酸雨是怎么形成的
酸雨是怎么形成的
酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落過程中，吸收并溶解了空氣中的二氧化硫、氮氧化合物等物質(zhì)，形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質(zhì)所造成的。中國的酸雨主要因大量燃燒含硫量高的煤而形成的，多為硫酸雨，少為硝酸雨，此外，各種機(jī)動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。我國一些地區(qū)已經(jīng)成為酸雨多發(fā)區(qū)，酸雨污染的范圍和程度已經(jīng)引起人們的密切關(guān)注。你對酸雨了解多少?下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹酸雨是怎么形成的。
酸雨是怎么形成的：
近代工業(yè)革命，從蒸汽機(jī)開始，鍋爐燒煤，產(chǎn)生蒸汽，推動機(jī)器;而后火力電廠星羅棋布，燃煤數(shù)量日益猛增。遺憾的是，煤含雜質(zhì)硫，約百分之一，在燃燒中將排放酸性氣體 SO2;燃燒產(chǎn)生的高溫還能促使助燃的空氣發(fā)生部分化學(xué)變化，氧氣與氮?dú)饣希才欧潘嵝詺怏wNOx。它們在高空中為雨雪沖刷，溶解，雨就成為了酸雨;這些酸性氣體成為雨水中雜質(zhì)硫酸根、硝酸根和銨離子。1872年英國科學(xué)家史密斯分析了倫敦市雨水成份，發(fā)現(xiàn)它呈酸性，且農(nóng)村雨水中含碳酸銨，酸性不大;郊區(qū)雨水含硫酸銨，略呈酸性;市區(qū)雨水含硫酸或酸性的硫酸鹽，呈酸性。于是史密斯最先在他的著作《空氣和降雨：化學(xué)氣候?qū)W的開端》中提出“酸雨”這一專有名詞。
酸雨的成因是一種復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理的現(xiàn)象。酸雨中含有多種無機(jī)酸和有機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸，還有少量灰塵。
酸雨是工業(yè)高度發(fā)展而出現(xiàn)的副產(chǎn)物，由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的硫氧化物或氮氧化物，在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸或硝酸氣溶膠，或?yàn)樵?、雨、雪、霧捕捉吸收，降到地面成為酸雨。如果形成酸性物質(zhì)時(shí)沒有云雨，則酸性物質(zhì)會隨著浮沉一起降落到地面，這叫做干沉降，以區(qū)別于酸雨、酸雪等濕沉降。干沉降物在地面遇水時(shí)復(fù)合成酸。酸云和酸霧中的酸性由于沒有得到直徑大得多的雨滴的稀釋，因此它們的酸性要比酸雨強(qiáng)得多。高山區(qū)由于經(jīng)常有云霧繚繞，因此酸雨區(qū)高山上森林受害最重，常成片死亡。硫酸和硝酸是酸雨的主要成分，約占總酸量的90%以上，我國酸雨中硫酸和硝酸的比例約為10∶1。
酸雨的排放途徑：
天然排放
1.海洋：海洋霧沫，它們會夾帶一些硫酸到空中。
2.生物：土壤中某些機(jī)體，如動物死尸和植物敗葉在細(xì)菌作用下可分解某些硫化物，繼而轉(zhuǎn)化為二氧化硫。
3.火山爆發(fā)：噴出可觀量的二氧化硫氣體。
4.森林火災(zāi)：雷電和干熱引起的森林火災(zāi)也是一種天然硫氧化物排放源,因?yàn)闃淠疽埠形⒘苛颉?/p>
5.閃電：高空雨云閃電，有很強(qiáng)的能量，能使空氣中的氮?dú)夂脱鯕獠糠只仙梢谎趸?繼而在對流層中被氧化為二氧化氮。
N2+O2=高溫高壓=2NO
2NO+O2==2NO2
氮氧化物即為一氧化氮和二氧化氮之和，與空氣中的水蒸氣反應(yīng)生成硝酸。
6.細(xì)菌分解： 即使是未施過肥的土壤也含有微量的硝酸鹽，土壤硝酸鹽在土壤細(xì)菌的幫助下可分解出一氧化氮，二氧化氮和氮?dú)獾葰怏w。
人工排放
煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒。無論是煤，或石油,或天然氣都是在地下埋藏多少億年，由古代的動植物化石轉(zhuǎn)化而來,故稱做化石燃料。科學(xué)家粗略估計(jì)，1990年我國化石燃料約消耗近700百萬噸;僅占世界消耗總量的12%,人均相比并不驚人;但是我國近幾十年來，化石燃料消耗的增加速度實(shí)在太快，1950年至1990年的四十年間,增加了30倍，不能不引起足夠重視。
煤中含有硫，燃燒過程中生成大量二氧化硫，此外煤燃燒過程中的高溫使空氣中的氮?dú)夂脱鯕饣蠟橐谎趸^而轉(zhuǎn)化為二氧化氮，造成酸雨。
