1、當前酸雨形勢和治理對策Acid rain:definitions,issues & solutions陳 遙重慶大學理工綜合班3班 陳遙3班 陳遙3班 陳遙3班 陳遙Contents酸雨的概念1酸雨的成因2酸雨的檢測3酸雨的危害4酸雨的防治5理工綜合班3班 陳遙酸雨的概念“酸雨”一詞最早是由英國化學家史密斯于1872年提出。酸雨正式的名稱應為酸性沉降，它可分為“濕沉降”與“干沉降”兩大類，前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水型態而落到地面者，后者則是指在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質而言。在化學上定義水之酸堿值等于7為中性，小于則是酸性。自然大氣中含有

2、大量二氧化碳，二氧化碳在常溫時溶解于雨水中并達到氣液相平衡后，雨水之酸堿值約為5.6，因此大自然的雨水是酸的。但是，在大自然中，仍存在其他致酸的物質。例如，火山爆發所噴出的硫化氫，海洋所釋放出的二甲基硫，高空閃電所導致之氮氧化物等，均會使雨水進一步酸化，而酸堿值會降至5.0 左右。因此.在1980年代后期以來，許多國內外（包含環保署研究報告）研究者，已將所謂“酸雨”認知為當雨水酸堿值在 5.0 以下時，即確定受到人為酸性污染物的影響。在環保署研究報告中，已統一雨水酸堿值達5.0以下時，正式定義為“酸雨”。例如，若以環保署臺北酸雨監測站19901998年之有效雨水化學分析資料為準，顯示約九成降水

3、天數的雨水pH值在5.6以下，而酸雨發生機率則為七成五左右。理工綜合班3班 陳遙酸雨的概念酸雨是污染造成的，為了對比，必須找一個無污染的相對干凈地區進行酸雨監測。聯合國有關組織分別在中國云南麗江玉龍雪山山麓，印度洋的阿姆斯特丹，北冰洋的阿拉斯加,太平洋的凱瑟琳和大西洋的百慕大群島等地建立了內陸、海洋和海洋與內陸聯接的清潔降水背景點。通過數據對比，中國酸雨區域大致屬于內陸型的,其特征是酸性來源,首先是硫酸根,其次是硝酸根；酸緩沖物以銨和鈣離子為主。 理工綜合班3班 陳遙酸雨的概念中國的酸雨分布有明顯的區域性和季節性特征。區域性特征總的趨勢是以長江為界,長江以北降水pH值偏高,多呈中性或堿性,長江

4、以南多呈酸性。酸雨主要分布在長江以南、青藏高原以東和四川盆地等地區,其中長江以南酸雨嚴重的地區主要集中在江蘇、上海、浙江、福建、江西、湖北、湖南、廣東、廣西、海南、貴州、重慶、四川、云南等省市。華中中心區域也是中國酸雨污染最為嚴重的地區。理工綜合班3班 陳遙我國三大酸雨區 1華中酸雨區目前它已成為全國酸雨污染范圍最大，中心強度最高的酸雨污染區。2西南酸雨區它是僅次于華中酸雨區的降水污染嚴重區域。3華東沿海酸雨區它的污染強度低于華中、西南酸雨區。 理工綜合班3班 陳遙酸雨的概念人類活動排放的二氧化硫和氮氧化物等酸性氣體,進入大氣后經過各種物理化學過程,使雨、霧、雪和雹等酸化,導致酸性濕沉降(簡稱

5、酸雨)。從1980年代以來,我國的酸雨污染呈加速上升趨勢,成為繼歐洲和北美之后的世界第三大酸雨區。“六五”期間我國進行了第一次調查,結果發現我國酸雨區主要位于長江以南,西南部以大城市為中心的區域,酸雨問題已變得相當嚴重。在“八五”期間的有關研究又進一步表明,1982至1992年的十年間我國酸雨的面積已大幅度地擴展。重慶是西南地區的工業重鎮,酸雨問題十分突出,因而也是我國開展酸雨調查和研究的重點地區之一。理工綜合班3班 陳遙重慶地區近十年酸雨時空分布和季節變化特征分析參閱的文獻利用2005年重慶各區縣31個觀測站降水的pH值資料分析了當年整個地區的降水酸度的空間分布和季節變化特征,并選取中國氣象

