酸雨的形成机制

酸雨的形成机理·危害及消除污染的对策

摘要 通过确定酸雨的涵义、特点，在分析工业化时期酸雨形成机制的基础上，介绍不同地区酸雨的控制目标。指出酸雨对人类的生产和生活产生严重危害，提出不断完善环境法规建设， 加强环保执法力度； 调整能源结构，优化能源质量；加快二氧化硫治理技术研究，加速设备的国产化进程等治理酸雨的措施。

关键词 酸雨；形成机理；危害；消除污染的对策

目前我国酸雨呈蔓延之势正在不断扩大，酸雨区面积已占国土面积的 30%，已成为继欧洲、北美之后的世界 第三大重酸雨区[1]。酸雨是跨越国界的 全球性灾害，素有“空中死神”之称，已 被列为目前人类面临的主要环境问题（酸雨肆虐水危机土地荒漠化、臭氧层遭破坏、温室效应、水土流失、森林锐减、物种灭绝和有毒化学品污染）之中[2]。我国经济正快速发展,特别是电力和钢铁工业的迅速发展，致使二氧化 硫排放量增大，造成了日趋严重的大气污染。因此,控制二氧化硫排放量以及酸雨的形成,已成为我国环境污染治理工作的中心内容[3]。为此,笔者总结介绍酸雨的形成机制、危害，并提出相 应的治理措施。 1 酸雨的涵义、形成机制、控制指标及特点。

1.1 涵义1872年，英国化学家史密斯在《空气和降雨:化学气候学的开端》一书中首次提出“酸雨”这一术语。“酸雨”通常 指在自然气候条件下，包括雨、 雪、霜、雾和露等各种pH＜5.6的降水[4]。

1.2 形成机理随着工业的发展，特别是钢铁和电力的快速发展，导致自然降落的酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中无机酸中的硫酸和硝酸占很大比例。该时期酸雨的形成是一种复杂的大气物理和化学过程。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的一氧化硫和二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“成云聚雨”，即水气吸附在硫酸根、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；在降水过程中，不断合并吸 附其他含酸雨滴和含酸气体，形成体 积较大的雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。酸雨的形成过程，可用以下 2种类型的化学反应来表示[5]。

1.2.1 硫酸型酸雨的形成过程

S+O2（点燃）=SO2

SO 2+H 2O=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 2SO4

1.2.2 硝酸型酸雨的形成过程 氮的氧化物溶于水形成酸：

（1）NO→HNO3（硝酸）2NO+O 2=2NO

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

总的化学反应方程式：

4NO+2H2O+3O2=4HNO3

（2）NO2→HNO3

总的化学反应方程式：

4NO2+2H2O+O2=4HNO3

由此可见，酸雨中关键性离子组 分是 SO 4 2- 和 NH 4 +。SO 4 2- 作为酸指标，主 要来源于煤炭燃烧排放的二氧化硫。从酸雨分布地区的差异和形成原因来 看，目前二氧化硫主要是人为造成。有研究表明，我国的酸雨是典型的硫酸型酸雨。酸雨形成的大概过程还有相态的参于1.气相光化学氧化大气中的二氧化硫在波长 为2900一 7000埃光的作用下发生光化学反应形成三氧化硫 ,其反应式为 : 5 0 : 一5 0 : * 5 0 : * + O : 一5 0 3 + [O 〕 5 0 。 + H 2 0 一H 之5 0 ‘ 式中 5 0 :”—5 0:的第一激发态(三重态) 2 .液相催化氧化大气中有充足的氧、水份和微粒(包括各种金属元素微粒) ,在这 种条件下，一些还原性污染物质在金属触媒下,发生液相催化氧化作用,即. F e 、 M 。一一5 0 { 5 0 2 十 H Z O 一H Z S O 4 l 空气中的湿度和气温越高,生成硫酸和硝酸的反应越快 。 3 . 固体粒子表面氧化被空气中的固体粒子吸附和氧化而形成硫酸烟雾。随着对环境污染研究的深入，美国科学家发现 ，酸雨和烟雾起反应后形成的酸雾，其酸度更高，酸雾的酸性是酸雨100倍 ,其危害更大。酸雾和酸雨一样,起初都是由于火力发电厂排放的污染物和汽车排出的废气造成的 。 当污染物与近地面的水燕汽混合时，就形成酸雾。其过程为:它先结在粒径很小的烟粒子上，形成飞沫，并不断从潮湿的空气中吸收水分，使尚未反应的硫也继续 转 变为硫酸。 当飞沫增加到一定数量时 ，就形成酸雾。有的专家认为前二种是形

