酸沉降

第四章酸沉降1酸雨的发展及其研究2降水pH值3降水的化学组成4酸雨的化学组成及影响因素5酸雨的形成机制6酸雨的环境影响及对策酸沉降1、湿沉降：指通过降水，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。这种降水过程称为湿沉降。干沉降：指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。世界某些降水背景点的pH值地点样本数pH值平均值中国丽江Amsterdan(印度洋)Porkflot（阿拉斯加）Katherine(澳大利亚)Sancarlos(委内瑞拉)St.Georges(大西洋百慕大群岛)28026164014675.004.924.944.784.814.79降水pH的背景值由于世界各地区自然条件不同，如地质、水文和气象等的差异，会造成各地区降水pH不同。根据实际情况，认为pH为5.0更符合实际情况。1992-1993年中国年平均降水pH值的分布西南杭州湾珠江三角洲及其北部中国目前酸雨区面积占国土面积30%，主要分布在华中、华南、西南和华东地区，北方只有局部地区出现酸雨。我国2002年酸雨区域分布图我国2001和2002年不同降水酸度城市百分比浙江省降水酸度变化趋势图(1)以长江为界，南部酸雨多于北方。①北方土壤呈碱性；②南方多雨，长期冲刷，石灰质少，土壤对酸的中和能力差；③南方燃的煤含硫量相对较高；④北方干燥，沙漠地区多，沙尘飞扬使酸雨受到抑制。(2)我国酸雨大多数是硫酸型的。(3)降水酸度具有明显的季节性，一般冬季雨水pH低，夏季pH高。(4)城区酸雨比郊区严重。2、降水的pH如果把CO2作为影响天然降水pH的因素，根据CO2的全球大气浓度330ml/m3与纯水的平衡：CO2(g)+H2OCO2·H2OCO2·H2OH++HCO3-HCO3-H++CO32-根据电中性原理：[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]，将用KH、K1、K2、[H+]表达的式子代入，得：[H+]3–(Kw+KHK1pco2)[H+]-2KHK1K2pco2=0在一定温度下，Kw、KH、K1、K2、pco2都有固定值，将这些已知数值带入上式，计算结果是pH=5.6降水pH的背景值由于世界各地区自然条件不同，如地质、水文和气象等的差异，会造成各地区降水pH不同。根据实际情况，认为pH为5.0更符合实际情况。3、降水的化学组成O2、N2、CO2、H2及惰性气体土壤衍生矿物离子Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+和硅酸盐等；海洋盐类离子Na+、Cl-、Br-、SO42-、HCO3-及少量K+、Mg2+、Ca2+、I-和PO43-；气体转化产物SO42-、NO3-、NH4+、Cl-和H+；人为排放源As、Cd、Cr、Co、Cu、Pb、Mn、Mo、Ni、V、Zn、Ag、Sn、Hg。有机酸、醛类、烷烃、烯烃和芳烃O3、PAN等来自于土壤粒子和燃料燃烧排放尘粒3、降水的化学组成B、降水中的离子成分：SO42-、NO3-、Cl-和NH4+、Ca2+、H+。C、有机酸：甲酸和乙酸等对降水酸度也有贡献D、金属元素表2－8国外部分地区降水化学成分(μmol/L)注：本表摘自唐孝炎，1990。SO42NO3-Cl-NH4+Ca2+Mg2+Na+K+H+pH瑞典Sjoangen1973-197534.53118316.53.5153524.30美国HubbardBrook1973-197455501222516621143.94美国Pasadena1978-197919.53128213.53.5242394.41加拿大Ontario4519102111.55－－114.96日本神户19.52439197.53－－404.4表2－9国内部分城市降水化学成分(μmol/L)注：本表摘自唐孝炎，1990。SO42-NO3-Cl-NH4+Ca2+Mg2+Na+K+H+pH贵阳市区1982-1984205.5218.278.9115.628.310.126.484.54.07重庆市区1985-198616429.925.2152.2135.211.414.77.8751.44.29广州市区1985-198613723.939.485.498.48.725.722.616.74.78南宁市区1985-198628.88.4815.745.819.90.911.89.618.334.74北京市区1981136.650.32157.4141.192－140.942.310.166.80天津市区1981158.929.2183.1125.6143.5－175.259.20.556.26我国部分地区降水酸度和主要离子含量(μmol/L)项目重庆贵阳市区贵阳郊区北京市区pHH+SO42-NO3-Cl-NH4+Ca2+Na+K+Mg2+4.17314221.515.381.450.517.114.815.54.094.91739.58.963.374.59.89.521.74.718.641.715.65.126.122.58.24.96.76.80.1613750.31571419214140－A、SO2和NOX是形成酸雨的主要起始物，其形成过程为：SO2+[O]→SO3SO3+H2O→H2SO4SO2+H2O→H2SO3H2SO3+[O]→H2SO4NO+[O]→NO22NO2+H2O→HNO3+HNO24、酸雨的化学组成Mn、V、Cu等是酸性气体氧化的催化剂；大气光化学产物O3、HO2是使SO2氧化的氧化剂。碱性物质可以起到缓冲作用。如气相中的NH3。表2－18气态氨的测定结果(注：本表摘自王德春，1988。)地区地点日期NH3(µL/m3)样品酸雨区贵阳重庆成都1984.91984.91985.91.75.14.816122非酸雨区北京天津1984.71984.74422.8104B、影响酸雨形成的因素:酸性污染物的排放及其转化条件：高温、高湿、大量SO2排放大气中的氨：氨是大气中唯一的常见气态碱，由于易溶于水，能与酸性气溶胶或雨水中的酸起中和作用。颗粒物酸度及其缓冲能力：一方面，颗粒物所含金属可催化SO2氧化成H2SO4；另一方面，对酸起中和作用天气形势的影响：利于污染物扩散的气象条件下不易形成酸雨。5.酸雨的形成机制核心物质：SO2、NOx过程：雨除和冲刷过程排入大气中的SO2、NOx被氧化后，在云层内与雨滴作用而形成酸雨直接吸收形成酸雨水蒸气冷凝在含有硫酸盐或硝酸盐的气溶胶的凝结核上，气溶胶粒子与水滴在形成过程中互相碰撞合并，形成酸雨SO2的雨除过程气体SO2迁移到云滴表面通过空气-云滴界面迁移入云滴建立溶解平衡溶解的S(IV)向云滴内部迁移在云滴内部S(IV)氧化成S(VI)SO2、NOx、HClHNO3、NH3、HCHO等气态物质吸收雨成长云凝结水蒸气颗粒物、H2SO4、硫酸盐、铵盐、氯化物、金属氧化物成核成雨酸雨形成机制图6酸雨的环境影响及对策酸雨的影响影响水生生态系统影响陆生生态系统腐蚀建筑材料和金属制品影响人体健康，甚至引起疾病和死亡控制酸雨的对策（1）一般性措施使用低硫燃料改进燃烧装置烟道气脱钙脱硫控制汽车尾气排放（2）政策性措施