1、理工綜合班3班 陳遙,當(dāng)前酸雨形勢和治理對策,Acid rain:definitions,issues 東北部大多為弱酸性降水,且受污染程度也較輕,但是日趨酸化和污染加重的趨勢卻較明顯,且季節(jié)變化尤為明顯,其中夏秋兩季pH值的明顯減小是其近10年來酸化加重的主要原因。涪陵的數(shù)據(jù)明顯不同,酸性降水頻率較低,pH值偏高的同時電導(dǎo)率也偏高,2001年前后情況尤為明顯,可能受局地因素的影響比較大。,理工綜合班3班 陳遙,重慶市降水酸度的空間分布,西南部地處四川盆地內(nèi)側(cè),可能由于盆地的大氣結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定,污染物難以向外擴(kuò)散,故而降水酸化的程度較嚴(yán)重;涪陵及其周圍地區(qū)的pH值明顯高于西南和中部,可能存在局地影

2、響;中部和東南部的pH值也較低,酸化程度也很嚴(yán)重;東北部可能由于地處四川盆地邊緣,酸化程度較輕?？梢?重慶地區(qū)酸雨的局地性特征較明顯,這與1980年代有關(guān)研究結(jié)果認(rèn)為重慶酸雨的來源主要是自身污染造成的較一致。,下圖顯示了2005年重慶各區(qū)縣31個觀測站年平均降水pH值的空間分布狀況,可以看出,重慶地區(qū)降水酸性的地區(qū)間差異較大,主要可以分為4個不連續(xù)的區(qū)域,即西南部、涪陵及其鄰近地區(qū)、中部和東南部、東北部。,理工綜合班3班 陳遙,重慶市酸雨的季節(jié)變化,2005年整個重慶地區(qū)31個觀測站的降水pH值,春季平均為4.6,夏季為4.7,秋季為4.3,冬季為4.4,標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.91,0.96,0.

3、93和1.05,可見降水酸性在秋季最強(qiáng),夏季最弱。對31個觀測站四個季節(jié)降水的pH值進(jìn)行方差分析,利用P值檢驗(yàn)法對其進(jìn)行顯著性水平為0.05的檢驗(yàn),由于其P值小于0.05,故可以認(rèn)為2005年整個地區(qū)pH值的季節(jié)變化較明顯。,理工綜合班3班 陳遙,重慶市酸雨的季節(jié)變化,理工綜合班3班 陳遙,重慶市酸雨的季節(jié)變化,上圖中給出了2005年各個季節(jié)不同程度酸性降水的頻率。可以看到，每個季節(jié)發(fā)生強(qiáng)酸性降水(pH4.5)的頻率均大于弱酸性降水(4.5pH5.6);強(qiáng)酸性降水在暖季(春、夏)出現(xiàn)頻率較低，而在冷季(秋、冬)相對較高;而弱酸性降水頻率則相反。因此可以說，秋季強(qiáng)酸性降水頻率增加是導(dǎo)致其降水酸性

4、最強(qiáng)的主要原因;而夏季雖然弱酸性降水頻率不低，但強(qiáng)酸性降水頻率最低，故總體看來其降水酸性最弱。此外，空氣中一氧化硫和氮氧化物濃度一般在冷季(秋、冬)升高，暖季(春、夏)降低目春夏的降水量明顯多于秋冬，可能是導(dǎo)致降水中氫離了濃度冷季明顯高于暖季的原因。,理工綜合班3班 陳遙,重慶市酸雨分析小結(jié),2005年的31個站的觀測資料和近10年間5個酸雨觀測站的資料均顯示,重慶地區(qū)降水酸性的季節(jié)變化較明顯,冷季(秋、冬)較暖季(春、夏)要強(qiáng)。可能是由于空氣中二氧化硫和氮氧化物濃度在冷季升高,暖季降低,且春夏的降水量明顯多于秋冬。 就整個重慶地區(qū)而言,降水酸性和電導(dǎo)率的地區(qū)間差異較大。重慶西南部由于位于四川