成硫酸烟雾的主要途径。{ g ] 但美国环保局环境研究所的一位专家 (A 以s h u l 民 r ) 则认为:气相光化学氧化对整个硫声炭盐的生成并不重要。如气相光 化学反应是二氧化硫转化为硫酸盐的唯一途径 ，则冬季的硫酸盐似乎应当为夏季的十分之一，因为冬季的光照比夏季少得多，但实际减少还不到一半 。因此， 他认为非均相氧化反应 ‘ 可能见勺重要 , 「 ”〕 l专家认为: 排放到夕如二 氧化硫、氧、臭氧或过氧 一 氢扩故到板滴中发生液相反应。也有的丈气中多种 一次污染物之间的相互作用影响很大。这些物质可能在云层、雨滴中转化,也可在沉降后转化。详细的过程并不清楚 。还有的专家认为: 以往对酸雨的研究，多注意二氧化硫在大量水溶液中的反应，而不是在微小的液滴上，这种研究不能代表大气的实际情况。对于氮氧化物形成酸雨的机理，人们 了解得很少。虽然以往对氮形成光化学烟雾已做过广泛研究，但对它的均相反应化学，几乎全然无知。有的 专家认为其部分原因是硝酸盐的常见颗粒物—硝酸铰极易挥发，在测定过程中容易从过滤介质中损失掉。使用惰性材料滤能收集硫酸钱，亦能捕集硝酸，因而分不清是均相反应还是非均相反应 。f“l 综上所述，可知环境科学工作者对酸雨的形成的机理仍需进行深入研究。由上述可知,雨的酸性来源于燃料燃烧时产生的二氧化硫 和氮氧化物等。但以何为主因地而异 。 此外，雨的酸度和组分还因季节和地区的不同而有明显的区别, 如有的地区的酸雨分析表明, 硫酸占总酸量的60%，硝酸约40% 。 美国东北部的酸雨 , 65%是硫酸的 ,30%是硝酸的，5%是盐酸的;而日本的酸雨,除含有硫酸和硝酸外，还含有R C H O等刺激物质。日本称这种物质为湿性大气污染。在我国下的酸雨,绝大多数是硫酸型的。伟灾爪赢燕露犷蛋一1‘ 大气中未污染的雨水 ，稍带酸性，因为在雨雪降落过程中，由于吸收并溶解了溶解于空气中的二氧化碳而转化为碳酸的缘故 。 在气液相相平衡时,雨水的pH值5.65 。所 以 ,专家们给酸雨下了一个定义 : 任 何p H 值低于5.65的降雨均称为酸雨。

1.3 控制指标

1.3.1 降水酸度控制指标

降水pH是一种降水酸度的度量方法。人们通常 认为，雨水的“天然”pH为 5.6，并将该值作为判断降水是否受到人为污染的标示值[6]。研究表明，酸雨对农作物和森林生态的影响存在阈值。从长江以南的酸雨和酸雨与二氧化硫复合污染 对不同敏感性树种在生长期的伤害阈 值的模拟结果可看出，即使是敏感性树种，在酸雨与二氧化硫复合污染的条件下，其伤害阈值仍为雨水pH≥4.5，二氧化硫浓度为2.14 mg/m 3。由此 可见，从酸雨对树木伤害的角度分析,将长江以南地区雨水pH等于或小于5.0看作是酸性降水也是适合的。而长江以北地区，由于植物和土壤多呈碱性，因此，对酸雨更为敏感，酸雨的标准pH应定为5.5。因此，从我国酸雨对农作物的影响来看，以长江为界,长江以 南将酸雨定为 pH小于5.0，长江以北地区将酸雨定为 pH小于5.5较合适。

1.3.2 硫和氮沉降量控制指标

硫和氮的沉降量是重要的酸沉降指标[7]，这与人类活动密切相关，控制二氧化硫和二氧化氮排放量就是降低硫和氮干沉降量和湿沉降量。由于我国的酸沉降属于硫酸型，因此我国酸沉降控制主要是控制硫沉降量。我国地域广阔，各地气候、生态及土壤存在明显差异，不可能规定一个统一的硫沉降量控制指标。为此，引入了临界负荷值概念。所谓临界负荷值，指的是生态系统所能 忍受的最大酸性物质沉降量，若实际 酸性物质沉降量超过该值，生态系统将逐渐酸化，改变生态系统的整体特性，使生态系统受到损害，破坏原来的生态系统。

1.4特点

酸雨的特点是污染范围很广。它可以迁移扩散达100 一1000公里以上,造成越 国污染。[ “ j 采用模拟试验和测量学测定对二氧化硫和氮氧化物进行的监测, 确认英国、法国 、德国、波兰和荷兰的排放源是造成斯堪的纳维亚酸雨问题的 “ 罪犯” 。 i ‘ 。l 酸雨是全球污染的一个典型实例,也是当今世界上最严重的环境污染问题之一。

