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硫酸型酸雨


硫酸型酸雨
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酸雨的定义

一八七二年,英国科学家史密斯分析了英国伦敦 市的雨水成份,发现市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐, 呈酸性。於是史密斯在他的著作《空气和降雨:化学 气候学的开端》中提出“酸雨”这个名词。 酸雨就是酸性的雨,酸雨的正确名称应该是「酸 性湿沉降」,其实,带酸性的污染物是可以有两种沉 降方式的,它们是

「湿沉降」及「乾沉降」

酸雨的危害

酸雨在国外被称为“空中死神”,其潜在的 危害主要表明在四个方面: 一、对水生系统的危害,会丧失鱼类和其它 生物群落,改变营养物和有毒物的循环,使 有毒金属溶解到水中,并进入食物链,使物 种减少和生产力下降。据报道,“千湖之国” 瑞典因酸雨,从七十年代初到八十年代中, 有1.8万个湖泊酸化。国内报道重庆南山 等地水体酸化,PH值小于4.7,鱼类不 能生存,农户多次养鱼,均无收获。

二、对陆地生态系统的危害,重点表现在土 壤和植物。对土壤的影响包括抑制有机物的 分解和氮的固定,淋洗钙、镁、钾等营养元 素,使土壤贫瘠化。对植物,酸雨损害新生 的叶芽,影响其生长发育,导致森林生态系 统的退化。据报道,欧洲每年有6500万 公顷森林受害,在意大利有9000公顷森 林因酸雨而死亡。我国重庆南山1800公 顷松林因酸雨已死亡过半。

三、对人体的影响。一是通过食物链使汞、 铅等重金属进入人体,诱发癌症和老年痴呆; 二是酸雾侵入肺部,诱发肺水肿或导致死亡; 三是长期生活在含酸沉降物的环境中,诱使 产生过多氧化脂,导致动脉硬化、心梗等疾 病概率增加。
四、对建筑物、机械和市政设施的腐蚀。据 报道,仅美国因酸雨对建筑物和材料的腐蚀 每年达20亿美元。据估算,我国仅川黔和 两广四省,1988年因酸雨造成森林死亡, 农作物减产,金属受腐蚀的经济损失总计在 140亿元。

SO2的罪行 1952年发生的“伦敦 雾事件”,处于逆温的 泰晤士河流域浓雾覆盖, 连续四天,风尘不动, 黑云压城,使近地空气 中污染物浓度不断增加, 烟尘浓度达到平时的 10倍,二氧化硫浓度 达平时的6倍,4天内 使4 000余人死亡

1930年比利时“马斯河谷事件”, 1948年美国“多诺拉烟雾事件”,均是 二氧化硫扮演主角,二氧化硫与粉尘联 合作用,使数千人患病甚至死亡

pH值对于湖中生物的影响
pH 值 <6 影响 食物的基本种类相继死去,例如, 蜉蝣和 stoneflies 是鱼类的重要食 物来源,他们无法在此酸碱值下生 存。
?? 鱼类不能繁殖。 ?? 幼鱼很难存活。 ?? 因为缺少营养造成很多畸形的成 鱼。

<5.5

<5.0 <4.0

?? 鱼类因窒息而死。 鱼群会相继死去。 假如有生物存活,将是非常不同于 之前的生物种类。

pH值对于湖中生物的影响 重庆南山和缙云山各发现一个水塘, 其水体pH值为4.7 , 属于已酸化了的小水体, 这是一个警告。幸运地是, 到 目前为止我国尚未发现大面积水域酸化现象。

资料:

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

酸雨造成最严重的影响 之一是在森林和土壤。
硫酸随着降雨落到地球而造成严 重损害,土壤中的养分也会流失,因此 树木会因为维持生命所必须的钙和镁 的流失而枯死。 并非所有的二氧化硫都会转 变成硫酸,事实上有一相当的量 会漂浮在大气中,当最后沉降到 地表时,会阻碍叶子的气孔进行 光合作用。

我国重酸雨地区四川盆地受酸雨危害的森林 面积达28万公顷,占林地总面积的三分之一, 死亡面积1.5万公顷,占林地面积6%。同样 受酸雨侵袭的贵州省,受危害的森林面积达 14万公顷,为四川盆地的二分之一。

酸雨的形成

由于大气中含有大量的 CO2,故正常雨水 本身略帶酸性,pH值约为 5.6,因此一般是以 雨水中的pH值小于 5.6 称为酸雨。 可是,有些特别情况下,雨水受自然界许 多自然现象影响,可使pH值变化于4.9~6.5之 间,因此以pH值小于 5.0 作为酸雨比较可靠 。