6、局酸雨觀測網中沙坪壩、涪陵、萬縣、奉節和巴東5個觀測站點1997年至2006年的酸雨觀測數據,對重慶地區近10年來酸雨的時空分布特征和季節變化情況進行了統計分析。研究結果表明:重慶地區降水酸性和電導率的地區間差異較大,降水酸性的季節變化較明顯,冷季(秋、冬)較暖季(春、夏)要強。西南部降水酸性較強,受污染程度也較嚴重,但沒有明顯的變化趨勢;東北部大多為弱酸性降水,且受污染程度也較輕,但是日趨酸化和污染加重的趨勢卻較明顯,且季節變化尤為明顯,其中夏秋兩季pH值的明顯減小是其近10年來酸化加重的主要原因。涪陵的數據明顯不同,酸性降水頻率較低,pH值偏高的同時電導率也偏高,2001年前后情況尤為明顯

7、,可能受局地因素的影響比較大。理工綜合班3班 陳遙重慶市降水酸度的空間分布西南部地處四川盆地內側,可能由于盆地的大氣結構較穩定,污染物難以向外擴散,故而降水酸化的程度較嚴重;涪陵及其周圍地區的pH值明顯高于西南和中部,可能存在局地影響;中部和東南部的pH值也較低,酸化程度也很嚴重;東北部可能由于地處四川盆地邊緣,酸化程度較輕。可見,重慶地區酸雨的局地性特征較明顯,這與1980年代有關研究結果認為重慶酸雨的來源主要是自身污染造成的較一致。下圖顯示了2005年重慶各區縣31個觀測站年平均降水pH值的空間分布狀況,可以看出,重慶地區降水酸性的地區間差異較大,主要可以分為4個不連續的區域,即西南部、涪

8、陵及其鄰近地區、中部和東南部、東北部。理工綜合班3班 陳遙重慶市酸雨的季節變化2005年整個重慶地區31個觀測站的降水pH值,春季平均為4.6,夏季為4.7,秋季為4.3,冬季為4.4,標準偏差分別為0.91,0.96,0.93和1.05,可見降水酸性在秋季最強,夏季最弱。對31個觀測站四個季節降水的pH值進行方差分析,利用P值檢驗法對其進行顯著性水平為0.05的檢驗,由于其P值小于0.05,故可以認為2005年整個地區pH值的季節變化較明顯。理工綜合班3班 陳遙重慶市酸雨的季節變化理工綜合班3班 陳遙重慶市酸雨的季節變化 上圖中給出了2005年各個季節不同程度酸性降水的頻率。可以看到，每個季

9、節發生強酸性降水(pH4.5)的頻率均大于弱酸性降水(4.5pH5.6);強酸性降水在暖季(春、夏)出現頻率較低，而在冷季(秋、冬)相對較高;而弱酸性降水頻率則相反。因此可以說，秋季強酸性降水頻率增加是導致其降水酸性最強的主要原因;而夏季雖然弱酸性降水頻率不低，但強酸性降水頻率最低，故總體看來其降水酸性最弱。此外，空氣中一氧化硫和氮氧化物濃度一般在冷季(秋、冬)升高，暖季(春、夏)降低目春夏的降水量明顯多于秋冬，可能是導致降水中氫離了濃度冷季明顯高于暖季的原因。理工綜合班3班 陳遙重慶市酸雨分析小結2005年的31個站的觀測資料和近10年間5個酸雨觀測站的資料均顯示,重慶地區降水酸性的季節變化

10、較明顯,冷季(秋、冬)較暖季(春、夏)要強。可能是由于空氣中二氧化硫和氮氧化物濃度在冷季升高,暖季降低,且春夏的降水量明顯多于秋冬。就整個重慶地區而言,降水酸性和電導率的地區間差異較大。重慶西南部由于位于四川盆地內側,大氣層結較穩定,受污染程度較嚴重,降水酸性較強,但近10年來沒有明顯的變化趨勢。而東北部可能由于地處四川盆地外側,受污染程度較輕,大多為弱酸性降水,但日趨酸化和污染加重的趨勢卻較明顯;同時季節變化尤為明顯,其中降水酸性最強的秋季和最弱的夏季pH值均明顯減小是其近10年來酸化加重的主要原因。2005年涪陵及其鄰近地區的pH值與其他地區相比普遍偏高,而且近10年來一直如此,同時電導率

11、也較高。在2001年前后pH值和電導率都明顯升高,且當年站上及周圍并沒有大的工程項目,可能受局地因素的影響較大。理工綜合班3班 陳遙酸雨的成因酸雨的成因是一種復雜的大氣化學和大氣物理的現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸，絕大部分是硫酸和硝酸。工業生產、民用生活燃燒煤炭排放出來的二氧化硫，燃燒石油以及汽車尾氣排放出來的氮氧化物，經過“云內成雨過程”，即水汽凝結在硫酸根、硝酸根等凝結核上，發生液相氧化反應，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又經過“云下沖刷過程”，即含酸雨滴在下降過程中不斷合并吸附、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。我國的酸雨是硫酸型酸雨。理工綜合班3班