2 酸雨的危害

2.1 对林业和农业发展的危害

酸雨（雾）对林业和农业发展的危 害，主要表现在对树木和农作物的破坏方面

[8- 9]。酸雨（雾）损害阔叶、针叶植物的表面,降低植株抵抗灾害（如干 旱、疾病、虫害和寒冷）的能力，抑制其生长和再生长。土壤长期受到酸雨的侵蚀会失去有价值的养分。弱酸性降水可溶解地面土壤中的矿物质，如硫和氮等；酸度过高，会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒子结合的钙、镁和钾等营养元素，而土壤中Ca2+、Mg2+盐基离子比K+、Na+对酸雨更为敏感[10- 11]，使土壤趋于贫瘠化。同时，铝的浓度增加，使林木和农作物 的养分输送混乱、生长迟缓或完全停止，继而破坏整个森林和农田生态系统，阻碍林业和农业的正常发展。当酸雨落到植物上,则危害更大。酸雨直接损害植物叶表面的蜡质保护层 ,而其根部在土壤里得不到营养而中毒。由于干扰蒸腾作用和气体交换,使植物枯萎。 酸雨对蔬莱和果树生长都有很大影响，如日本静冈、山梨两县下的酸雨,就使茄 子、黄瓜等农作物上部叶片枯萎,产量降低。据美国环保局实验室实验,用pH 值 为3的水浇灌菠莱和红罗卜时,其收成分别减少15 %和50 % 。拍82 年 5 一 7 月在我国四川省江北县、巴县和重庆市下的几场酸雨（pH值为3 .8一4 .6),使水佑叶片迅速变成亦已，夕以日火烤，几天内全部死亡。田边豆类 、野草也发生枯死现象。四季豆和芋头也受到危害。仅巴县某公社的水稻就因酸雨而减产 80万斤。苏州1980年5月13日降的一场 pH为4 .7的酸雨,使某公社的西瓜藤全部枯死 ,西瓜无收。森林土壤由于过量 酸的沉降 ,使土壤中微量元素钙、镁、钠、铝、铜减少, 改变了土壤中其他钙性物质的含量,以致破坏了土壤中营养成份的平衡 ,使森林生长迅速降低、或枯萎乃至死亡。 据报道 ,北欧东北部的森林，由于酸雨的影响, 生长量减少了,特别是在瑞典,1950年一1965年，森林的生长量减少了2 一 7 % 。在西德 ,其危害 更为显著，已有1500公顷的常青树林死于酸雨，另有8 公顷的冷松林受到严重威胁。 其树木的死亡量占其收获量的一半。东德也有一半森林受到酸雨污染。法国森林受害也相当严重。

2.2 对生物生存环境的危害

生物生存环境主要包括水生环境和陆生环境。酸雨的沉降可造成水质酸化，水

质酸化造成鱼类和其他水生物群落的生存环境发生改变，改变营养物等物质的循环。特别在生物发育过程中，大量有毒有害物质参与了生物循环。酸雨的沉降还使得重金属溶于水体中，并进入食物链，导致物种数量的减少和生产力下降。酸雨对陆地生态系统的危害，主要体现在对土壤和植物的危害。对土壤的危害包括抑制有机物的分解和氮的固定，淋浇土壤中钙、镁和钾等营养元素，造成土壤贫瘠化[12]；酸雨还直接损害植物新生的芽叶，影响其生长发育，导致生态环境的退化。酸雨对水体的危害,与下列因素有关: ( 1 )与自然条件有关,对碱土、石灰石和砂铺底的湖泊能容纳较高数量的酸沉降物。在缺乏硫酸盐母质的地区,酸雨得不到地表物质的中和，因此会造成河流湖泊水体酸度的增高。[ ‘]而位于很薄的冰责或很厚的花岗岩板之上的土壤和湖泊,受到酸沉积危害最厉害。(2 )与物种有关 许多鱼类不会直接死于酸雨。〔‘1〔“] 一般正常的湖泊和河流,水的pH值应稍高一 些。但在酸雨的影响下,水的pH值不断下降。 若pH值到5以下,鱼类就要受到严重威胁。特别是幼鱼之死，主要是由于水本身的酸性所致。当pH值降到4.7 以下时,就不见吐鱼的踪影 。一 些敏感的鱼种 ,如鱿鱼、蹲鱼、 斜齿编、唱鱼和北极红点畦鱼等,则会因pH值稍有降低(当pH

湖泊死亡(鱼类和水生植物不能在其中生长),其余的很大一部分也处于危险之中。在瑞典九万多个湖泊中，有两万个受到酸雨损害，其中4千多个已达到了严重酸化的地步,鱼类已经绝迹。挪威南部80%的湖泊和河流受害,湖面为1万3千多平方公里区域{的鱼类绝迹。

2.3对土壤的影响

在酸雨的作用下,土壤酸性增高,从而导致两种后果:首先径流使土壤贫膺化,影响植物的生长,使产量降低。其次,由于土壤中微生物 ,尤其是固氮菌 ,只生存在碱性或微酸性的土壤中。过量酸的沉降,必然造成土壤微生物群体发生生态系统的混乱,影响氮的供应,危害农作物和其它植物的生长。土壤的重金属与酸雨作用，也增加其毒性。酸雨落入土壤，将重金属带入蓄水层 ,从而污染地下水。

