形成酸雨的主要气体

《化工环境工程概论》课程论文

论文题目：酸雨的成因及防治

学院：石油化工

专业：能源化学工程

班级：1302班

学生姓名：杨勇林

学号：

摘要：随着工业的不断发展，大量烧煤的烟囱排放出的二氧化硫酸性气体或汽车

排放出来的氮氧化物烟气上升到天上形成了酸雨。从人类面临的环境问题出发，阐述

了酸雨的形成。酸雨对生态系统、人体健康、建筑材料等具有很大危害，从土壤性质、

氨气、大气颗粒物和天气形式等自然因素方面探讨了酸雨现状的形成原因。最后结

合当前酸雨的状况及特点，提出了可行的防治防治酸雨的具体措施。

关键词：酸雨；成因；危害；防治措施

1引言

酸雨是指pH值小于的大气降水。其酸性成分主要是硫酸，也有硝酸和盐酸等。

酸雨不但污染土壤环境，使土壤酸化和贫瘠化，还会影响水体、森林，破坏其生态循

环[1]。此外，酸雨还能诱发植物病虫害，使农作物大幅度减产。因此，酸雨控制已成

为中国污染防治工作的一项重要内容。

2我国酸雨现状研究

酸雨的定义[2]

在正常情况下,由于大气中含有一定的二氧化碳,降雨时二氧化碳溶解在水中,

形成酸性很弱的碳酸,因此正常的雨水呈微酸性,pH值约为。在1982年6月的国际

环境会议上,国际上第一次统一将pH值小于5.6的降水(包括雨、雪、霜、雾、雹、

霰等)正式定为酸雨。酸雨中的酸绝大部分是硫酸(可占65%~70%)和硝酸(可占

25%~30%)。

我国酸雨现状及分布状况[3]

中国酸雨的分布有明显的区域性，其特征总的趋势是以长江为界，长江以北降水

pH值偏高，多呈中性或碱性，长江以南呈酸性。截止到2011年一季度对中国329个

地级城市雨水质量监测表明酸雨主要分布在长江以南、青藏高原以东地区，主要包括

上海、浙江、福建、江西、湖南、贵州、重庆的大部分地区，广东中部地区、四川东

南部、湖北西部的少数地区。全国酸雨与去年同期相比，全国酸雨（降水pH均值＜城

市比例略有降低，降低了%；较重酸雨（降水pH均值＜）城市比例有所降低，降低了%；

重酸雨（降水pH均值＜城市比例基本持平；全国酸雨面积与上年持平，酸雨分布区

域无明显变化。与2005年同期相比，全国降水中SO

4

2-和NO

3

-离子浓度有所升高，NH

4

+

和Ca2+离子浓度基本持平[4]。中国酸雨还呈现以城市为核心的多中心分布。城市降水

段度强，郊区弱，远离城市的广大农村则接近正常，pH值在左右。此外酸雨的区域

分布还存在功能区差异，主要表现为工业强于非工业区。

我国酸雨的化学组成及特点[5]

一般情况下大气降水中阴离子为SO

4

2-、NO

3

-、Cl-、HCO

3

-，阳离子为NH

4

+、Ca2+、Na+、

K+、Mg2+、H+。研究表明对我国降水酸度影响最大的阳离子是NH

4

+和Ca2+，阴离子是

SO

4

2-和NO

3

-。

文献引用A=［SO

4

2-］/［NO

3

-］作为划分酸雨类型的特征参量，将酸雨分为3档:当

A≤时，为硝酸型或燃油型;当≤A≤为混合型;当A≥为硫酸型或燃煤型.

“两控区”政策的实施使得SO

2

的排放得到了一定的控制，但是随着我国汽车保

有量的显着增加，另一重要的致酸物质NO

X

的排放量却在持续增长，并慢慢导致我国

酸雨污染类型发生转变，由原来的硫酸型逐步转变为硫酸、硝酸混合型。位于沿海发

达地区的厦门、珠海降水中硝酸根与硫酸根浓度大体相当，酸雨已是硫硝混合型酸雨，

而内陆的绝大多数城市硫酸根浓度远大于硝酸根浓度，仍然是硫酸型酸雨。

3酸雨的成因分析

酸雨的形成过程

酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸

和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化

硫,燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物,经过“云内成雨过程”,即水气凝

结在硫酸根、硝酸根等凝结核上,发生液相氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又

经过“云下冲刷过程”,即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴

和含酸气体,形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨。酸雨的形成过程,可

用以下两种类型的化学反应来表示[6]:

硫酸型酸雨：

S→H

2

SO

4

S+O

2

(点燃)=SO

2

SO

2

+H2O=H

2

SO

3

(亚硫酸)

2H

2

SO

3

+O

2

=2H

2

SO

4

(硫酸)

总的化学反应方程式:

S+O

2

(点燃)=SO

2

2SO

2

+2H

2

O+O

2

=2H

2

SO

4

硝酸型酸雨：

氮的氧化物溶于水形成酸:

→HNO

3

(硝酸)

2NO+O

2

=2NO

2

3NO

2

+H

2

O=2HNO

3

+NO

总的化学反应方程式:

4NO+2H

2

O+3O

2

=4HNO

3

2

→HNO

3

总的化学反应方程式:

4NO

2

+2H

2

O+O

2

=4HNO

3

(注:元素后的数字为脚标,化学式前的数为化学计量数。)

我国的酸雨是典型的硫酸型酸雨。

4酸雨的危害

酸雨的影响主要表现在对生态系统（如农作物、土壤、水体、森林等）的危害，

以及对各种建筑材料的腐蚀，严重的甚至危及一个城市的生态平衡。它的危害主要体

现在以下几个方面。

酸雨对农业的危害

植物对酸雨反应最敏感的器官是叶片,叶片受损后光合作用降低,抗病虫害能

力减弱,林木生长缓慢或死亡,农作物减产。

酸雨可导致土壤酸化。中国南方土壤本来多呈酸性，在经酸雨冲刷，加速了酸化

过程;中国北方土壤呈碱性，对酸雨有较强缓冲能力，其承受能力较南方稍强。土壤

中含有大量铝氢氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含铝的人的原生和次生矿物风化

而释放大量铝离子，形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝导致

中毒或死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫

瘠化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产[7]。

由于不同的农作物和同种作物的不同品种之间，受二氧化硫伤害的敏感性不同，

故不同PH值酸雨对农作物产量的影响不同，PH值越低，对其产量的影响越大。在同

一酸度下，不同农作物伤害完全不同，可分为敏感性农作物，中等敏感性农作物和抗

性农作物三类。如，敏感农作物有大麦，棉花，大豆，菠菜，胡萝卜和辣椒等；中等

抗性农作物为小麦，菜花，花生，黄瓜，油菜和番茄等；抗性农作物为水稻，玉米和

马铃薯等[8]。

4.2破坏水环境

当pH值降至以下,鱼卵多不能正常孵化,即使孵化,骨骼也常是畸形的;加之

河底淤泥中的有毒金属遇酸溶解,更加速了水生生物的死[9]。

研究表明，当水体pH为时，最不耐酸的甲壳动物（螯虾和蛤类）首先消失；pH

为时，作为湖泊食物链基础的浮游生物—微生物群体受损衰退，从而使某些鱼群丧失

增长能力，鱼的种类减少，尤其是一些有较高价值的鱼种，因不耐酸，消亡很快。相

对于忍耐湖水酸化能力而言，虾类比鱼类更差，在已酸化的湖泊中，虾类比鱼类提前

灭绝。草本食物是一些鱼虾类生活的基础。湖水酸化，水生生物种群减少，例如某湖

酸化后，绿藻从26种减至5种，金澡从22种减至5种；蓝藻从22种减至10种[10]。

酸雨对建筑物及文物的危害

酸雨能与金属、石料、混凝土等材料发生化学反应或者发生电化学反应，致使表

面硬化水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致其强度降低，进而加快楼房、桥梁、历史文

物、珍贵艺术品、雕像的腐蚀损坏。同时也加速了建筑物表面的各种保护涂层的退化，

使桥梁和钢结构的建筑物损坏，同时还发生酸雨的淋洗使很多历史文物景点面目全

非，着名的杭州灵隐寺的“摩崖石刻”近年经酸雨侵蚀，佛像眼睛、鼻子、耳朵等剥

蚀严重，修补后，古迹不“古”。重庆市1956年建成的重庆市体育馆水泥栏杆，由

于酸雨腐蚀，石子外露，深达1厘米之多，按时间估计，平均每年侵蚀毫米，十分惊

人。这种水泥栏柱石子外露现象，在路旁电线杆上也每每发生。

4.4使土壤酸化

影响和破坏土壤微生物的数量和群落结构,抑制了土壤中有机物的分解和氮的