工業(yè)過程，如金屬冶煉：某些有色金屬的礦石是硫化物，銅、鉛、鋅便是如此,將銅、鉛、鋅硫化物礦石還原為金屬過程中將逸出大量二氧化硫氣體，部分回收為硫酸,部分進(jìn)入大氣。再如化工生產(chǎn)，特別是硫酸生產(chǎn)和硝酸生產(chǎn)可分別產(chǎn)生可觀量二氧化硫和二氧化氮，由于二氧化氮帶有淡棕的黃色,因此，工廠尾氣所排出的帶有二氧化氮的廢氣象一條“黃龍”,在空中飄蕩，控制和消除“黃龍”被稱做“滅黃龍工程”。再如石油煉制等,也能產(chǎn)生一定量的二氧化硫和二氧化氮。它們集中在某些工業(yè)城市中，也比較容易得到控制。
交通運(yùn)輸，如汽車尾氣。在發(fā)動機(jī)內(nèi)，活塞頻繁打出火花，像天空中閃電，氮?dú)庾兂啥趸?。不同的車型，尾氣中氮氧化物的濃度有多有少，機(jī)械性能較差的或使用壽命已較長的發(fā)動機(jī)尾氣中的氮氧化物濃度要高。汽車停在十字路口,不息火等待通過時(shí)，要比正常行車尾氣中的氮氧化物濃度要高。隨著我國各種汽車數(shù)量猛增，它們的尾氣對酸雨的貢獻(xiàn)正在逐年上升，不能掉以輕心。
工業(yè)生產(chǎn)、民用生活燃燒煤炭排放出來的二氧化硫，燃燒石油以及汽車尾氣排放出來的氮氧化物，經(jīng)過“云內(nèi)成雨過程”，即水汽凝結(jié)在硫酸根、硝酸根等凝結(jié)核上，發(fā)生液相氧化反應(yīng)，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又經(jīng)過“云下沖刷過程”，即含酸雨滴在下降過程中不斷合并吸附、沖刷其他含酸雨滴和含酸氣體，形成較大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。由于我國多燃煤，所以我國的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的國家下硝酸雨。
資料來源：聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)
酸雨形成的化學(xué)反應(yīng)過程：
(1) 酸雨多成于化石燃料的燃燒：
含有硫的煤燃燒生成二氧化硫
S+O2=點(diǎn)燃=SO2
二氧化硫和水作用生成亞硫酸
SO2+H2O=H2SO3
亞硫酸在空氣中可氧化成硫酸
2H2SO3+O2→2H2SO4
(2)氮氧化物溶于水形成酸：雷雨閃電時(shí)，大氣中常有少量的二氧化氮產(chǎn)生。
閃電時(shí)氮?dú)馀c氧氣化合生成一氧化氮
N2+O2=放電=2NO
一氧化氮結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)定，空氣中氧化成二氧化氮
2NO+O2=2NO2
二氧化氮和水作用生成硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO
(3)酸雨與大理石反應(yīng)：
CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑
CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
(4)此外還有其他酸性氣體溶于水導(dǎo)致酸雨，例如氟化氫，氟氣，氯氣，硫化氫等其他酸性氣體。
酸雨的危害：
酸雨可導(dǎo)致土壤酸化。我國南方土壤本來多呈酸性，再經(jīng)酸雨沖刷，加速了酸化過程;我國北方土壤呈堿性，對酸雨有較強(qiáng)緩沖能力與稀釋能力，一時(shí)半時(shí)酸化不了。土壤中含有大量鋁的氫氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風(fēng)化而釋放大量鋁離子，形成植物可吸收的形態(tài)鋁化合物。植物長期和過量的吸收鋁，會中毒，甚至死亡。酸雨尚能加速土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)元素的流失;改變土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤貧瘠化，影響植物正常發(fā)育;酸雨還能誘發(fā)植物病蟲害，使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，特別是小麥，在酸雨影響下，可減產(chǎn) 13% 至 34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量和產(chǎn)量下降。 酸雨對森林的影響在很大程度上是通過對土壤的物理化學(xué)性質(zhì)的惡化作用造成的。在酸雨的作用下，土壤中的營養(yǎng)元素鉀、鈉、鈣、鎂會流失出來，并隨著雨水被淋溶掉。所以長期的酸雨會使土壤中大量的營養(yǎng)元素被淋失，造成土壤中營養(yǎng)元素的嚴(yán)重不足，從而使土壤變得貧瘠。此外，酸雨能使土壤中的鋁從穩(wěn)定態(tài)中釋放出來，使活性鋁的增加而有機(jī)絡(luò)合態(tài)鋁減少。土壤中活性鋁的增加能嚴(yán)重地抑制林木的生長。 酸雨可抑制某些土壤微生物的繁殖，降低酶活性，土壤中的固氮菌、細(xì)菌和放線菌均會明顯受到酸雨的抑制。