2.4 对设备、设施及建筑材料的危害

酸雨可腐蚀建筑材料、金属表面和油漆表面等，特别是以大理石和石灰石等岩石为材料的历史建筑物和艺术品。由于岩石中的成分极易与酸雨中的硫酸和硝酸发生反应，并且长期暴露在自然环境中，受酸雨的淋洗频率较高，易受到酸雨的腐蚀和变色。酸雨长期侵润建筑，会腐蚀建筑物的结构,造成建筑物的坍塌.腐蚀建筑物 (含碳酸钙的建筑材料) 、输电线路、铁轨、机器设备、皮革、油漆、古建筑和文物古迹及雕塑等。据报导,涅太华的加拿大议会大厦因唆蚀而 变黑;波 兰的古建筑和文物古迹亦遭受损害。华盛顿附近的林肯纪念像自1922年以来已被酸雨侵蚀8毫米厚的大理石。据美国估计,由酸雨造成这方面的损失 每年可250万美元。我国四川省重庆市因受酸雨和酸雾的作用 ,供电系统线路 金属件的维修周期 ,近年来缩短了一半,仅沿街水银灯的金属件和线路维修一项就损失10余万元。近几年来, 重庆市建筑物和一些金属设施损害情况比较严 重。如嘉陵江大桥、市区公共交通车辆、建筑机械、力晋舶等，由于酸雨及酸雾对金属材料的腐蚀迅速加快，使用寿命大为降低。新建楼房外部装修仅能保持1 一2年就开始变色、落。混凝土材料只3 一 4年外层砂浆就被侵蚀剥落,露出砂子 。 1956年落成的市体育场场上的水泥栏杆,现已干疮百孔,凹凸不平,石子 外露了1厘

米多。按时间计算,平均每年水泥被侵蚀0.4毫米。由上可看出,酸雨 的危害很大。

2.5 对人体健康的的危害

酸雨主要通过食物和呼吸等方式危害人体健康。首先，汞、铅等重金属经过食物链进入人体，在人体内滞留 积累，诱发癌症和老年痴呆症等；其次,干性酸沉降通过呼吸侵入人肺部，诱发肺水肿或直接导致死亡。特别是长期生活在含酸沉降物的环境中，诱使人体产生过多的氧化酶，导致动脉硬化、心肌梗塞等疾病的发生概率增大。

3 .酸雨的治理措施

3.1 不断完善环境法规建设，加强环 保执法力度

1990年12月，国务院环境保护委员会第19次会议上通过了《关于控 制酸雨发展的意见》的决议;1996年,全国人大批准的《国民经济和社会发展九五计划和 2010远景目标纲要》以及《国务院关于环境保护的若干问题 的决定》，都明确提出了酸雨控制区和二氧化硫污染控制区（简称“二控区” ）应对酸雨和二氧化硫污染进行重点治理。因此,各级环保部门应加强环保宣传，严格按照环境保护的法律和法规进行执法，充分发挥法律的作用。酸雨控制区二氧化硫排放负荷按行业统计主要集中在电力、冶金和化工建材等行业，其中，电力行业的二氧化硫排放负荷最大。因此，应加快制订电力行业的二氧化硫排放总量控制计划，在“二控区”与大中城市禁止新建火电厂；化工、冶金等行业应着重生产的全过程监控，对工艺落后的小企业坚 决关、停、并、转，执法必严，违法必究。

3.2 调整能源结构，优化能源质量

我国的能源结构仍然是以煤炭为主。煤炭燃烧排放大量的二氧化硫，造成了我国酸雨属于硫酸型酸雨，因此，抑制大气二氧化硫污染是防治酸雨的根本措施。我国一方面需加强新能源 的开发，不断利用水电、风力发电和核 电等；另一方面，受到治理技术和经济能力的限制，还不能在全部燃煤设施上进行烟气脱硫，所以严格限制高硫 煤的生产和使用，要大力推行煤炭的 洗选，提高煤炭燃烧前的脱

硫能力。

3.3 加快二氧化硫治理技术研究，加速设备的国产化进程

目前烟气脱硫分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。由于技术 和经济发展的局限性，目前各国企业 主要采用的是煤炭燃烧后的脱硫方 法。煤炭燃烧后的脱硫可分为湿法、干 法和半干法烟气脱硫。湿法烟气脱硫 工艺完善，脱硫效率高，但容易腐蚀设 备，使投入增加；干法脱硫效率较低， 推广价值不高；半干法兼有干法和湿 法的优点，可提高脱硫效率，因此可大 力推广和应用。同时，为实现酸雨和二 氧化硫污染控制目标，要加快国产脱 硫技术的研究、开发、推广和应用，加 快有关示范工程的建设。要加快对国外成熟的先进治理技术、设备的引进 和消化吸收工作，逐步实现烟气脱硫 的国产化。在项目和资金的安排上，不 仅要重点向“二控区”倾斜，而且也要 关注生态脆弱地区。此外，要加快煤炭 燃烧前和燃烧中的脱硫技术的研究， 在煤炭开发过程中逐级降低硫的含 量，进而降低大气中的酸排放总量。

4 结语

我国大气污染主要的污染物是酸 雨和浮尘。由于我国经济快速发展，二氧化硫和氮氧化物的排放量逐渐增多，

酸雨问题日益严重[13- 14]。预计到 2020 年，我国现有酸雨区将继续扩大，降水的酸性继续升高，危害的面积将继续扩大。因此，我国政府必须加大对酸雨的控制，促进环境保护法具体方案的落实，做到违法必究、执法必严。同时不断提高环境保护技术的创新能力，加快脱硫技术的国产化进程。坚信随着公民环保意识的提高，环保经济投入力度的不断加大，我国的酸雨问题将得到更好、更有效的控制。

