环境化学-酸雨.pptx

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1、酸雨1.酸雨名词的出现近代工业革命，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敦市雨水成份，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

2、学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。2.酸雨的定义在没有大气污染物存在的情况下，降水酸度主要由大气中的二氧化碳所形成的的碳酸组成，其PH大约在5.6-6.0，pH值小于5.6的大气降水被称为酸雨，这里的降水包括雨、雪、霜、雾、露等各种降水。随着研究深入，过去被大量引用的“酸雨”的提法已逐渐被“酸沉降”代替。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。3.酸雨形成机制酸雨的主要前体物为SO2和NOx

3、,其中SO2对全球酸沉降的贡献率为60%～70%已有的研究表明,两者在大气中经过均相氧化和多相氧化转变为H2SO4和HNO3。均相氧化也称光化学氧化是指SO2、NOx气体被热形成的氧化剂或光化学产生的自由基(如HO·、HO2·)所氧化,而多相氧化是指吸附在液态气溶胶中的SO2、NOx被溶液中的金属离子(如Fe3+、Mn2+)所催化氧化但在液相中SO2和NOx也能由强氧化剂如H2O2和O3等氧化,同时在有水汽存在的情况下,两者能被大气中的颗粒物吸收,特别是被煤烟中的细小碳粒所吸附,从而发生界面氧化。酸雨的形成是上述酸性物质的湿清除过程,从机理上分析,湿清除过程可分2种

4、情况,即云内成雨(rainout)和云下冲刷(washout)，云清除气溶胶粒子最有效的过程是通过云滴进行的,即通过成核、扩散或漂移、电效应以及惯性碰并作用,使粒子转化成云滴,再由足够的云滴聚合成雨滴,在重力作用下从大气中清除而云下冲刷是雨滴从云底降落到地面,在降落过程中捕获粒子而使之从大气中清除,这一过程通常是通过降水滴造成的惯性清除和与降水有关的扩散清除完成的。4.酸雨的形成酸雨为何界定为pH5.6？洁净雨水中溶入CO2，达到饱和时，这时CO2在空气中的分压约为3.16×10-4×101kPa，它的电离方程式为：CO2+H2OH2CO3KH==3.47×10-

5、2H2CO3HCO3-+H+K1==4.3×10-7HCO3-CO32-+H+K2==4.8×10-11设H2O分解的c（H+）忽略不计，且K1≫K2故二级电离可以忽略不计，根据的一级解离常数表达式可得：c（H+）≈c（HCO3-）即[c（H+）]2=K1×[c（H2CO3）]=K1×KH×PCO2=4.3×10-7×3.47×10-2×3.16×10-4=4.82×10-12c（H+）=2.2×10-6，pH=-lg[c（H+）]=5.66各组分在溶液中的浓度为：[CO2·H2O]=KHpCO2[HCO3-]=K1[CO2·H2O]/[H+]=K1KHpCO2/[

6、H+][CO32-]=K2[HCO3-]/[H+]=K1K2KHpCO2/[H+]2按电中性原理有[H+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]将各离子代入上式，得到[H+]3-(Kw+K1KHpCO2)[H+]-2K1K2KHpCO2=0其中pCO2--------CO2在大气中得分压；Kw--------水的离子积。在一定温度下，Kw、KH、K1、K2、pCO2都有固定值，并可测得。[H+]3-(Kw+K1KHpCO2)[H+]-2K1K2KHpCO2=0解得上式pH=5.6。近年来通过的降水的多年观测，已经对PH为5.6能否作为酸性降水的界限以及判断认

7、为污染界限提出异议。因为，实际上大气中除CO2外，还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物质。它们的量虽少，但对降水的PH也有贡献，即未被污染的大气降水的PH也不一定正好为5.6。同时，作为对降水PH影响较大的强酸，如硫酸和硝酸，也有其天然产生的来源，因而对雨水的PH也有贡献。此外，有些地域大气中碱性颗粒或者其他碱性气体，如NH3含量较高，也会导致PH上升。因此，pH为5.6不是一个判别降水是否受到酸化和人为污染的合理界限。于是有人提出了降水pH背景值问题。6.降水pH的背景值由于世界各地区自然条件不同，如地质、气象、水文等的差异会造成各地区降水pH的不同。下表中列出世