5、盆地內(nèi)側(cè),大氣層結(jié)較穩(wěn)定,受污染程度較嚴(yán)重,降水酸性較強(qiáng),但近10年來沒有明顯的變化趨勢。而東北部可能由于地處四川盆地外側(cè),受污染程度較輕,大多為弱酸性降水,但日趨酸化和污染加重的趨勢卻較明顯;同時季節(jié)變化尤為明顯,其中降水酸性最強(qiáng)的秋季和最弱的夏季pH值均明顯減小是其近10年來酸化加重的主要原因。 2005年涪陵及其鄰近地區(qū)的pH值與其他地區(qū)相比普遍偏高,而且近10年來一直如此,同時電導(dǎo)率也較高。在2001年前后pH值和電導(dǎo)率都明顯升高,且當(dāng)年站上及周圍并沒有大的工程項(xiàng)目,可能受局地因素的影響較大。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的成因,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

6、多種無機(jī)酸和有機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸。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。我國的酸雨是硫酸型酸雨。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的成因,硫的液相催化反應(yīng)： 2SO2 (g) +O2 (g) +2H2O (l) H2SO4 (aq) SO2 +O2 SO3+O SO3 +H2O H2SO4 (aq) 總的化學(xué)反應(yīng)方

7、程式： S+O2(點(diǎn)燃)SO2 2SO2+2H2O+O22H2SO4 氮的氧化物溶于水形成酸： a.NOHNO3 2NO+O22NO2+3NO2+H2O=2HNO3+NO 總的化學(xué)反應(yīng)方程式： 4NO+2H2O+3O24HNO3 b.NO2HNO3 總的化學(xué)反應(yīng)方程式：4NO2+2H2O+O24HNO3,理工綜合班3班 陳遙,酸雨為何界定為pH5.6 ？,在清潔的大氣中，可溶于水且含量比較大的酸性氣體是CO2。如果只把CO2作為影響天然降水pH的因素，根據(jù)CO2的全球大氣濃度為330ppm，與純水的平衡如下：,式中：KHCO2水合平衡常數(shù)，即亨利系數(shù)3.2810-2摩升-1大氣壓-1 K1、K

8、2分別為碳酸的一級、二級電離常數(shù)4.3010-7、5.6110-11,理工綜合班3班 陳遙,酸雨為何界定為pH5.6 ？,它們的表達(dá)式為： 各組分在溶液中的濃度為：,理工綜合班3班 陳遙,酸雨為何界定為pH5.6 ？,按電中性原理有： H+=OH-+HCO3-+2CO32- 將H+、HCO3-、和CO32-代入上式，得： 式中：PCO2CO2在大氣中的分壓（3.0410-4大氣壓） Kw水的離子積（110-14） 將Kw 、KH、K1、K2、PCO2這些已知數(shù)值代入上式，計(jì)算結(jié)果得pH=5.6。若大氣受到酸性物質(zhì)的污染，降水的pH值就會進(jìn)一步降低，因此一般將pH5.6的降水稱為酸雨。,理工綜合

9、班3班 陳遙,酸雨的檢測,測定項(xiàng)目： 在一般情況下，都會測定pH值、電導(dǎo)率、NH4+、K+、Na+、Ca2+、Mg2+、SO42-、NO3-、HCO3-、Cl-等項(xiàng)目。每次降水要及時測定上列各項(xiàng)目，每月測定不少于一次，取月平均值。如果條件允許，還可以根據(jù)需要測定Cd、Pb、Cr、Hg、Cu、Zn等重金屬含量。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的檢測,測定方法： 1、pH值的測定： pH值測定是酸雨調(diào)查最重要的項(xiàng)目。常用的測定方法為pH玻璃電極法，用酸度計(jì)測定。清潔的降水一般被CO2飽和，pH值在5.65.7之間，降水的pH值小于該值時即為酸雨。 2、電導(dǎo)率的測定： 電導(dǎo)率大體上與降水中所含的離子濃度