12、 陳遙酸雨的成因硫的液相催化反應：2SO2 (g) +O2 (g) +2H2O (l) H2SO4 (aq) SO2 +O2 SO3+OSO3 +H2O H2SO4 (aq) 總的化學反應方程式：S+O2(點燃)SO2 2SO2+2H2O+O22H2SO4氮的氧化物溶于水形成酸：a.NOHNO32NO+O22NO2+3NO2+H2O=2HNO3+NO總的化學反應方程式：4NO+2H2O+3O24HNO3b.NO2HNO3總的化學反應方程式：4NO2+2H2O+O24HNO3理工綜合班3班 陳遙酸雨為何界定為pH5.6 ？在清潔的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2。如果只把CO2作為

13、影響天然降水pH的因素，根據CO2的全球大氣濃度為330ppm，與純水的平衡如下：式中：KHCO2水合平衡常數，即亨利系數3.2810-2摩升-1大氣壓-1K1、K2分別為碳酸的一級、二級電離常數4.3010-7、5.6110-11理工綜合班3班 陳遙酸雨為何界定為pH5.6 ？它們的表達式為：各組分在溶液中的濃度為： 理工綜合班3班 陳遙酸雨為何界定為pH5.6 ？按電中性原理有： H+=OH-+HCO3-+2CO32-將H+、HCO3-、和CO32-代入上式，得：式中：PCO2CO2在大氣中的分壓（3.0410-4大氣壓） Kw水的離子積（110-14）將Kw 、KH、K1、K2、PCO2

14、這些已知數值代入上式，計算結果得pH=5.6。若大氣受到酸性物質的污染，降水的pH值就會進一步降低，因此一般將pH5.6的降水稱為酸雨。理工綜合班3班 陳遙酸雨的檢測測定項目：在一般情況下，都會測定pH值、電導率、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、NO3-、HCO3-、Cl-等項目。每次降水要及時測定上列各項目，每月測定不少于一次，取月平均值。如果條件允許，還可以根據需要測定Cd、Pb、Cr、Hg、Cu、Zn等重金屬含量。理工綜合班3班 陳遙酸雨的檢測測定方法：1、pH值的測定：pH值測定是酸雨調查最重要的項目。常用的測定方法為pH玻璃電極法，用酸度計測定。清潔的降水一般

15、被CO2飽和，pH值在5.65.7之間，降水的pH值小于該值時即為酸雨。2、電導率的測定：電導率大體上與降水中所含的離子濃度成正比，測定降水的電導率能快速地推測降水中溶解物質總量。一般用電導率儀測定。3、 SO42-的測定：降水中的SO42-主要來自氣溶膠和顆粒物中可溶性硫酸鹽以及大氣中SO2經催化氧化形成的硫酸霧。該指標用于反映大氣被硫氧化物污染狀況。其測定方法有鉻酸鋇二苯碳酰二肼分光光度法、硫酸鋇比濁法、離子色譜法等。我國的能源結構仍以煤為主要燃料，而煤含硫量較高，全國各地降水中陰離子含量幾乎均以SO42-為主。因此，我國酸雨污染一般屬于硫酸型的。理工綜合班3班 陳遙酸雨的檢測4、NO3-

16、的測定：大氣中NO2和顆粒物中可溶性硝酸鹽進入降水中形成NO3-。該指標可反映大氣被氮氧化物污染狀況，也是導致降水pH值降低的因素之一。其測定方法有鎘柱還原偶氮染料分光光度法、紫外分光光度法、離子色譜法等。5、Cl-的測定：Cl-是衡量大氣中HCl導致降水pH值降低的標志。其測定方法有硫氰酸汞高鐵分光光度法、離子色譜法等。6、NH4+的測定：大氣中的NH3進入降水中形成NH4+，它們能中和酸霧，對抑制酸雨是有利的。其測定方法常用鈉氏試劑分光光度法、次氯酸鈉水楊酸分光光度法等。7、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子的測定：降水中K+、Na+常用空氣乙炔原子吸收分光光度法測定。Ca2+是降水中

