酸雨成因及防治措施

《化工环境工程概论》课程论文

论文题目：酸雨的成因及防治

学院：石油化工

专业：能源化学工程

班级：1302班

学生姓名：杨勇林

学号：1310140133

摘要：随着工业的不断发展，大量烧煤的烟囱排放出的二氧化硫酸性气体或汽车排放出来的氮氧化物烟气上升到天上形成了酸雨。从人类面临的环境问题出发，阐述了酸雨的形成。酸雨对生态系统、人体健康、建筑材料等具有很大危害，从土壤性质、氨气、大气颗粒物和天气形式等自然因素方面探讨了酸雨现状的形成原因。最后结合当前酸雨的状况及特点，提出了可行的防治防治酸雨的具体措施。

关键词：酸雨；成因；危害；防治措施

1 引言

酸雨是指pH值小于5.6的大气降水。其酸性成分主要是硫酸，也有硝酸和盐酸等。酸雨不但污染土壤环境，使土壤酸化和贫瘠化，还会影响水体、森林，破坏其生态循环[1]。此外，酸雨还能诱发植物病虫害，使农作物大幅度减产。因此，酸雨控制已成为中国污染防治工作的一项重要内容。

2 我国酸雨现状研究

2.1 酸雨的定义[2]

在正常情况下, 由于大气中含有一定的二氧化碳, 降雨时二氧化碳溶解在水中, 形成酸性很弱的碳酸, 因此正常的雨水呈微酸性, pH值约为5.6-5.7。在1982年6月的国际环境会议上, 国际上第一次统一将pH值小于5. 6的降水( 包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等) 正式定为酸雨。酸雨中的酸绝大部分是硫酸( 可占65%~ 70%) 和硝酸( 可占25%~30%) 。

2.2 我国酸雨现状及分布状况[3]

中国酸雨的分布有明显的区域性，其特征总的趋势是以长江为界，长江以北降水

pH值偏高，多呈中性或碱性，长江以南呈酸性。截止到2011年一季度对中国329个地级城市雨水质量监测表明酸雨主要分布在长江以南、青藏高原以东地区，主要包括上海、、、、、、重庆的大部分地区，广东中部地区、四川东南部、湖北西部的少数地区。全国酸雨与去年同期相比，全国酸雨（降水pH均值＜5.6) 城市比例略有降低，降低了4.4%；较重酸雨（降水pH均值＜5.0）城市比例有所降低，降低了6.1%；重酸雨（降水pH均值＜4.5)城市比例基本持平；全国酸雨面积与上年持平，酸雨分布

区域无明显变化。与2005年同期相比，全国降水中SO

42-和NO

3

-离子浓度有所升高，

NH

4

+和Ca2+离子浓度基本持平[4]。中国酸雨还呈现以城市为核心的多中心分布。城市降水段度强，郊区弱，远离城市的广大农村则接近正常，pH值在5.6左右。此外酸雨的区域分布还存在功能区差异，主要表现为工业强于非工业区。

2.3 我国酸雨的化学组成及特点[5]

一般情况下大气降水中阴离子为SO

42-、NO

3

-、Cl-、HCO

3

-，阳离子为NH

4

+、Ca2+、

Na+、K+、Mg2+、H+。研究表明对我国降水酸度影响最大的阳离子是NH

4

+和Ca2+，阴离

子是SO

42-和NO

3

-。

文献引用A=［SO

42-］/［NO

3

-］作为划分酸雨类型的特征参量，将酸雨分为3档: 当

A≤0.5时，为硝酸型或燃油型; 当0.5≤A≤3.0为混合型; 当A≥3.0为硫酸型或燃煤

型.

“两控区”政策的实施使得SO

2

的排放得到了一定的控制，但是随着我国汽车保

有量的显著增加，另一重要的致酸物质NO

X

的排放量却在持续增长，并慢慢导致我国酸雨污染类型发生转变，由原来的硫酸型逐步转变为硫酸、硝酸混合型。位于沿海发达地区的厦门、珠海降水中硝酸根与硫酸根浓度大体相当，酸雨已是硫硝混合型酸雨，而内陆的绝大多数城市硫酸根浓度远大于硝酸根浓度，仍然是硫酸型酸雨。

3 酸雨的成因分析

3.1 酸雨的形成过程

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。酸雨的形成过程, 可用以下两种类型的化学反应来表示[6]:

硫酸型酸雨：

S →H 2SO 4

S+ O 2( 点燃) = SO 2

SO 2+H2O=H 2SO 3( 亚硫酸)

2H 2SO 3+ O 2= 2H 2SO 4( 硫酸)

总的化学反应方程式:

S+ O 2( 点燃) = SO 2

2SO 2+2H 2O+O 2= 2H 2SO 4

硝酸型酸雨：

氮的氧化物溶于水形成酸:

a. NO →HNO 3( 硝酸)

2NO+O 2=2NO 2

3NO 2+H 2O=2HNO 3+ NO

总的化学反应方程式:

4NO +2H

2O+ 3O

2

= 4HNO

3

b. NO

2→HNO

3

总的化学反应方程式:

4NO

2+2H

2

O+O

2

= 4HNO

3

( 注: 元素后的数字为脚标, 化学式前的数为化学计量数。)

我国的酸雨是典型的硫酸型酸雨。

4 酸雨的危害

酸雨的影响主要表现在对生态系统（如农作物、土壤、水体、森林等）的危害，以及对各种建筑材料的腐蚀，严重的甚至危及一个城市的生态平衡。它的危害主要体现在以下几个方面。

4.1 酸雨对农业的危害

植物对酸雨反应最敏感的器官是叶片, 叶片受损后光合作用降低, 抗病虫害能力减弱, 林木生长缓慢或死亡, 农作物减产。

酸雨可导致土壤酸化。中国南方土壤本来多呈酸性，在经酸雨冲刷，加速了酸化过程;中国北方土壤呈碱性，对酸雨有较强缓冲能力，其承受能力较南方稍强。土壤中含有大量铝氢氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含铝的人的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子，形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝导致中毒或死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫瘠化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产[7]。

由于不同的农作物和同种作物的不同品种之间，受二氧化硫伤害的敏感性不同，