酸雨的特征
酸雨的正式名称是酸沉降,可分为“湿沉降”和“干沉降”两类。前者是指以雨、雪、雾或冰雹等降水形式落到地面的所有气态污染物或颗粒状污染物;后者是指下雨天空气中落下的灰尘带来的酸性物质。酸雨是指PH值小于5.6的雨、雪或其他形式的降水。雨水受到大气中酸性气体的污染。酸雨主要是人为向大气中排放大量酸性物质造成的。中国的酸雨主要是大量燃烧高硫煤造成的,多为硫酸雨,硝酸雨较少。此外,各种机动车排放的尾气也是造成酸雨的重要原因。
2)酸雨的形成
(1)自然排放源。1.海洋:海洋雾,会将一些硫酸带到空气中。2.生物:土壤中的一些生物,如动物尸体、植物枯叶等,在细菌的作用下,可以分解一些硫化物,然后转化为二氧化硫。3.火山爆发:喷出相当数量的二氧化硫气体。4.森林火灾:由闪电和干热引起的森林火灾也是硫氧化物的天然来源,因为树木也含有微量的硫。5.闪电:高空雨云闪电,能量强大,能使空气中的氮和氧部分结合生成一氧化氮,然后在对流层氧化成二氧化氮。排出的氮氧化物是氮氧化物和二氧化氮的总和,与空气中的水蒸气反应生成硝酸。
硝酸+H2O=硝酸+硝酸.6.细菌分解:即使是未施肥的土壤也含有微量的硝酸盐。在土壤细菌的帮助下,土壤硝酸盐可以分解一氧化氮、二氧化氮、氮气等气体。(2)人为排放源。煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧,无论是煤、石油还是天然气,都是在地下埋藏了几亿年,由古老的动植物化石转化而来,所以被称为化石燃料。科学家粗略估计,1990年中国化石燃料消耗量约为7亿吨;只占世界总消费的12%,人均不足为奇;然而,近几十年来,中国的化石燃料消费量增长过快,从1950到1990的40年间增长了30倍,这不能不引起足够的重视。煤中含有硫,燃烧时会产生大量的二氧化硫。此外,燃煤时的高温使空气中的氮和氧结合成一氧化氮,再转化成二氧化氮,产生酸雨。
3)酸雨的危害
酸雨的危害是多方面的,包括对人体健康、生态系统和建筑设施的直接和潜在危害。酸雨会降低儿童的免疫功能,增加慢性咽炎和支气管哮喘的发病率,增加老年人眼睛和呼吸道的患病率。硫和氮是植物生长不可缺少的营养物质,弱酸性降水可以溶解地壳中的矿物质,供动植物吸收。但如果酸度过高,比如pH值降到5以下,就有可能破坏生态系统。在土基饱和度低的地区或土层薄的岩石区,酸性雨水落到地面后得不到中和,会使土壤、湖泊、河流酸化。当湖水或河水的pH值下降到5以下时,流域内土壤和水体沉积物中的金属(如铝)就会溶解到水中,使鱼类中毒,严重影响其繁殖和发育。水体酸化还会导致水生生物的组成和结构发生变化,耐酸藻类和真菌增多,而有根植物、细菌和无脊椎动物减少,有机物分解速率降低。结果,酸化的湖泊和河流中的鱼减少了。酸雨还能抑制土壤中有机质的分解和固氮作用,浸出与土壤颗粒结合的钙、镁、钾等养分,使土壤贫瘠。众所周知,大理石的主要成分是碳酸钙(CaCO3),所以很容易被酸腐蚀。世界上一些著名的建筑正在遭受酸雨的侵蚀。比如有两座著名的德国科隆大教堂,尖顶高1.57米。石墙表面已被腐蚀凹凸不平,天使和玛利亚通往人口的石像已被侵蚀,难以复原。其中砂岩(腐蚀性更强)石刻在过去的15年间甚至侵蚀了10 cm。进入世界遗产名录的印度著名的泰姬陵,由于空气污染和酸雨腐蚀,失去了光泽,乳白色逐渐变黄,部分变得锈迹斑斑。中国北京国子监街夫子庙内。
有198块进士碑林,已有700年历史。上面镌刻着元明清51624位士人的姓名、籍贯、排名。是研究中国古代科举制度的珍贵资料,被列为全国重点文物保护单位。近年来,由于空气污染和酸雨,许多石碑的表面被严重腐蚀和剥落,具有珍贵历史价值的石碑变得面目全非。
4)中国酸雨的形式
中国从20世纪80年代开始观测和调查酸雨污染。上世纪80年代,我国酸雨主要发生在重庆西南部、贵阳和柳州,面积约654.38+0.7万平方公里。到20世纪90年代中期,酸雨已经扩散到长江以南、青藏高原以东和四川盆地的广大地区,酸雨区面积扩大了654.38+0万平方公里以上。以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区,现在已经成为中国酸雨污染最严重的地区。中心区降水平均pH值低于4.0,酸雨频率高达90%,已达到“酸雨不可避免”的程度。以南京、上海、杭州、福州、厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨区。值得注意的
更有甚者,华北的北京、天津,东北的丹东、图们也有频繁的酸性降水。年均pH值低于5.6的地区约占中国国土面积的40%。中国酸雨的化学特征是pH值低,硫酸盐(SO42-)、铵(NH4+)和钙(Ca2+)浓度远高于欧美,而硝酸盐(NO3-)浓度低于欧美。研究表明,我国酸雨中硫酸盐与硝酸盐的摩尔比约为6.4:1。所以中国的酸雨是硫酸型的,主要是人为排放SO2造成的。因此,控制中国的SO2排放是控制中国酸雨的关键。
5)中国酸雨的防治
根据我国酸雨的现状,要想控制好酸雨,必须从源头上控制SO2的处理和排放。二氧化硫主要通过化石燃料的燃烧释放到大气中。燃烧前脱硫技术主要是指燃料的脱硫技术,对于以煤为主要能源的中国来说,主要是指煤的脱硫技术。煤炭脱硫主要有化学法、物理法和微生物法。目前,煤的重力分选是工业上应用最广泛的方法。其他脱硫方法,如浮选法、微波脱硫法、磁脱硫法、微生物脱硫法和煤气化液化法等,目前仍处于实验室到半工业化阶段。煤中的硫可分为有机硫和无机硫,有机硫又可分为原生有机硫和次生有机硫。煤中的有机硫和有机物形成复杂的分子结构,无法通过机械破碎、重力分选等物理方法去除,只能通过化学方法或电磁辐射破坏碳硫化学键后去除,成本较高。无机硫主要由硫化铁、元素硫和硫酸盐硫组成,40%~90%的硫可通过物理方法(如重力分离)脱除。目前燃烧中应用最广泛的脱硫技术是型煤固硫技术和循环流化床脱硫技术。型煤固硫技术的主要方法有:1。在钙基固硫剂中加入钢渣。2.采用化学处理方法。3.加入硅酸盐。4.采用“定向开花”技术。5.开发复合固硫剂。6.生物质工业型煤。循环流化床脱硫技术是在床内加入廉价的脱硫剂(通常是石灰石或白云石),在800~900的低温燃烧过程中脱除烟气中的SO2和SO3。c,从而达到固硫的目的。我国循环流化床容量较小,发展大容量循环流化床锅炉还有许多问题需要解决。
随着科技的进步,脱硫技术将进一步趋于成熟,中国的酸雨问题有望得到根本解决。