酸雨的来源

自然物质:
火山爆发喷出大量 之硫化物及悬浮固 体物,自然水域表 面释放之硫化氢, 动植物分解产生有 机酸,土壤微生物 及海藻释放之硫化 氢、二甲基硫及氮 化物

人为物质:
工业化后,燃料之 大量使用,燃烧过 程中产生CO2、 HCl、SO2、NOX 及悬浮固体物,排 放至大气环境中, 经光化学反应生成 硫酸、硝酸等酸性 物质

二氧化硫(SO2)
来源:二氧化硫主要来源是燃烧燃料,发电厂烧煤或石油时会
排出,炼油厂、炼钢厂、硫酸工厂等在生产程序中也会 排放不少该种气体。 形成过程:SO2会在空气中被氧化成硫酸根。 首先,二氧化硫 与氧产生反应,造成三氧化硫。其过程非常复杂,有时还会涉

及碳氢化合物及锰、铜、铁等金属离子。若有水蒸气存在时,
三氧化硫会溶在水蒸气中,形成硫酸,在空气中凝结成水点。 或者,在空中被雨水溶解,成为雨水中的硫酸根。

氮氧化物(NOx)

来源:氮氧化物(NOx)是高温燃烧下的产物,来源也 跟二氧化硫相似,在燃烧燃料时被排出,另外, 交通工具如汽车的废气中也含有大量的氮氧化 物。 形成: NO可与空气中之O2或O2及金属催化物发生化学反应, 形成NO2、硝酸盐或过氧硝酸乙醯脂(PAN)等物质。 NO2可被微粒表面吸收,转变为硝酸盐或硝酸, 硝酸再与氨(NH3)反应生成硝酸铵(NH4NO3);或经由水 滴之直接吸收,将溶解之NO2转变为NO3-。

汽车排放的有害气体

氯化氢(HCl)

氯化氢(HCl)源自盐酸工厂、焚
化炉等的废气、汽油车的排气等。

酸雨的防治措施

在世界上酸雨最严重的欧洲和北美许多国家在遭受多年的 酸雨危害之后,终于都认识到,大气无国界,防治酸雨是 一个国际性的环境问题,不能依靠一个国家单独解决,必 须共同采取对策,减少硫氧化物和氮氧化物的排放量。经 过多次协商,1979年11月在日内瓦举行的联合国欧洲经 济委员会的环境部长会议上,通过了《控制长距离越境空 气污染公约》,并于1983年生效。《公约》规定,到 1993年底,缔约国必须把二氧化硫排放量削减为1980年 排放量的70%。欧洲和北美(包括美国和加拿大)等32个国 家都在公约上签了字。为了实现许诺,多数国家都已经采 取了积极的对策,制订了减少致酸物排放量的法规。例如, 美国的《酸雨法》规定,密西西比河以东地区,二氧化硫 排放量要由1983年的2000万吨/年,经过10年减少到 1000万吨/年;加拿大二氧化硫排放量由1983年的470 万吨/年,到1994年减少到230万吨/年,等等。

目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有: 1、原煤脱硫技术,可以除去燃煤中大约40%一60%的无机 硫。 2、优先使用低硫燃料,如含硫较低的低硫煤和天然气等。 3、改进燃煤技术,减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排 放量。例如,液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。 它主要是利用加进石灰石和白云石,与二氧化硫发生反应, 生成硫酸钙随灰渣排出。 4、对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。 目前主要用石灰法,可以除去烟气中85%一90%的二氧化硫 气体。不过,脱硫效果虽好但十分费钱。例如,在火力发电 厂安装烟气脱硫装置的费用,要达电厂总投资的25%之多。 这也是治理酸雨的主要困难之一。 5.开发新能源,如太阳能,风能,核能,可燃冰等,但是目 前技术不够成熟,如果使用会造成新污染,且消耗费用十分 高.

