能源与环境第五讲 酸雨

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1、第五讲酸雨能源利用与SO2污染纪世纪50年代中期美国科学家勒姆发现酸雨可导致湖泊和土壤酸化，即酸雨可形成灾难，但是此成果未能为世人重视。50年代初，北欧国家瑞典和挪威渔业减产，原因不明；1959年挪威科学家才揭示元凶是酸雨。欧洲大陆工业排放大量酸性气体，随高空气流飘到北欧，被雨雪冲刷，所形成酸雨使湖泊酸化，导致渔业减产。酸雨的危害淡水湖泊、河流酸化，水生生物减少甚至绝迹影响土壤特性，贫瘠化破坏森林的生长腐蚀建筑材料及金属结构使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而建筑物损坏。建筑材料变脏，变黑，影响

2、城市市容质量和城市景观。危害人体健康－角膜和呼吸道刺激一控制酸雨和二氧化硫的紧迫性未被污染的雨雪是中性的，pH近于7；当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性（水和二氧化碳结合为碳酸），pH为5.65。pH小于5.65的雨叫酸雨；pH小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾，pH值小于5.65时叫酸雾。酸雨率：一年之内可降若干次雨，有的是酸雨，有的不是酸雨，因此一般称某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为0%；最高值为100%。如果有降雪，当以降雨视之。有时，一个降雨过程可能持续几天，所以酸雨率应以一个降水全过程为单

3、位，即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。酸雨区的定义：年均降水pH高于5.65，酸雨率是0-20%，为非酸雨区pH在5.30--5.60之间，酸雨率是10--40%，为轻酸雨区pH在5.00--5.30之间，酸雨率是30-60%，为中度酸雨区pH在4.70--5.00之间，酸雨率是50-80%，为较重酸雨区pH小于4.70，酸雨率是70-100%，为重酸雨区。我国酸雨面积不断扩大，80年代两个酸雨区发展到90年代4个酸雨区，已经占全国面积的40%左右：西南酸雨区（重庆、柳州、贵阳）中南酸雨区（南昌、长沙、黄石）东南沿海酸雨区

4、（厦门、福州）山东半岛酸雨区（青岛、烟台）酸雨成因酸雨：一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，还有少量灰尘。酸雨是工业高度发展出现的副产物，由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料，燃烧后产生的硫氧化物或氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应，形成硫酸或硝酸气溶胶，或为云、雨、雪、雾捕捉吸收，降到地面成为酸雨（湿沉降）。高山区由于经常有云雾缭绕，因此酸雨区高山上森林受害最重，常首先成片死亡。形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上，叫做干性沉降。干性沉降物在地面遇水时复合成酸

5、。酸云和酸雾中的酸性由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸雨强得多酸雨形成的化学反应含有硫的煤燃烧生成二氧化硫二氧化硫和水作用生成亚硫酸亚硫酸在空气中可氧化成硫酸氮的氧化物溶于水形成酸含氮的燃料燃烧生成氮的氧化物；雷雨闪电时，大气中常有少量的二氧化氮产生，闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮，一氧化氮结构上不稳定，空气中氧化成二氧化氮，二氧化氮和水作用生成硝酸其他酸性气体溶于水导致酸雨，例如氟化氢，氟气，氯气等致酸前体物质SO2自然源－微生物、火山、森林火灾、海水飞沫人为源－燃料燃烧，化工NOx自然源－闪电、林火、火山，占总量的50％人

6、为源－燃烧，机动车，50％天然源1.海洋：海洋雾沫，它们会夹带一些硫酸到空中。2.生物：土壤中某些机体，如动物死尸和植物败叶在细菌作用下可分解某些硫化物，继而转化为二氧化硫。3.火山爆发：喷出大量的二氧化硫气体。4.森林火灾：雷电和干热引起的森林火灾也是一种天然硫氧化物排放源,因为树木也含有微量硫。5.闪电：高空雨云闪电，有很强的能量，能使空气中的氮气和氧气部分化合生成一氧化氮,继而在对流层中被氧化为二氧化氮。氮氧化物即为一氧化氮和二氧化氮之和，与空气中的水蒸气反映生成硝酸。6.细菌分解：既使是未施过肥的土壤也含有微量的硝酸盐，土壤硝酸盐在土壤细菌的

7、帮助下可分解出一氧化氮，二氧化氮和氮气等气体。人为源煤、石油和天然气等化石燃料燃烧。煤中含有硫，燃烧过程中生成大量二氧化硫，此外煤燃烧过程中的高温使空气中的氮气和氧气化合为一氧化氮，继而转化为二氧化氮，造成酸雨。工业过程金属冶炼：某些有色金属的矿石是硫化物，如铜、铅、锌,将铜、铅、锌硫化物矿石还原为金属过程中将逸出大量二氧化硫气体，部分回收为硫酸,部分进入大气。化工生产，特别是硫酸生产和硝酸生产可分别产生可观量二氧化硫和二氧化氮。石油炼制等,也能产生一定量的二氧化硫和二氧化氮。交通运输如汽车尾气，在发动机内，活塞频繁打出火花,氮气变成二氧化氮。不同的

8、车型,尾气中氮氧化物的浓度不同，机械性能较差的或使用寿命已较长的发动机尾气中的氮氧化物浓度要高。汽车停在十字