第五講 酸雨課件

第五講

能源利用與SO2污染

第五講酸雨上世紀(jì)世紀(jì)50年代中期美國科學(xué)家勒姆發(fā)現(xiàn)酸雨可導(dǎo)致湖泊和土壤酸化，即酸雨可形成災(zāi)難，但是此成果未能為世人重視。50年代初，北歐國家瑞典和挪威漁業(yè)減產(chǎn)，原因不明；1959年挪威科學(xué)家才揭示元兇是酸雨。歐洲大陸工業(yè)排放大量酸性氣體，隨高空氣流飄到北歐，被雨雪沖刷，所形成酸雨使湖泊酸化，導(dǎo)致漁業(yè)減產(chǎn)。第五講酸雨

酸雨

酸雨是指大氣中的酸通過降水（如雨、霧、雪）遷移到地表，或在含酸氣團(tuán)氣流的作用下直接遷移到地表。

降水的pH小于5.6第五講酸雨酸雨的危害淡水湖泊、河流酸化，水生生物減少甚至絕跡影響土壤特性，貧瘠化破壞森林的生長腐蝕建筑材料及金屬結(jié)構(gòu)使非金屬建筑材料（混凝土、砂漿和灰砂磚）表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，從而建筑物損壞。建筑材料變臟，變黑，影響城市市容質(zhì)量和城市景觀。危害人體健康－角膜和呼吸道刺激4第五講酸雨5第五講酸雨第五講酸雨受酸雨破壞的樹林7第五講酸雨未被污染的雨雪是中性的，pH近于7；當(dāng)它為大氣中二氧化碳飽和時(shí)，略呈酸性（水和二氧化碳結(jié)合為碳酸），pH為5.65。pH小于5.65的雨叫酸雨；pH小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上彌漫的霧，pH值小于5.65時(shí)叫酸霧。

酸雨率：

一年之內(nèi)可降若干次雨，有的是酸雨，有的不是酸雨，因此一般稱某地區(qū)的酸雨率為該地區(qū)酸雨次數(shù)除以降雨的總次數(shù)。其最低值為0%；最高值為100%。如果有降雪，當(dāng)以降雨視之。有時(shí)，一個(gè)降雨過程可能持續(xù)幾天，所以酸雨率應(yīng)以一個(gè)降水全過程為單位，即酸雨率為一年出現(xiàn)酸雨的降水過程次數(shù)除以全年降水過程的總次數(shù)。一控制酸雨和二氧化硫的緊迫性第五講酸雨酸雨區(qū)的定義：年均降水pH高于5.65，酸雨率是0-20%，為非酸雨區(qū)pH在5.30--5.60之間，酸雨率是10--40%，為輕酸雨區(qū)