17、的主要陽離子之一，它對降水中酸性物質起著重要的中和作用。其測定方法有原子吸收分光光度法、絡合滴定法、偶氮氯膦分光光度法等。而Mg2+常用原子吸收分光光度法測定。理工綜合班3班 陳遙酸雨的檢測酸雨自動采樣器TH-2005紅外吸收法二氧化碳分析儀TH-2003型紫外吸收法臭氧分析儀理工綜合班3班 陳遙理工綜合班3班 陳遙理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害生物建筑水體農業森林Acid RainEffects理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害水體19911992年在重慶污染重的南山和污染較輕的紹云山地區的一些小池塘中，對水體中的化學成分、浮游生物和底棲生物的現存量，物種數量等方面進行了監測和分析，結果表明，在

18、城區和郊區的酸化小池塘中Al和SO42-的濃度比其它小池塘中要高，與其它小池塘水體相比，酸化小池塘中浮游生物的現存量低，目物種數量少，底棲生物中Oligochaeta的現存量減少，但是Chironomus的現存量增加，由此可見酸化水體對水生生態系統有很大影響，并使其功能造成明顯變化。理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害建筑理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害建筑 酸雨首先使石灰石或石灰石質的石頭(如大理石和粗陶土)受侵蝕，即使在濕度很小時也能如此。酸雨落在哪里，就腐蝕那里的建筑物、紀念碑、塑像、上下水道等。華盛頓附近的林肯紀念像自1992年以來已被酸雨侵蝕掉8毫米的大理石;法國魯昂教堂表面受浸蝕，雕像的臉

19、已無凹凸感，變成平臉;波蘭克拉科夫幣石像受到嚴重浸蝕，致使有的專家提出將其放入博物館保藏。此外，又如挪威南部的下水道也已遭到酸雨的嚴重破壞。理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害森林19921993年對馬尾松針葉林和香樟常綠闊葉林進行了研究。由表看出，南山馬尾松林和樟樹常綠闊葉林與其他正常的林分相比樹林凈生產力要低得多，尤其馬尾松林更甚。市內真武山馬尾松針葉內積蓄S和F的量比郊區紹云山的高出2.3倍，由此可見，市區森林除了SO2外，氟化物對森林衰亡的影響也不容忽視。理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害森林理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害森林根據實驗室內試驗結果，馬尾松幼苗在濃度為50ppb的SO2暴露下，十貢

20、生長量就受到明顯減少，土壤pH越低影響更甚。理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害農業科學研究發現,在降水pH值小于4. 5的地區,馬尾松林、華山松和冷杉林等會出現大量黃葉并脫落,森林大片死亡。不同樹種對酸雨的敏感性和生態效應都存在很大的差異,酸雨對森林的影響在很大程度上是通過土壤的物理化學性質的惡化作用造成的,酸雨進入土壤后改變了土壤理化性質,間接影響植物的生長,如果酸雨直接作用于植物,將會破壞植物形態結構、損傷植物細胞膜、抑制植物代謝功能。此外,酸雨還影響種子的發芽率,研究表明當酸雨pH值2.0時,種子發芽率急劇下降。此外,由于不同農作物對酸雨敏感程度不同,農作物產量受到的影響程度也存在很大的差別

21、。由酸雨所造成的間接損失可能要比直接損失大的多。受酸雨污染的水稻理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害農業實 驗 組（種子用酸液浸泡1h） 對 比 組（種子用自來水浸泡1h） 編 號 發芽率 編 號發芽率 2 100 8 94 0 92平均值 3.3%平均值 95.3%發芽率基本穩定時所耗用時間 近4天發芽率基本穩定時所耗用時間3天結論酸雨能使植物種子發芽率明顯降低理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害農業實 驗 組（幼苗葉面用酸液噴灑）對 比 組（幼苗葉面用自來水噴灑） 編 號 第1次 第2次 增高 編 號第1次 第2次 增高 3cm3.5cm0.5cm 3cm7cm4cm幼苗發黃萎縮，傾斜幼苗嫩綠直挺 4

22、cm4.5cm0.5cm 3cm7cm4cm幼苗發黃萎縮，傾斜長勢良好，挺直 3cm3.3cm0.3cm 3cm6cm3cm幼苗發黃萎縮，傾斜幼苗翠綠，挺直平均增高0.43cm平均增高3.7cm結論 酸雨使植物幼苗生長緩慢，甚至死亡。理工綜合班3班 陳遙酸雨的危害生物 一般說來，酸雨的pH是在皮膚和胃腸系統允許范圍內的，對人體不產生直接危害，而是以間接的方法，將河水中有毒全屬如汞、鉛、鉻、鋁或銅通過三條途徑引入食物鏈危害人體：(1)酸雨使湖水或河水中的有毒金屬化合物如甲基汞沉淀下來，留在飲水中或被魚吸收，人通過吃魚受害。(2)在中和能力弱的土壤中，正常固定在土壤中的金屬被酸雨洗滌，流入湖或河中