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责任酸 雨 的 形 成 和 危 害

刘 琴

(环保教研室 )

J口 刁又 要

本文追朔了酸雨的历史, 综述了酸雨的形成过程。含硫的燃料在燃烧时所产生的 废气中,含有二氧化硫、氮氧化物和氯化氢等污染物。这些污染物被排放到大气中后 ,在日光辐射等的作用下,经过长距离迁移、扩散等物理化学变化,与水蒸 汽和氧结合成稀释的硫酸、硝酸和盐酸而形成酸雨降落至地面。本文还介绍 了酸雨对人体、水体、土壤植物、植被及其他方面的危害性。

一、 酸雨的形成

酸雨系指从大气中降到地球表面及物体上的酸性物质(包括干、湿)。从有关 文献来看,酸雨的记载可追溯到1661年。1882年， 一位英国科学家发现了英国工业化城市曼彻斯特严重污染的天空与在该地降雨的水中发现酸之间的关系。1 926年,挪威淡水渔业观察员往意到降雨对渔业的影响, 并记载了新孵化的蛙 鱼苗突然死亡与水的酸度有关,但原因不详。直到1959年 ,酸雨的问题才被揭开—鱼类的明显减少是因酸雨污染所造成的。t ’]本世纪五十年代中期，酸雨在

美 国的主要工业和人口比较集中的东北部降落,并向西部和南部扩大。年后期 ,比 利时、荷兰和卢森堡等国家都测出酸雨。六十年代后期,酸雨又在法国、德国 、英国和挪威出现,并在美国整个东部和加拿大漫延。近年来,降落酸雨的地方越来越多,雨水的酸性也越来越强，北欧、美国东北部以及日本等地区的酸雨尤为严 重。水的pH值半多在4.0左右，个别的曾达到1.5。在美国东北部及加拿大东南部，pH值在3 一 4的酸雨已经不是罕见的了。雨水的pH平均值在4.8以下的洲在美国已达15个。〔“ } 如在美国东北部的卡奈曾降了一场象酷 一样酸的雨(PH直为2.5左右),在西宾夕法尼洲甚至下过pH值不到1.5的酸雨 ,这种雨 水已经比食醋和柠檬汁还要酸。在美国西部,酸雨的酸性也增加了,而且最近在西部一些地区还出现pH值为3的酸雾。 ￡“了1981年在挪威也下了一场柠檬汁一样酸的雪(pH1.5左右);在南部还发生了一次酸性暴风雪，给大地蒙上了一层暗黑色的薄膜。{ ‘1 酸雨作为独立的研究学科只有多年的历史，对它的进一步 了解只是最近5 一 6年的事 。雨污染危及人体健康、空气、水体、土壤 、植物和植被。由于它的危害和污染范围广，近些年来，酸雨已引起了人们的注意。〔“3 特别引起欧洲、美洲和日本等有关国家和政府的极大重视。 它是当前国际上令人关注的环境间题之一。美国、加拿大和西欧等国家将其列为重要的环境保护问题, 开展科学研究和拟订防治对策。在我国，酸雨在最近两、 三年才被发现。从1 982年3月起 ,城乡建设环境保护部组织了全国性酸雨普查监测工作, 有25 个省、市、自治区的138个地、市级以上环境监测站获得了24 0。多个采 样点数据。监测结果表明了1个采样点出现酸雨 , 占44 .5% ;在25个省、市、 自治区中，有22 个出现酸雨 。〔”l 酸雨主要集中在西南、中南和华东地区,尤其以长江以南为严重，北方地区较轻，有由北到南逐渐加重 的趋势。 酸雨的 pH 值小于4.0 的城市有苏州和广州(pH值 = 3.8 )，南 昌和贵阳(pH = 3.7 ), 重庆 (pH= 3.0)〔7 ]等城市。目前，美国东北部是世界上公认的酸雨最严重的地区之一，其pH值一般为4.0左右，最低值为5.5左右。与美国东北部相比 ,我国长江以南部分地区酸雨污染程度也算相当严重了。〔‘〕 酸雨的形成是一个