10、成正比，測定降水的電導(dǎo)率能快速地推測降水中溶解物質(zhì)總量。一般用電導(dǎo)率儀測定。 3、 SO42-的測定： 降水中的SO42-主要來自氣溶膠和顆粒物中可溶性硫酸鹽以及大氣中SO2經(jīng)催化氧化形成的硫酸霧。該指標(biāo)用于反映大氣被硫氧化物污染狀況。其測定方法有鉻酸鋇二苯碳酰二肼分光光度法、硫酸鋇比濁法、離子色譜法等。我國的能源結(jié)構(gòu)仍以煤為主要燃料，而煤含硫量較高，全國各地降水中陰離子含量幾乎均以SO42-為主。因此，我國酸雨污染一般屬于硫酸型的。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的檢測,4、NO3-的測定： 大氣中NO2和顆粒物中可溶性硝酸鹽進(jìn)入降水中形成NO3-。該指標(biāo)可反映大氣被氮氧化物污染狀況，也是導(dǎo)致降

11、水pH值降低的因素之一。其測定方法有鎘柱還原偶氮染料分光光度法、紫外分光光度法、離子色譜法等。 5、Cl-的測定： Cl-是衡量大氣中HCl導(dǎo)致降水pH值降低的標(biāo)志。其測定方法有硫氰酸汞高鐵分光光度法、離子色譜法等。 6、NH4+的測定： 大氣中的NH3進(jìn)入降水中形成NH4+，它們能中和酸霧，對抑制酸雨是有利的。其測定方法常用鈉氏試劑分光光度法、次氯酸鈉水楊酸分光光度法等。 7、K+、Na+、Ca2+、Mg2+等離子的測定： 降水中K+、Na+常用空氣乙炔原子吸收分光光度法測定。Ca2+是降水中的主要陽離子之一，它對降水中酸性物質(zhì)起著重要的中和作用。其測定方法有原子吸收分光光度法、絡(luò)合滴定法、

12、偶氮氯膦分光光度法等。而Mg2+常用原子吸收分光光度法測定。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的檢測,酸雨自動采樣器,TH-2005紅外吸收法二氧化碳分析儀,TH-2003型紫外吸收法臭氧分析儀,理工綜合班3班 陳遙,理工綜合班3班 陳遙,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害水體,19911992年在重慶污染重的南山和污染較輕的紹云山地區(qū)的一些小池塘中，對水體中的化學(xué)成分、浮游生物和底棲生物的現(xiàn)存量，物種數(shù)量等方面進(jìn)行了監(jiān)測和分析，結(jié)果表明，在城區(qū)和郊區(qū)的酸化小池塘中Al和SO42-的濃度比其它小池塘中要高，與其它小池塘水體相比，酸化小池塘中浮游生物的現(xiàn)存量低，目物種數(shù)

13、量少，底棲生物中Oligochaeta的現(xiàn)存量減少，但是Chironomus的現(xiàn)存量增加，由此可見酸化水體對水生生態(tài)系統(tǒng)有很大影響，并使其功能造成明顯變化。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害建筑,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害建筑,酸雨首先使石灰石或石灰石質(zhì)的石頭(如大理石和粗陶土)受侵蝕，即使在濕度很小時也能如此。酸雨落在哪里，就腐蝕那里的建筑物、紀(jì)念碑、塑像、上下水道等。華盛頓附近的林肯紀(jì)念像自1992年以來已被酸雨侵蝕掉8毫米的大理石;法國魯昂教堂表面受浸蝕，雕像的臉已無凹凸感，變成平臉;波蘭克拉科夫幣石像受到嚴(yán)重浸蝕，致使有的專家提出將其放入博物館保藏。此外，又如挪威南部的下水道也已