人工防治
1 完善环境法规、加强环保执法
针对酸雨恶化的趋势,早在1990年12月,国务院环委会第19次 会议上通过了《关于控制酸雨发展》的意见的决议[3]。提出在酸雨 监测、酸雨科研攻关、二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费4个 方面开展工作的建议。1992年经过国务院批准在部分省市进行征收 工业燃放二氧化硫排污废试点工作。在我国的工业污染物排放标准 中,也逐步制定了二氧化硫排放限值。对推动酸雨的污染治理起了 积极的作用,为进一步遏制酸雨和SO2污染的发展,1995年8月全国 人大常委会通过了新修订的《大气污染防治法》,专门在全国范围 内制定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区(简称“两控区”) 1996 年全国人大批准《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 “两控区”对酸雨和SO2污染重点治理。有关部门应制订出更详尽 的酸雨气体排放标准,明确法律责任。只要各级环保部门加强环保 执法, 执好法、用好法,使法律发挥充分的作用,就可将环境保护 的国策真正落到实处。

2 优化能源质量、调整能源结构
我国酸雨属于硫酸型酸雨,近期内应抑制大气二氧化硫污染,是 防治酸雨的短期措施。我国二氧化硫排放量约90%来自煤炭消费,目 前受到治理技术和经济能力的限制,我国还不能在全部燃煤设施上进 行烟气脱硫。因此要限制高硫煤的生产和使用,要大力推行煤炭的洗 选。 远期措施—从根本上解决问题,国家应调整能源结构,发展清洁无污 染天然再生循环能源(太阳能、风能、地热能)、燃气(天然煤气、 沼气、乙醇)、水电(新型海浪发电技术)等清洁能源,来取代、淘 汰造成酸雨主因煤的使用。

3 抓好工业二氧化硫的排放治理
酸雨控制区SO2排放负荷按行业统计主要集中在电力、冶 金、化工建材等行业。在众多行业中,电力行业的SO2排放负 荷最大。1995年底其SO2排放量占全国的总排放量的35%; 2000年底其SO2排放量占全国总排放量50%左右,预计到 2012年将占60%以上。因此尽快制订电力行业的SO2排放总 量控制计划,在两控区与大中城市禁止新建火电厂。化工、冶 金等行业应着眼生产的全过程控制,推行清洁生产,对工艺落 后、排放SO2严重的“五小”企业坚决关、停、并、转, 在防 止死灰复燃的同时,国家扶持奖励上马清洁能源新技术。

4 加快开发二氧化硫治理技术和设备
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、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,尽快实现国产化。在项目和资金的安排上,重点向 “两控区”倾斜。

生物防治
1993年在印度召开的"无害环境生物技术应用国际合作会议"上,专家们 提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续 发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生 物技术治理环境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中 含有硫,燃烧时放出SO2等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。 无机硫大部分以矿物质的形式存在,其中主要的是黄铁矿(FeS2)。生 物学家利用微生物脱硫,将2价铁变成3价铁,把单体硫变成硫酸,取得 了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌, 它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛 选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质量。 捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年 统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的 23.4%,目前,科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫 杆菌和氧化硫杆菌等。日本财团法人电力中央研究所最近开发出的利用 微生物胶硫的新技术,可除去70%的无机硫,还可减少60%的粉尘。这 种技术原理简单,设备价廉,特别适合无力购买昂贵脱硫设备的发展中 国家使用。生物技术脱硫符合“源头治理”和“清洁生产”的原则,因 而是一种极有发展前途的治理方法,越来越受到世界各国的重视。

目前我国对酸雨采取的防治措施主要有:
1.制定严格的污染物排放标准和能源消耗等,限 制二氧化硫、氮氧化物等的排放,从根本上控制酸雨。 2.煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行 烟气脱硫。 3.区域集中供暖、供热。 4.提倡节约能源,降低能耗。 5.改良发动机和使用催化剂以减少氮氧化物的排 放量。 6.转换能源结构,用清洁的水力、风力、太阳能 等代替火力发电。

总 结

(1)我国酸雨污染严重,并且具有酸性降水频度高、酸

度大、覆盖面积广的特点。从大量的实地调查结果显示, 酸雨已经对生态系统、建构筑物、材料产生了严重影响, 酸雨已经成为不容忽视的灾害之一,应给予足够的重视。 (2)中国对酸雨虽然己经进行了近2O年的研究,但是 研究的资金投入、研究规模和研究的深度都是远远不足 的。国内对酸雨研究投入的资金,不足欧洲的1%,监测 点的总数、密度和监测的项目都要比欧美少得多。因此 有必要加大酸雨的研究和投资,为酸雨的防治打好基础。 (3)我国酸雨综合治理应该是一个以防为主、防治结 合、综合治理的过程。防与治之问是一个辩证的关系, 防是治的保证,治是防的手段,因此我们应该以此为总 纲,结合我国实际情况在政策上、技术上全方位地展开 酸雨防治工作。

酸雨的防治,我们该怎么做
开发新能源,如氢能,太阳能,水 能,潮汐能,地热能等 使用天然气等较清洁能源或实行燃煤 脱硫,减少二氧化硫排放 工业生产排放气体处理后再排放

少开车,多乘坐公共交通工具出行

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