极其复杂的过程，其化学成分极为复杂 。〔’]主要是由空气中大量的二氧化硫和氮氧化物在长距离迁移过程中形成的。金属冶炼厂、火力发电厂、炼油厂等企业 , 以煤、石油、天然气等作燃料.这些燃料中都含有不同数量的硫,平均在1% 左右(我国重庆和贵阳市的燃煤含硫量在5% 以上),呈无机物和有机物的形式存在。在燃烧过程中,绝大部分的硫变成二氧化硫随同烟气排到大气中。汽车、卡车等交通运输工具及火力发电厂、化工厂等也排出氮氧化物、氯化氢等一次污染物。 此外 , 火山爆发、森林火灾、海洋和 陆地生物圈内细菌分解有机物也会产生二氧化硫和氮氧化物 ,大自然和闪电放电产生氯氧化物。据198O年9 月欧洲共同体计算,全世界每年因有机物分解排放3100万吨硫化氢, 再氧化成二氧化硫 , 火山每年排放300万吨硫。与人为排放的二氧化硫、氮氧化物相比 ,上述自然原因排放的数量和影响还是微乎其微的。据报道，欧洲每年排放6000万吨二氧化硫，美国每年排2600万吨二氧化硫。二氧化硫、氮氧化物等这些一次污染物排放到大气中后, 经过长距离迁移、扩散 等物 理、化学变 化，最后降落到地面，而从大气中消失。污染物的消失途径有三种:〔‘][ ’] (1 )以气体形式被土壤、植物吸附、吸收; (2) 生成气溶胶降落下来; (3) 被雨水吸收后降落下来。 酸雨就是由于人为排放到大气中的二氧化硫和氮氧化物、氯化氢等污染物以第三种途径从大气中消失时所形成的产物 。目前由于科学技术条件的限制，对酸雨形成的机理还 不很清楚。[ 。l 一般认为其大概过程如图1所示 。 〔‘ “J 大气中的二氧化硫、氮氧化物和氯化氢等在局部地区造成富集(超过了大气的稀释和自净能力),并在 阳光照射等的作用下,经过物理和化学变化,与水蒸汽和氧结合成稀释的硫酸、硝酸和盐酸;并附在水滴(或雾、雪、雹)和微粒物质上,最后沉降下来,形成酸雨(或酸雾、酸雪或酸雹),危害环境和人类。 在大气 中, 二氧化硫变成硫酸,关键的问题是二氧化硫如何氧化为三氧化硫？对此过程 一般认为可能有三种途径:[ S J [ ” l 均相气相光化学氧化、液相催化氧化和 固体粒子表面上的氧化。现将这三种可能的途径介绍如下:一次污染物 o , N O

二 , 日 { , 尺C H QI变焕 } “: 5 0 .

二 次污染 物 So f 之 HN O : . NO 言

碳氢化 合物 为 日

盐粒等

抓仁放源

R C 卜 不 0 . 0 : R C 0 0 卜 I

, H r , ,

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降 雨内变换

云 雾

雾 雨

降雨 内变换

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二、 酸 雨 的 危 害

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酸雨的危害, 大致有以下几个方面: 1 . 对人体健康的危害 酸雨对人体健康影响很大, 它刺激人 的皮肤、 咽喉和 眼睛。 197 3一19 7 5年 日 本 关 东 地 区 , 特 别是其 中的 山梨县、 静冈县 , 由于阴雨连绵 , 发生了严重的酸雨污染。 在 这三年 中, 受 害人数达 3 万 4 千人。 特别 在形成硫 酸雾和硫酸盐雾的 情况下 , 其毒 性 比二 氧化硫 要大得 乡 . 据报道 , 硫 酸雾毒性比二氧化硫 高10倍 。 当 空气中含有。 . 8 毫克/ 升酸雾时 , 就会使人难 受而致病。 硫 酸雾和盐酸雾的微粒可浸入肺 的深部组织 , 引起肺水肿和肺硬 化等疾 病而导致 死亡 。 在大多数文献 中都提到酸雨对人体的危害 , 但19 80年 3 月在挪威的桑 菲尔奥 尔召开的 国际酸雨会议 上, · 有的专家认为: 酸雨的 p H 是在皮肤和肠 胃系统允许范围内, 对人 体不产 生直接危害, 而是 以间接的 方法, 将河水中的有毒金属如汞、 锡 、 铅 、 铜、 铝通过饮用 水、 食 物链 (酸雨使河水 或湖水 中的有毒金属 化合物如甲基汞等沉

淀而被鱼吸 收, 人 通过吃 有毒的 鱼) 而受害, 此外, 酸性强 的饮用水 会侵蚀管道和 容器的 金属部分 , 增加饮 水中的 金 属 含 量 , 这也会危及人体 。 如瑞典的波赫斯兰省, 49 % 的水井的水的 pH 值在5 . 5 以下 , 以致 自来 水中含有高浓度 的铜、 锌 、 和 镐, 造成水有怪 味, 儿童服后腹泻。 〔 “] 2 . 对水体的危害 酸雨对水体造成很大的 危害 。 它使河 流、 湖泊酸化, 水生生物死 亡, 并且污 染地下水。

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酸雨对水体的危害, 与下 ‘列 因素有关: (功 与 自然条 件有关 对碱 土 、 石灰石和 砂铺底 的湖泊, 能容纳较 高数量 的酸沉 降物 。 在缺乏 硫酸 盐母质 的地 区 , 酸雨得不 到地表物 质的 中和 , 因此会造 成河 流湖泊水 体酸度 的增 高。 [ ‘] 而位于 很薄 的冰了责或 很厚的花 岗岩板 之上的土 壤和湖 泊, 受到 酸沉积危害最厉 害。 (2 ) 与物 种有关 许 多 鱼类不 会直 接死于 酸雨。 〔‘1 〔“] 一般正 常 的湖泊 和河 流 , 水的 pH 值应 为 ? 或 稍高 些。 但 在 酸雨 的影响 下 , 水 的p H 值不断 下降。 若 p H 值到 5 以 下, 鱼类 就要受到 严重威胁。 特 别是 幼鱼之死 , 主要 是 由于水 本身的 酸性所致 。 当 p H 值 降到4 . 7 以下 时, 就不 见吐 鱼的踪 影 。 一 些敏感 的鱼种 , 如 鱿鱼 、 蹲鱼 、 斜 齿编 、 唱 鱼和北 极红 点畦鱼等 , 则会因p H 值 稍有 降低 (当p H