14、遭到酸雨的嚴(yán)重破壞。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害森林,19921993年對馬尾松針葉林和香樟常綠闊葉林進(jìn)行了研究。由表看出，南山馬尾松林和樟樹常綠闊葉林與其他正常的林分相比樹林凈生產(chǎn)力要低得多，尤其馬尾松林更甚。市內(nèi)真武山馬尾松針葉內(nèi)積蓄S和F的量比郊區(qū)紹云山的高出2.3倍，由此可見，市區(qū)森林除了SO2外，氟化物對森林衰亡的影響也不容忽視。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害森林,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害森林,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，馬尾松幼苗在濃度為50ppb的SO2暴露下，十貢生長量就受到明顯減少，土壤pH越低影響更甚。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害農(nóng)業(yè),科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在降水

15、pH值小于4. 5的地區(qū),馬尾松林、華山松和冷杉林等會出現(xiàn)大量黃葉并脫落,森林大片死亡。不同樹種對酸雨的敏感性和生態(tài)效應(yīng)都存在很大的差異,酸雨對森林的影響在很大程度上是通過土壤的物理化學(xué)性質(zhì)的惡化作用造成的,酸雨進(jìn)入土壤后改變了土壤理化性質(zhì),間接影響植物的生長,如果酸雨直接作用于植物,將會破壞植物形態(tài)結(jié)構(gòu)、損傷植物細(xì)胞膜、抑制植物代謝功能。此外,酸雨還影響種子的發(fā)芽率,研究表明當(dāng)酸雨pH值2.0時,種子發(fā)芽率急劇下降。此外,由于不同農(nóng)作物對酸雨敏感程度不同,農(nóng)作物產(chǎn)量受到的影響程度也存在很大的差別。由酸雨所造成的間接損失可能要比直接損失大的多。,受酸雨污染的水稻,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危

16、害農(nóng)業(yè),理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害農(nóng)業(yè),理工綜合班3班 陳遙,酸雨的危害生物,一般說來，酸雨的pH是在皮膚和胃腸系統(tǒng)允許范圍內(nèi)的，對人體不產(chǎn)生直接危害，而是以間接的方法，將河水中有毒全屬如汞、鉛、鉻、鋁或銅通過三條途徑引入食物鏈危害人體： (1)酸雨使湖水或河水中的有毒金屬化合物如甲基汞沉淀下來，留在飲水中或被魚吸收，人通過吃魚受害。 (2)在中和能力弱的土壤中，正常固定在土壤中的金屬被酸雨洗滌，流入湖或河中，或滲入含水層，污染飲水水源。 (3)酸性強(qiáng)的飲用水浸蝕容器和管道的金屬部分，增加飲水中的金屬含量危及人體。如瑞典兒童飲用含銅量高的酸性水質(zhì)而發(fā)生腹瀉的癥狀。美國紐約州和賓夕法尼亞州

17、飲水中的含鉛量已超過安全標(biāo)準(zhǔn)。另外，最近在如里福尼亞州的一次pH值為1.7的酸霧，使30多個跑步者中十多個人當(dāng)場昏倒。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,對策,環(huán)境法規(guī),輿論宣傳,能源結(jié)構(gòu),脫硫技術(shù),執(zhí)法力度,大氣監(jiān)測,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,健全環(huán)境法規(guī)，控制工業(yè)污染源和汽車污染源的排放總量 制定嚴(yán)格的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，用法律乎段促使排放源實(shí)施各種有效措施控制工業(yè)污染源大氣污染物的排放量。美國、加拿大、德國、法國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家都先后制定了防止酸雨，減少SO2和NOx排放量的法規(guī)，在減少SO2和NOx方面起了很大的作用。如美國不許新建大型火力發(fā)電廠以及限制燃煤發(fā)電廠的排放量的作法，