酸雨可對森林植物產(chǎn)生很大危害。根據(jù)國內(nèi)對 105 種木本植物影響的模擬實(shí)驗(yàn)，當(dāng)降水pH 值小于 3.0 時(shí)，可對植物葉片造成直接的損害，使葉片失綠變黃并開始脫落。葉片與酸雨接觸的時(shí)間越長，受到的損害越嚴(yán)重。野外調(diào)查表明，在降水PH 值小于 4.5 的地區(qū)，馬尾松林、華山松和冷杉林等出現(xiàn)大量黃葉并脫落，森林成片地衰亡。例如重慶奉節(jié)縣的降水PH 值小于 4.3 的地段，20 年生馬尾松林的年平均高生長量降低 50%。 酸雨還可使森林的病蟲害明顯增加。在四川，重酸雨區(qū)的馬尾松林的病情指數(shù)為無酸雨區(qū)的 2.5 倍。 酸雨對中國森林的危害主要是在長江以南的省份。根據(jù)初步的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，四川盆地受酸雨危害的森林面積最大，約為 28 萬公頃，占有林地面積的 32%。貴州受害森林面積約為 14 萬公頃。根據(jù)某些研究結(jié)果，僅西南地區(qū)由于酸雨造成森林生產(chǎn)力下降，共損失木材 630 萬立方米，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 30 億元(按 1988 年市場價(jià)計(jì)算)。對南方 11 個(gè)省的估計(jì)，酸雨造成的直接經(jīng)濟(jì)損失可達(dá) 44 億元。 大多數(shù)專家認(rèn)為，森林的生態(tài)價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。雖然對森林的生態(tài)價(jià)值的計(jì)算方法還有一些爭議，計(jì)算出來的數(shù)字還不能得到社會的普遍承認(rèn)，但森林的生態(tài)價(jià)值超過它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，這幾乎是一致的。根據(jù)這些計(jì)算結(jié)果，森林的生態(tài)價(jià)值是它經(jīng)濟(jì)價(jià)值的 2-8 倍。如果按照這個(gè)比例來計(jì)算，酸雨對森林危害造成的經(jīng)濟(jì)損失是極其巨大的。
.酸雨能使非金屬建筑材料(混凝土、砂漿和灰砂磚)表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，從而損壞建筑物。建筑材料變臟， 變黑, 影響城市市容質(zhì)量和城市景觀, 被人們稱之為 “黑殼”效應(yīng)。我國酸雨正呈蔓延之勢，是繼歐洲、北美之后世界第三大重酸雨區(qū)。80 年代，我國的酸雨主要發(fā)生在以重慶、貴陽和柳州為代表的川貴兩廣地區(qū)，酸雨區(qū)面積為 170 萬平方公里。到 90 年代中期，酸雨已發(fā)展到長江以南、青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū)，酸雨面積擴(kuò)大了 100 多萬平方公里。以長沙、贛州、南昌、懷化為代表的華中酸雨區(qū)現(xiàn)已成為全國酸雨污染最嚴(yán)重的地區(qū)，其中心區(qū)年降酸雨頻率高于 90%，幾乎到了逢雨必酸的程度。以南京、上海、杭州、福州、青島和廈門為代表的華東沿海地區(qū)也成為我國主要的酸雨區(qū)。華北、東北的局部地區(qū)也出現(xiàn)酸性降水。1998 年，全國一半以上的城市，其中 70% 以上的南方城市及北方城市中的西安、銅川，圖們和青島都下了酸雨。酸雨在我國已呈燎原之勢，覆蓋面積已占國土面積的 30% 以上。 酸雨危害是多方面的，包括對人體健康、生態(tài)系統(tǒng)和建筑設(shè)施都有直接和潛在的危害。酸雨可使兒童免疫功能下降，慢性咽炎、支氣管哮喘發(fā)病率增加，同時(shí)可使老人眼部、呼吸道患病率增加。十多年來，由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日漸增多，酸雨的問題越來越突出。中國已是僅次于歐洲和北美的第三大酸雨區(qū)。 我國酸雨主要分布地區(qū)是長江以南的四川盆地、貴州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、廣東等省。在華北，很少觀測到酸雨沉降，其原因可能是北方的降水量少，空氣濕度低，土壤酸度低。
防治：
1.開發(fā)新能源，如氫能，太陽能，水能，潮汐能，地?zé)崮艿取?/p>
2.使用燃煤脫硫技術(shù)，減少二氧化硫排放。
3.工業(yè)生產(chǎn)排放氣體處理后再排放。
4.少開車，多乘坐公共交通工具出行。
5.使用天然氣等較清潔能源，少用煤。