pH在5.00--5.30之間，酸雨率是30-60%，為中度酸雨區(qū)pH在4.70--5.00之間，酸雨率是50-80%，為較重酸雨區(qū)pH小于4.70，酸雨率是70-100%，為重酸雨區(qū)。我國酸雨面積不斷擴(kuò)大，80年代兩個(gè)酸雨區(qū)發(fā)展到90年代4個(gè)酸雨區(qū)，已經(jīng)占全國面積的40%左右：西南酸雨區(qū)（重慶、柳州、貴陽）中南酸雨區(qū)（南昌、長沙、黃石）東南沿海酸雨區(qū)（廈門、福州）山東半島酸雨區(qū)（青島、煙臺(tái)）第五講酸雨酸雨成因酸雨：一種復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理現(xiàn)象。酸雨中含有多種無機(jī)酸和有機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸，還有少量灰塵。酸雨是工業(yè)高度發(fā)展出現(xiàn)的副產(chǎn)物，由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或?yàn)樵?、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨（濕沉降）。高山區(qū)由于經(jīng)常有云霧繚繞，因此酸雨區(qū)高山上森林受害最重，常首先成片死亡。第五講酸雨形成酸性物質(zhì)時(shí)沒有云雨，則酸性物質(zhì)會(huì)以重力沉降等形式逐漸降落在地面上，叫做干性沉降。干性沉降物在地面遇水時(shí)復(fù)合成酸。酸云和酸霧中的酸性由于沒有得到直徑大得多的雨滴的稀釋，因此它們的酸性要比酸雨強(qiáng)得多干濕沉降第五講酸雨酸雨形成的化學(xué)反應(yīng)含有硫的煤燃燒生成二氧化硫二氧化硫和水作用生成亞硫酸亞硫酸在空氣中可氧化成硫酸氮的氧化物溶于水形成酸含氮的燃料燃燒生成氮的氧化物；雷雨閃電時(shí)，大氣中常有少量的二氧化氮產(chǎn)生，閃電時(shí)氮?dú)馀c氧氣化合生成一氧化氮，一氧化氮結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)定，空氣中氧化成二氧化氮，二氧化氮和水作用生成硝酸其他酸性氣體溶于水導(dǎo)致酸雨，例如氟化氫，氟氣，氯氣等第五講酸雨第五講酸雨致酸前體物質(zhì)SO2自然源－微生物、火山、森林火災(zāi)、海水飛沫人為源－燃料燃燒，化工NOx自然源－閃電、林火、火山，占總量的50％人為源－燃燒，機(jī)動(dòng)車，50％14第五講酸雨天然源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)：噴出大量的二氧化硫氣體。4.森林火災(zāi)：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)闃淠疽埠形⒘苛颉?.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仙梢谎趸?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，與空氣中的水蒸氣反映生成硝酸。6.細(xì)菌分解：既使是未施過肥的土壤也含有微量的硝酸鹽，土壤硝酸鹽在土壤細(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。第五講酸雨人為源煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒。煤中含有硫，燃燒過程中生成大量二氧化硫，此外煤燃燒過程中的高溫使空氣中的氮?dú)夂脱鯕饣蠟橐谎趸?，繼而轉(zhuǎn)化為二氧化氮，造成酸雨。第五講酸雨工業(yè)過程金屬冶煉：某些有色金屬的礦石是硫化物，如銅、鉛、鋅,將銅、鉛、鋅硫化物礦石還原為金屬過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?；どa(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。石油煉制等,也能產(chǎn)生一定量的二氧化硫和二氧化氮。第五講酸雨交通運(yùn)輸

如汽車尾氣，在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，活塞頻繁打出火花,氮?dú)庾兂啥趸?。不同的車?尾氣中氮氧化物的濃度不同，機(jī)械性能較差的或使用壽命已較長的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的氮氧化物濃度要高。汽車停在十字路口,不息火等待通過時(shí)，要比正常行車尾氣中的氮氧化物濃度要高。近年來,我國各種汽車數(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。第五講酸雨酸雨的影響因素1.酸性污染物的排放及轉(zhuǎn)換條件。某地SO2污染越嚴(yán)重，降水中硫酸根離子濃度就越高，導(dǎo)致pH值越低。

2.大氣中的氨氨是大氣中唯一的常見氣態(tài)堿。由于其水溶性，能與酸性氣溶膠或雨水中的酸反應(yīng)，起中和作用而降低酸度。大氣中氨的來源主要是有機(jī)物的分解和農(nóng)田施用的氮肥的揮發(fā)。土壤的氨的揮發(fā)量隨著土壤pH值的上升而增大。京津地區(qū)土壤pH值為7-8以上，而重慶、貴陽地區(qū)則一般為5-6，這是大氣氨水平北高南低的重要原因之一。土壤偏酸性的地方，風(fēng)沙揚(yáng)塵的緩沖能力低。這兩個(gè)因素合在一起，可以解釋中國酸雨多發(fā)生在南方的分布狀況。

第五講酸雨3.顆粒物酸度及其緩沖能力

顆粒物來源復(fù)雜，主要有煤塵和風(fēng)沙揚(yáng)塵。后者在北方約占一半，在南方估計(jì)約占三分之一。顆粒物對(duì)酸雨的形成有兩方面的作用，一是所含的催化金屬促使SO2氧化成酸；二是對(duì)酸起中和作用。但如果顆粒物本身是酸性的，就不能起中和作用，而且還會(huì)成為酸的來源之一。4.天氣形勢(shì)的影響