23、，或滲入含水層，污染飲水水源。(3)酸性強的飲用水浸蝕容器和管道的金屬部分，增加飲水中的金屬含量危及人體。如瑞典兒童飲用含銅量高的酸性水質而發生腹瀉的癥狀。美國紐約州和賓夕法尼亞州飲水中的含鉛量已超過安全標準。另外，最近在如里福尼亞州的一次pH值為1.7的酸霧，使30多個跑步者中十多個人當場昏倒。理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治對策環境法規輿論宣傳能源結構脫硫技術執法力度大氣監測理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治健全環境法規，控制工業污染源和汽車污染源的排放總量制定嚴格的大氣污染物排放標準，用法律乎段促使排放源實施各種有效措施控制工業污染源大氣污染物的排放量。美國、加拿大、德國、法國等工業發達國家都

24、先后制定了防止酸雨，減少SO2和NOx排放量的法規，在減少SO2和NOx方面起了很大的作用。如美國不許新建大型火力發電廠以及限制燃煤發電廠的排放量的作法，使美國SO2的排放量減少了一半。理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治調整能源結構，從源頭控制酸性氣體的排放為了減少酸雨形成源，改變能源結構，增加無污染或少污染的能源比例，改造供熱方式，大力開發并利用無污染能源如風能、水能、太陽能等。發展太陽能、水能、風能、地熱能等不產生酸雨污染的清潔能源。清潔能源的使用，可減少一氧化硫和氮氧化物酸性氣體的排放量，長期持續使用，對環保十分有利。重慶市在經濟快速發展的同時，大力發展低能耗、輕污染產業，尤其是第二產業。1

25、990年重慶第二產業在GNP中的比值為26. 8% , 1994年上升為32. 3%，預計到2000年將增至45%。自1980年以來，重慶市利用關、停、并、轉、遷等措施先后搬遷了近300家布局不合理，污染擾民嚴重的企業(車間)。理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治天然氣重慶有豐富的天燃氣資源，國務院決定增加15億m3的指標，這為城區民用燃煤爐灶及小型鍋爐提供了清潔燃料。水能重慶有豐富的水能資源，理論貯量達5OOOMW以上。沼氣廣大農村有開發沼氣的廣闊前景，還可以利用本地煤炭大力發展火電，同時集中進行煙氣除塵脫硫。理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治積極開發新型煙氣脫硫脫硝技術，從末端控制酸性氣體的排放國家

26、應大力發展研究新型鍋爐及電廠的低能耗抵運行費用的FGD(煙氣脫硫)技術及脫硝技術，從末端保證酸性氣體的達標排放及達到總量控制要求。“七五”期間重慶市投資5500萬元，新增洗煤生產能力340萬t/a。理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治加強大氣污染的監測和科學研究我國于2000年10月正式加入了東亞酸沉降監測網常規階段運行。正式拉開了酸沉降實質性防治工作國際間合作的序幕。建立大氣及酸雨自動監測系統，配備網絡及數據庫系統，從而使環境竹理者能隨時監測當前的大氣中的SO2和NOx的濃度及其時空分布情況，了解酸雨的狀況并預測其時空變化趨勢，以便采取相應的對策。理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治加大環境竹理執法力度

27、，嚴格控制污染物排放取締污染物排放量大的企業，使用鍋爐的企業必須安裝脫硫除塵設施，汽車要求安裝尾氣凈化器，確保污染物達標排放。在新建裝機容量為720MW的華能路磺電廠一期工程中，在國內建設了全國第一套大型煙氣除塵脫硫裝置，脫硫率達95%以上，環保投資2. 2億元，占該廠總投資的12%左右。在重慶發電廠新建400MW機組工程中，新建了亞洲最高的240m煙囪，煙氣通過靜電除塵后高空排放，緩解了近地面的空氣污染。理工綜合班3班 陳遙酸雨的防治發揮輿論宣傳的作用，促進全民共同參與加大宣傳力度，促使全民從身邊的小事做起，共同防治酸雨，如采用使用型煤、節約用電、使用清潔能源等措施來減少能源的消耗，從而降低SO2和NOx的排放。理工綜合班3班 陳遙小結酸雨是由大氣污染造成的,從當前看來,酸雨已經嚴重制約了經濟的發展。為了保持強勁的經濟增長勢頭,控制酸雨勢在必行。酸雨是涉及世界各國的災害,人類只有一個地球,它是我們共同的家園,保護人類賴以生