p H 值为 选 . 9 的水中能 够活上几天 , 但只 要放 入微量 的铝 , 在两天 内便 死掉一 半。 重金 属的 总毒 性在酸 化的水 中是上 升的。 因而 , 在含有 重金 属 的p H 值为 5 或 5 以下 的水 中, 几乎 所有 的鱼 类都 将 死亡, 最后只剩 下水甲虫和少量带 硬壳 的老 鳗 鱼。 目前在国际 上 , 由于欧洲和北 美普降 酸雨, 及湖 泊和河流 酸化。 如 在美 国和加拿大, 已 有几千条河流和湖 泊死亡 (鱼类 和水生 植物不 能在其 中生长) , 其余的很大一部分 也处于危 险之中。 在瑞典九万 多个 湖泊 中, 有 两万个 受到 酸雨损 害, 其 中 4 千 多个 已达到 了严重酸化 的地步, 鱼 类已经 绝迹。 挪威南部80 % 的湖 泊和 河流受 害, 湖面为 1 万 3 千多平方公 里 区域 { 的鱼类 绝迹。 1 3 . 对土 壤、 植物 和植 被的影响 在 酸雨的 作用 下, 土 壤酸性增高 , 从而导 致两种后果 : 首 先径流使土 壤贫膺化, 影响植 物的生长, 使产量 降低 。 其次 , 由于土壤 中微生物 , 尤 其是固氮菌 , 只生 存在碱性或微 酸性 的土壤中。 过 量 酸的沉降 , 必 然造成土壤 微生物群体发生 生态 系统的混乱 , 影 响氮的供 应, 危害农作物和 其它植物的生长。 土壤的重金属与酸 雨作 用 , 也增 加其毒 性。 酸雨。酬立土壤, 将 重金属带入 蓄水 层 , 而 污 : 染地 下水。 : 当酸雨落到植物 上 , 则危害更大 。 酸雨直接损害植 物叶表面 的蜡质保 护层 , 而其根 部在 土壤里得不 到营养而 中毒 。 由于 干扰蒸腾 作用和 气体交 换, 使植物 枯萎。 酸雨对 蔬莱和果树 卜

生长都有很大影响。 如 日本 静 冈、 山梨两县 下的 酸雨, 就使茄 子、 黄瓜等农作物 上部叶片枯 ‘ 萎, 产量降低。 据美 国环 保局实验 室实验 , 用 pH 值 为 3 的水浇 灌菠莱 和 红 罗 卜时, 其 收成 分别减少15 %和 50 % 。 拍82 年 5 一 7 月 在我 J 川 四 川 省江北 县 、 巴县 和 重 庆市 下 的 几场 酸雨 (pH 值为3 . 8一4 . 6) , 使水佑 叶片迅速 变成 亦 已, 夕以日火烤, 儿 天 内 全部 死亡 。 田 边豆

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类 、 野草也 发生枯 死现象。 四季豆和芋头 也受 到危害。 仅 巴 县某公 社的水稻就 因酸雨而减产 80 万 斤。 苏州 1980年 5 月 13 日降的一场 p 刊为4 . 7 的 酸雨, 使某公社 的西瓜 藤全部 枯死 , 西瓜 无 收。 森林 土壤 由于 过量 酸的沉降 , 使土壤 中微 量元 素钙、 镁、 钠、 铝、 铜减少, 改变 了土壤 中其他钙性物 质 的含量, 以 致破坏了土壤 中营 养成 份的平 衡 , 使森林生长迅速降 低、 或枯萎 乃至 死亡。 据报 道 , 北欧东 北部的 森林, 由于 酸雨 的影响, 生 长量 减少 了 , 特别 是在瑞典, 1 9 5 0年一 19 6 5年, 森林的生 长量减 少 了 2 一 7 % 。 在 西德 , 其危害 更为显著 , 已有 1500公顷 的 常青树林死 于酸雨, 另有 8 公顷的 冷松林女 到严 重威胁。 其树木 的死亡 量 占其 收获 量的一 半。 东德 也有一半森林受到 酸雨污染。 法 国森林受害也相 当严重 。 4 . 对其他 方面 的危害 酸雨还严重 腐蚀建筑物 (含碳酸钙的建筑材料) 、 输电线路、 铁轨、 机器设备 、 皮革、 油漆、 古建筑和 文物古迹及 雕塑等 。 据 报导 , 涅太华的加 拿大 议会大厦 因唆蚀 而 变 黑 ; 波 兰的古建筑和文物古迹亦遭 受损害。 华盛顿 附近 的林肯纪念 像 自19 2 2年以 来已被酸雨侵蚀 掉 8 毫米厚 的大理石 。据 美 国估计 , 由酸雨造 成这方面 的损失 每 年可 达250 万 美元 。 我 国 四 川省 重庆市 因受 酸雨和 酸雾的作用 , 供 电系统线路 金属件的维修 周期 , 近年来缩短 了一半 , 仅 沿 街水 银灯的 金属件和 线路维 修一项就 损失:10 余 万元 。 近儿 年来, 重 庆市 建筑物 和一 些 金 属 设施损害情况 比较严 重。 如 嘉陵江大桥、 市 区公共交通 车辆 、 建筑机 械、 力 晋舶等 , 由于 酸雨及 酸雾对 金属材料的腐蚀 迅速加快 , 使用寿 命大为降低 。 新 建楼 房外 部装修仅 能 保持 1 一 2 年 就开 始变色、 剥 落。 混 凝土材料只 3 一 4 年外 层砂浆就被侵蚀剥 落, 露 出砂子 。 1956年落成 的市体育场场上 的水泥栏杆 , 现 已干疮百 孔, 凹凸不平, 石 子 外露了 一厘 米多。 按时 间计 · 算 , 平均每年水泥被侵 蚀0 . 4 毫 米。 由上可 看出, 酸雨 的危害很大 , 特 别是 对农业 、 淡水 鱼类的危害 更大 。 我 国长江