如果氣象條件和地形有利于污染物的擴(kuò)散，則大氣中污染物濃度降低，酸雨就減弱，反之則加重（如逆溫現(xiàn)象）。第五講酸雨臭氧層第五講酸雨天氣形勢(shì)：各種原因出現(xiàn)的逆溫，會(huì)使污染物長時(shí)間積累在逆溫層中不能擴(kuò)散。地理形勢(shì)的差異：局地環(huán)流海陸風(fēng)循環(huán)、往返、逆溫阻礙擴(kuò)散城郊風(fēng)城市熱島效應(yīng)、市區(qū)大氣污染加劇山谷風(fēng)谷風(fēng)和山風(fēng)的轉(zhuǎn)換、逆溫第五講酸雨20世紀(jì)90年代末我國酸雨區(qū)域分布二.我國酸雨?duì)顩r第五講酸雨第五講酸雨酸雨頻率不斷增加，酸度不斷提高。柳州十雨九酸平均酸度4.0，長沙5年平均酸度3.5酸雨的發(fā)展速度超過國外酸雨發(fā)展最嚴(yán)重時(shí)期，廣州降雨酸度5年降低1個(gè)pH酸雨和二氧化硫造成損失在1100億元／年（1995）占當(dāng)年國民生產(chǎn)總值2％第五講酸雨我國酸雨中的成酸物質(zhì)主要來源于燃煤；酸雨頻率分布與二氧化硫產(chǎn)地分布一致；硫酸根：硝酸根：有機(jī)酸=84：10：6酸雨發(fā)生區(qū)也是高硫煤使用區(qū)我國酸雨明顯以城市局地污染貢獻(xiàn)為主；城市污染＞郊區(qū)＞鄉(xiāng)村雨水中硫酸根含量也是：城市污染＞郊區(qū)＞鄉(xiāng)村我國酸雨的特征第五講酸雨三.減少SO2排放，控制酸雨的主要措施1.開發(fā)新能源，如太陽能，風(fēng)能，核能，可燃冰等，目前技術(shù)還不夠成熟。2.原煤脫硫技術(shù)，可以除去燃煤中大約40%一60%的無機(jī)硫。3.優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。4.改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過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。5.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，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。

第五講酸雨防治技術(shù)政策-煙氣脫硫

（國家環(huán)保局、國家經(jīng)貿(mào)委、科技部，2002/01）電廠鍋爐適用煙氣脫硫的范圍：新、擴(kuò)、改建電廠已建電廠未達(dá)標(biāo)，又有10年以上殘余壽命電廠鍋爐脫硫技術(shù)路線大容量機(jī)組或>2%含硫量燃煤鍋爐，有限使用石灰石/石膏濕法，脫硫率和投運(yùn)率大于90，95%；中小電廠或老機(jī)組宜采用半干法、干法或其他費(fèi)用較低的的成熟路線，脫硫率和投運(yùn)率大于75，95%；火電廠應(yīng)配備連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置，和環(huán)保管理信息系統(tǒng)聯(lián)系起來；各地應(yīng)積極扶持電廠脫硫示范工程。第五講酸雨脫硫技術(shù)簡介燃燒前脫硫燃燒前脫硫就是在煤燃燒前把煤中的硫分脫除掉。燃燒前脫硫技術(shù)主要有：物理洗選煤法、化學(xué)洗選煤法、煤的氣化和液化等爐內(nèi)脫硫煙氣脫硫第五講酸雨?duì)t內(nèi)脫硫：是在燃燒過程中向爐內(nèi)加入固硫劑如CaCO3等，使煤中硫分轉(zhuǎn)化成硫酸鹽隨爐渣排除。其基本原理是：CaCO3=CaO＋CO2↑CaO＋SO2=CaSO32CaSO3

＋O2=2CaSO4第五講酸雨濕法脫硫技術(shù)半干法脫硫技術(shù)--干法脫硫技術(shù)石灰石/石膏法氧化鎂法、海水法雙堿法、氨法噴霧干燥法爐內(nèi)噴鈣爐后活化法煙氣循環(huán)流化床法煙氣脫硫