1、酸雨的形成
酸雨的形成
1872年英国化学家Smith, R. A.在《空气和降雨:化学气候学的开端》一书中首先使用了“酸雨(acid rain)”这一术语。酸雨在当时即被定义为PH值小于5.6的大气降水。在此定义中,PH值是氢离子浓度负的常用对数。在二十度时,化学纯水的PH值等于7.0。取该值为起点,PH小于7.0的溶液为酸性的,而PH值大于7.0的溶液为碱性的。
在自然环境中,典型的,天然的酸性物质是二氧化碳,其在水中溶解并达到平衡,相应的二十度水溶液PH值即为5.6,是人们通常认为无其他杂质的大气降水具有的PH值。
同时,降水中也总含有其他影响PH值的杂质,杂质的数量和成分取决于形成云系和降水地区的特性。如海洋上空对雨水矿化度影响最大的是海盐。这时雨水PH值增大。(海水PH值大于8.0)通常,在具有碱性土壤的地区,当尘土进入降水中时,会使降水的PH值相应增大。同时在未污染大气中,除了二氧化碳以外,还有很多天然来源的酸性物质:硫化氢,二氧化硫,盐酸,氧化氮,氮酸,有机酸等。他们在未污染的大气中浓度很低,但他们在雨水氢离子形成过程中也可能起某些作用,但应该指出,这并不是我们现今所说的酸雨形成的主要原因。
酸雨的产生,主要是由于人类对大气降水成分的明显影响,其主要与100至150年持续的社会工业化有关。从地下开采出的矿石(例如,硫铁矿)和燃料,它们含有大量的硫,在精炼或燃烧过程中主要以二氧化硫形式进入大气中。在燃烧过程中约有3%的二氧化硫直接氧化为三氧化硫。以1980年的数据来看,全世界一年排入大气的硫估计为113百万吨,其中98百万吨为二氧化硫,3百万吨为三氧化硫,9百万吨为悬浮微粒的硫酸盐以及3百万吨的硫化氢,是为大气酸化的第一大成因。同时,含氮燃料的燃烧所产生的一氧化氮和二氧化氮,也是使大气酸化的原因之一。
2、一般认为我国酸雨形成的主要原因是()等酸性气体进入大气后逐步形成ph<5.6的酸性降水。
一般认为我国酸雨形成的主要原因是(二氧化硫)等酸性气体进入大气后逐步形成ph<5.6的酸性降水。
酸雨为酸性沉降中的湿沉降,酸性沉降可分为「湿沉降」与「干沉降」两大类,前者指的是所有气状污染物或粒状污染物,随着雨 、 雪 、 雾或雹等降水形态而落到地面者,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而言。 酸雨又分硝酸型酸雨和硫酸型酸雨。
3、影响酸雨形成的因素
酸雨的发现
近代工业革命,从蒸气机开始,锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器;而后火力电厂星罗齐布,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 SO2;燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸性气体NOx。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、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,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨:化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。
什么是酸雨?
简单地说,酸雨就是酸性的雨。什么是酸? 纯水是中性的,没有味道;柠檬水,橙汁有酸味,醋的酸味较大,它们都是弱酸;小苏打水有略涩的碱性,而苛性钠水就涩涩的,碱味较大,它们是碱。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关;而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关;然后建立了一个指标:氢离子浓度对数的负值,叫pH值。于是,纯水的pH值为7;酸性越大,pH值越低;碱性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的,pH值近于7;当它为大气中二氧化碳饱和时,略呈酸性,pH值为5.65。被大气中存在的酸性气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨;pH值小于5.65的雪叫酸雪;在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾,pH值小于5.65时叫酸雾。
什麽是酸雨率?
一年之内可降若干次雨, 有的是酸雨, 有的不是酸雨, 因此一般称某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为0%; 最高值为100%。如果有降雪, 当以降雨视之。
有时, 一个降雨过程可能持续几天, 所以酸雨率应以一个降水全过程为单位, 即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。
除了年均降水pH值之外, 酸雨率是判别某地区是否为酸雨区的又一重要指标。
什麽是酸雨区?