以南是 ⋯

. l lJJ. 口月 . ,,我 国粮食主 要产地 , 且大部分地 区本来就是 酸性土 壤, 在 酸雨作 用下, 土壤 将进一步被酸化。 养分淋溶, 肥力 降低, 势 必导致土 嚷 日益贫膺 化, 严重影 响农作物产量 , 我们 决不可等闲视 之。 国外把酸雨称为“ 空 中死 神” , 足见其危害性 之大 。 酸雨的特点是污染 范 围很广。 它可 以 迁移扩散达 100 一 1000公 里 以 上, 造成越 国污 染。 [ “ j 采用模 拟试验 和测量 学 测 定 对二氧 化 硫 和 氮氧化物进 行的 监测, 确 认英 国、 法国 、 德国 、 波兰和荷 兰的排放源 是造成 斯堪的纳维 亚酸雨 问题的 “ 罪犯” 。 i ‘ 。l 酸雨 是 全球 污染 的一 个典型实例, 也是 当今世 界上最严 重的环 境污染 问题 之一 。 我 国是 一个产 高硫煤较多的 国乳 过 去只选 洗炼焦煤, 对含 硫量 最 高的 动 力煤 很少洗 选 , 这是我国二氧化硫排 放量最高的 主要原因。 我 国每年排入大气的二氧化硫 总量 约 140 0多 万吨 , 超过世界陆域 平均负荷的一 倍 , { 6 ) 是 排放量多的 国家之一。 关于 我 国 的 酸雨 防治对 策, 最根本的途径是综 合开发 、 综合利 用煤 炭中的硫 资源 , 最大限度地减少人为的二 氧化硫 的排放量。 今后应采 取大 力进 行煤炭洗选加工 , 综 合开发煤硫 资源 以 及采 用排烟 脱硫 (或脱 氮) 技术 , 回 收二 氧化硫 生产硫 酸。 通 过改进 燃烧方 法以 消除 氮氧 化物 。 制定严格 的大气排 放标准 等多种途径 , 限制和 减少二 氧化硫和氮 氧化物 的排 放量 。 这样才能 从根本上 控制 并解 决酸雨污 染问题。 当然, 采取 这些脱硫、 脱 氮措施是 需要花费大 量投资的 。 1jZ

参 考 文 献

卜

厂 1〕 F 。 M . D , It r i : A e id P r ie iPa t a t io n , e ffe e t o n E e o lg ie a l s ys te m , U 。 5 . A , A n n A r b o r , T h e S e ie n e e Pu b lish in g H o u s e , 1982 印〕王 化信译 : 酸性雨的危害

正在扩大 , 《环境科学动态》 , 1982 (19) 留〕李之琴: 欧美酸雨为害, 《环境保护》 , 1983 (l )

【 4〕 J。 M 。 H a le s : A tm o s ph e r ie E n v ir o m e n t , 1978

(12) 伟〕 城乡建设环境保护部综合处: 我国部分省市 自治区 和城市酸雨 监测数据表 , 《环 境管理通讯》 , 198 3 (1)

〔 6」 城乡建设环境保护部综合处: 我国 的酸雨 及其 防治 政策, 《环境 管理 通讯》 ,

198 3 (1) [ 7〕 Je ffr e g J。 L . e t a l: E n v ir o n e n t a l a n d E x pe r im e n t a l , B o t a n y , 1 98 1

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〔 8」 刘培桐 、 陈益秋 : 《环境科学概论》 , 水利出版社1983 , 第22 一63 页

〔 9」 Ja n se n : T h e Me e h a n ism o f th e A e id P r ie ip it a t io n 一A M yst e r y

E n v ir o n s e i T e e h n o l , 1950 (14) 〔10〕 魏家雨: 国外酸性雨污 染与防治 , 《环境科学动态》 , 198 1 (17 )

〔 11〕 张康生译 : 全球的环境问题 , 《环境科学情报》 , 1982 (6) (19 83年11 月1 4 日收到 责任编辑 : 陆瑞松) 卫

刀寻编辑：金苹