、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋瑢?huì)對(duì)減少排放二氧化硫做出很大的貢獻(xiàn)。 6.各國(guó)應(yīng)該根據(jù)自己的國(guó)家顯示情況制定相應(yīng)的法律法規(guī)。一方面, 這代表政府對(duì)酸雨控制的重視, 要付諸于行動(dòng)；另一方面, 這也表達(dá)了控制酸雨的戰(zhàn)略: 不能胡子眉毛一把抓, 要抓住重點(diǎn), 抓住關(guān)鍵, 加大投入, 解決問(wèn)題。各個(gè)國(guó)家的情況不同，每個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)，氣候不同，其受酸雨的影響也是不同的。（1）既根據(jù)地區(qū)環(huán)境容量，限制區(qū)域SO2的總排放量。開(kāi)展區(qū)域SO2排放量控制研究，找出酸沉降控制優(yōu)化方案。（2）酸雨控制區(qū)是指為避免或減少酸雨的發(fā)生，國(guó)家有關(guān)部門批準(zhǔn)劃定的，對(duì)能夠形成酸雨的污染物排放加以嚴(yán)格控制的一定區(qū)域。它要根據(jù)某一地