某地收集到酸雨样品, 还不能算是酸雨区, 因为一年可有数十场雨, 某场雨可能是酸雨, 某场雨可能不是酸雨, 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, 但一般认为: 年均降水pH值高于5.65, 酸雨率是0-20% , 为非酸雨区; pH值在5.30--5.60之间, 酸雨率是10--40% , 为轻酸雨区; pH值在5.00--5.30之间, 酸雨率是30-60%, 为中度酸雨区; pH值在4.70--5.00之间, 酸雨率是50-80%, 为较重酸雨区; pH值小于4.70, 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, 西宁, 兰州, 乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨, 但年均pH值和酸雨率都在非酸雨区标准内, 故为非酸雨区。
酸雨的成因
酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸。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”,即水气凝结在硫酸根、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。我国的酸雨是硫酸型酸雨。
酸雨的危害
硫和氮是营养元素。弱酸性降水可溶解地面中矿物质,供植物吸收。如酸度过高,pH值降到5.6以下时,就会产生严重危害。它可以直接使大片森林死亡,农作物枯萎;也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定,淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素,使土壤贫瘠化;还可使湖泊、河流酸化,并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中,毒害鱼类;加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程;可能危及人体健康。
治理措施
控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
4、问:酸雨的形成.
酸雨是指PH值小于5.6的酸性降雨,比较纯净的雨水因溶有二氧化碳(CO2)而其PH值约为5.6。大多数酸雨中的酸性物质最主要的是硫酸(可占65%-70%),其次是硝酸(可占25%-30%)。
人们曾经认为,空气中的SO2主要来自铜、铅、锌等有色金属冶炼厂和硫酸厂。事实上空气中二氧化硫(SO2)最主要的来源是燃烧含硫的燃料。据估测,大气中的SO2有70%来源于工业燃煤,12%来源于工业燃油,其余则来源于生活燃煤等。进入大气中的SO2气体在氮氧化物或悬浮颗粒中的某些过渡金属元素的化合的催化下,部分地被空气中的氧气等氧化为三氧化硫(SO3),降水时形成硫酸(H2SO4)而降下酸雨。
燃料的高温燃烧是大气中氮氧化物的主要来源。主要来自汽车尾气和供热供电用燃料燃烧的产物。在1200℃或更高温度(内燃机内部能达到的温度可超过2000℃),空气中的N2(氮气)和O2(氧气)可生成可检出量的NO(一氧化氮),后者慢慢与氧气反应而生成NO2(二氧化氮),降水时形成硝酸(HNO3)而进入水中形成酸雨。
酸雨给地球生态环境和人类社会经济都带来严重的影响和破坏。研究表明,酸雨对土壤、水体、森林、建筑、名胜古迹等人文景观均带来严重危害,不仅造成重大经济损失,更危及人类生存和发展。酸雨使土壤酸化,肥力降低,有毒物质更毒害作物根系,杀死根毛,导致发育不良或死亡。酸雨还杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,破坏水生生态系统;酸雨污染河流、湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康;酸雨对森林的危害更不容忽视,酸雨淋洗植物表面,直接伤害或通过土壤间接伤害植物。促使森林衰亡。酸雨对金属、石料、水泥、木材等建筑材料均有很强的腐蚀作用,因而对电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害。在酸雨区,酸雨造成的破坏彼彼皆是,触目惊心,如在瑞典的9万多个湖泊中,已有2万多个遭到酸雨危害,4千多个成为无鱼湖。美国和加拿大许多湖泊成为死水,鱼类、浮游生物、甚至水草和藻类均一扫而光。北美酸雨区已发现大片森林死于酸雨。德、法、瑞典、丹麦等国已有700多万公顷森林正在衰亡,我国四川、广西等省有10多万公顷森林也正在衰亡。世界上许多古建筑和石雕世术品遭酸雨腐蚀而严重损坏,如我国的乐山大佛、加拿大的议会大厦等。最近发现,北京芦沟桥的石狮和附近的石碑,五塔寺的金刚宝塔等均遭酸雨浸 蚀而严重损坏。