18、使美國SO2的排放量減少了一半。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，從源頭控制酸性氣體的排放 為了減少酸雨形成源，改變能源結(jié)構(gòu)，增加無污染或少污染的能源比例，改造供熱方式，大力開發(fā)并利用無污染能源如風(fēng)能、水能、太陽能等。發(fā)展太陽能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿炔划a(chǎn)生酸雨污染的清潔能源。清潔能源的使用，可減少一氧化硫和氮氧化物酸性氣體的排放量，長期持續(xù)使用，對環(huán)保十分有利。 重慶市在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，大力發(fā)展低能耗、輕污染產(chǎn)業(yè)，尤其是第二產(chǎn)業(yè)。1990年重慶第二產(chǎn)業(yè)在GNP中的比值為26. 8% , 1994年上升為32. 3%，預(yù)計(jì)到2000年將增至45%。自1980年以來，重慶市利用

19、關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)、遷等措施先后搬遷了近300家布局不合理，污染擾民嚴(yán)重的企業(yè)(車間)。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,積極開發(fā)新型煙氣脫硫脫硝技術(shù)，從末端控制酸性氣體的排放 國家應(yīng)大力發(fā)展研究新型鍋爐及電廠的低能耗抵運(yùn)行費(fèi)用的FGD(煙氣脫硫)技術(shù)及脫硝技術(shù)，從末端保證酸性氣體的達(dá)標(biāo)排放及達(dá)到總量控制要求。 “七五”期間重慶市投資5500萬元，新增洗煤生產(chǎn)能力340萬t/a。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,加強(qiáng)大氣污染的監(jiān)測和科學(xué)研究 我國于2000年10月正式加入了東亞酸沉降監(jiān)測網(wǎng)常規(guī)階段運(yùn)行。正式拉開了酸沉降實(shí)質(zhì)性防治工作國際間合作的序幕。建立大氣及

20、酸雨自動監(jiān)測系統(tǒng)，配備網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，從而使環(huán)境竹理者能隨時監(jiān)測當(dāng)前的大氣中的SO2和NOx的濃度及其時空分布情況，了解酸雨的狀況并預(yù)測其時空變化趨勢，以便采取相應(yīng)的對策。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,加大環(huán)境竹理執(zhí)法力度，嚴(yán)格控制污染物排放 取締污染物排放量大的企業(yè)，使用鍋爐的企業(yè)必須安裝脫硫除塵設(shè)施，汽車要求安裝尾氣凈化器，確保污染物達(dá)標(biāo)排放。 在新建裝機(jī)容量為720MW的華能路磺電廠一期工程中，在國內(nèi)建設(shè)了全國第一套大型煙氣除塵脫硫裝置，脫硫率達(dá)95%以上，環(huán)保投資2. 2億元，占該廠總投資的12%左右。在重慶發(fā)電廠新建400MW機(jī)組工程中，新建了亞洲最高的240m煙囪，煙氣通過

21、靜電除塵后高空排放，緩解了近地面的空氣污染。,理工綜合班3班 陳遙,酸雨的防治,發(fā)揮輿論宣傳的作用，促進(jìn)全民共同參與 加大宣傳力度，促使全民從身邊的小事做起，共同防治酸雨，如采用使用型煤、節(jié)約用電、使用清潔能源等措施來減少能源的消耗，從而降低SO2和NOx的排放。,理工綜合班3班 陳遙,小結(jié),酸雨是由大氣污染造成的,從當(dāng)前看來,酸雨已經(jīng)嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為了保持強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)增長勢頭,控制酸雨勢在必行。酸雨是涉及世界各國的災(zāi)害,人類只有一個地球,它是我們共同的家園,保護(hù)人類賴以生存的地球環(huán)境,減少大氣污染,需要世界各國齊心協(xié)力和共同治理。當(dāng)前我們對酸雨的認(rèn)識在很多方面還存在不足,在以下幾方面還需要大量的科學(xué)研究:,理工綜合班3班 陳遙,參考文獻(xiàn),1曾政權(quán) 甘孟瑜 張?jiān)茟?曹淵 余丹梅.大學(xué)化學(xué)（第三版）.重慶大學(xué)出版社.2007年 2巴