固定,使土壤贫瘠化,导致生长在这里的植物逐步退化。中国南方土壤本来多呈酸

性，在经酸雨冲刷，加速了酸化过程;中国北方土壤呈碱性，对酸雨有较强缓冲能力，

其承受能力较南方稍强。

4.5危及人体健康

酸雨中含有的甲醛、丙烯酸等对人的眼睛有强烈的刺激作用。硫酸雾和硫酸盐雾

的毒性比SO

2

要高10倍,其微粒可侵入人体的深部组织,引起肺水肿和肺硬化等疾

病而导致死亡。当空气中含L硫酸雾时,就会使人难受而致病。或者是人们饮用酸

化的地面水和由土壤渗入金属含量较高的地下水,食用酸化湖泊和河流的鱼类等,

一些重金属元素通过食物链逐渐积累进入人体,最终对人体造成危害。

5酸雨的防治对策

中国防治酸雨的政策

物排放浓度的过量空气系数；2008年1月14日，国家环保总局在其官方网站上，

正式公布了和国家发改委共同制定的《国家酸雨和二氧化硫污染防治“十一五”规划》。

在这一下发至各省市自治区政府、国家电网及五大发电集团的文件中，明确要求对二

氧化硫排放实行总量控制，控制氮氧化物排放增长，有效控制酸雨污染，并要求在

2010年全国二氧化硫排放总量比2005年减少10%，控制在2万吨以内，其中，火电

行业二氧化硫排放量要控制在1000万吨以内，即相当于单位发电量二氧化硫排放要

比2005年降低50%。

加强对二氧化硫排放的控制[11]

南方的酸雨还和北方二氧化硫的大量排放有关，仅控制酸雨地区的酸性物质排放

而忽略北方二氧化硫的排放还是不能有效地控制酸雨。二氧化硫年平均浓度的二级标

准是m3，在此浓度之下人群在环境中长期暴露将不受危害；二氧化硫日平均浓度三级

标准是m3，在此浓度之下人群在环境中短期暴露不受急性健康损害。环境空气中二氧

化硫的主要危害是引起人体呼吸系统疾病，导致死亡率增加。二氧化硫污染主要来自

燃煤，集中在城市，应以城市，特别是大城市为控制单元。目前，全国有％的城市二

氧化硫年均浓度超过国家二级标准，达不到保护居民和生态环境不受危害的基本要

求。而日均浓度超过国家三级标准，达不到保护居民和生态环境不受急性危害的最低

要求。依此标准，我国二氧化硫污染控制区面积为29万km2，占国土面积3％。主要

包括北京市区、天津市、河北、山西、内蒙、辽宁、吉林、江苏、、陕西、甘肃、宁

夏、新疆等省区的部分城市。

改善交通环境，控制汽车尾气

制订各类汽车的废气排放标准，加强对汽车尾气的控制。在形成酸雨的主要成分

SO

2

和NO

X

中，交通车辆的排气占很大比重，尤其是机动车辆的排气中含NO

X

浓度特

别高。随着中国国民经济发展和人民生活水平的提高，各类汽车的数量将会迅速增加，

所以控制各种车辆的排放对改善大气质量，减少NO

X

排放量相当重要。其主要措施有：

限制汽车行驶速度，尽快实施机动车定期淘汰制度；城市要着力发展公共交通，适当

限制私人汽车数量，保证交通畅顺，才能减少汽车尾气的污染;大力推广使用无铅汽

油，改进汽车发动机技术，安装尾气净化器及节能装置;呼吁使用“绿色汽车”，即

用天然气、氢气、酒精、甲醇、电等清洁燃料作为汽车动力的汽车，可大大降低NO

X

的排放量。

加强植树栽花，扩大绿化面积

植物具有调节气候，保持水土，吸收有毒气体等作用。植物体有巨大的吸附表面

和庞大的地下根系，对有毒物质有较强的吸收能力。据统计：10000m2的柳杉每年

可吸收720kg的SO

2

；一株树的叶片吸收SO

2

的能力是它所占土地吸收SO

2

能力的9

倍。因此，根据城市环境规划，选择种植一些较强吸收SO

2

和粉尘的如石榴、菊花、

桑树、银杉等花草树木，可以净化空气，美化城市环境，这也是防止酸雨的有效途径。

6结论

环境污染愈来愈严重，使环境监测与治理技术承担着更为重要的责任，酸雨对环

境和人类的影响，是多方面的，涉及到很多领域。目前，酸雨污染的形成、影响及控

制是一个复杂长期的过程，在努力控制酸雨的同时，还应设置酸雨指示标志，如酸雨

墙、变色伞等，及时提醒人们避免酸雨危害，让大气污染和酸雨问题得到广泛认识，

提高人们的酸雨污染意识，我们共同对抗酸雨。

参考文献

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