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酸雨的形成機理與防治具體實施方案
摘要 : 一般地將pH值小于5.6的降水稱為酸雨, 目前酸雨已成為一個全球性的環(huán)境問題。本文對酸雨形成機理進(jìn)行簡述，詳細(xì)闡述了酸雨的危害，并提出了對酸雨防治對策。 關(guān)鍵詞 : 酸雨；形成機理；酸雨危害；防治對策
在沒有大氣污染物存在的情況下降水酸度主要由大氣中的二氧化碳所形成的碳酸組成，其pH值大約在5.6-6.0之間,因此,一般地將pH值小于5.6的降水稱為酸雨。隨著亞洲經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，化石燃料消耗逐年升高。繼歐洲和北美之后，目前亞洲SO2和NOx的排放量現(xiàn)在已經(jīng)超過北美和歐洲,在五大洲中位居第1，因此，酸雨已成為一個全球性的環(huán)境問題【1】。
1 酸雨及其形成機理
酸雨的形成是個由多種因素綜合作用的十分復(fù)雜的過程,至今還有許多關(guān)鍵的問題沒弄清楚。形成酸雨的物質(zhì)有硫氧化物、氮氧化物、氣溶膠等。這些污染物在不利氣象條件下的聚積,就使降水酸化。許多資料表明,形成酸雨的主要物質(zhì)是SO2。酸雨的形成主要有以下四個過程:
(1) 水蒸汽冷凝在含有硫酸鹽、硝酸鹽等的凝結(jié)核上；
(2) 形成云霧時，SO2 、NOx 、CO2 等被水滴吸收；
(3) 氣溶膠顆粒物質(zhì)和水滴在云霧形成過程中互相碰撞、聚凝并與雨滴結(jié)合在一起；
(4) 降水時空氣中的一次污染物和二次污染物被沖洗進(jìn)雨中。
大氣中的酸性化學(xué)物質(zhì)溶于雨水中,雨就會變成酸性。造成雨水酸化的污染物很多,其污染來源大致可分為兩類，一為自然物質(zhì)，,二為人為物質(zhì)。前者，如火山噴發(fā)出大量的硫化物、動植物分解產(chǎn)生有機酸二甲基硫及氮化物等，由于是弱酸性，所以對生態(tài)環(huán)境構(gòu)不成太大的威脅；后者為工業(yè)生產(chǎn)、民用生活燃燒煤等產(chǎn)生大量的硫氧化物及氮氧化物，被空氣中的氧氣氧化后再與空氣中的水蒸氣結(jié)合生成硫酸和硝酸等強酸性物質(zhì)，使得雨水的pH 值降低，最后降落到地面形成所謂的“酸雨”。其化學(xué)反應(yīng)過程可表示為：
SO2 + H2O = H2SO3 (1)
2H2SO3 + O2 = 2H2SO4 (2)
2NO + O2 = 2NO2 (3)
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 (4)
2HNO2 + O2 = 2HNO3(5)
2 酸雨的危害
酸雨給地球生態(tài)環(huán)境和人類社會經(jīng)濟(jì)都帶來嚴(yán)重的影響和破壞，科學(xué)家將酸雨稱作“空中死神”、 “看不見的殺手”。在近幾年中，德國酸雨危害面積也增加了6 倍。瑞典9 萬個湖泊中有2 萬個因酸雨污染已經(jīng)或正在成為“死湖”，魚、蝦等水生生物絕跡。這種情況在加拿大、西歐、北歐等地區(qū)也都有出現(xiàn)。據(jù)估計,美國和加拿大每年因酸雨造成的農(nóng)業(yè)損失達(dá)160 億美元。歐洲大約有6500 萬km2 的森林遭到酸雨污染危害，中歐有100 萬km2 的森林枯萎死亡。酸雨的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1) 生態(tài)系統(tǒng)的危害
湖泊的酸化是酸雨對水生生態(tài)系統(tǒng)影響的主要方面。酸雨直接降入湖水內(nèi)或河內(nèi)再流或降落到植被上，雨水沖刷形成徑流，注入河湖或滲入土壤，進(jìn)入地下水，再流入湖內(nèi)。最終導(dǎo)致湖泊酸化。湖水pH 值在5.0～6.5 之間的弱酸性時，魚卵難已孵化，魚苗數(shù)量減少，有很多種魚類及生物將無法生存而消失；當(dāng)湖水pH 值低于5.0 時，大多數(shù)魚類不能生存；當(dāng)降至4 時，幾乎所有的有機體(如微生物) 都將死亡。所以湖水酸化,水生生物種群將減少，并且從生態(tài)食物鏈角度來看，湖泊酸化，會逐漸導(dǎo)致整個生態(tài)系統(tǒng)一層層地被破壞。
海岸水域受酸雨的威脅也同樣嚴(yán)重。酸雨中的氮是海洋富營養(yǎng)化的一個重要誘因，使海藻大量繁殖，并迅速達(dá)到使其他海洋植物和動物呼吸不到氧氣，照不到陽光從而魚類大量死亡，海洋水質(zhì)嚴(yán)重惡化。
另外酸雨促進(jìn)了地殼中有毒有害的重金屬離子的溶解。正常的情況下這些重金屬是不溶解而無害的，但在酸性溶液反應(yīng)之下，它將溶于水中，不僅毒害生物的成長，在食物鏈中富集后將對人類的健康造成嚴(yán)重威脅。此外,地下水所受到的影響也同樣嚴(yán)重。酸雨滲入地下，可能引起地下水酸化，,酸化的水中鋁、銅、鋅、鎘等有毒及有害重金屬的含量比普通中性地下水中高很多倍，如果人類飲用這樣的地下水，這些重金屬在人體內(nèi)累積的話將嚴(yán)重威脅著人類的健康。
酸雨對土壤的影響主要有三個方面：
�、偈雇寥乐械幕钚凿X增加。酸化后，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，植物長期過量地吸收鋁，會中毒，甚至死亡。
②導(dǎo)致土壤營養(yǎng)元素的流失。酸雨還能加速土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)元素如K、Na 、Ca 、Mg 等的流失，改變土壤結(jié)構(gòu),導(dǎo)致土壤貧脊化，影響植物正常發(fā)育。
�、鬯峄耐寥罉O大地影響了土壤微生物的活性。酸雨可使土壤微生物種群變化，細(xì)菌個體變小，生長繁殖速度降低，影響營養(yǎng)元素的良性循環(huán)，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。
(2) 酸雨的社會危害
在人文生活方面，,酸雨的危害主要體現(xiàn)在對建筑物料與人類健康的破壞上,酸雨能通過直接化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕破壞建筑物(包括歷史和文化古跡,雕塑)，金屬，油漆涂層等各種物料；因此，給人類造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。酸性的地下水侵蝕輸水管，引起了明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的問題。酸雨不但侵蝕人類物料，損害國民經(jīng)濟(jì)，甚至危及到了人類文明。主要體現(xiàn)在雕塑、壁畫等文化遺產(chǎn)，酸雨可以嚴(yán)重腐蝕建筑材料，造成缺損，還可使油漆泛白、,褪色。給古建筑和仿古建筑帶來許多麻煩，縮短粉刷裝修的時間周期。有不少酸雨使文物面目皆非，碑林文字模糊不清的例子。
(3) 酸雨對人類健康的威脅
一方面，酸性氣體引發(fā)人類呼吸系統(tǒng)的損傷疾病；另一方面，飲用水的污染讓人類面臨生命之源的殆盡。酸雨帶來的酸性大氣，會嚴(yán)重影響人的呼吸系統(tǒng)，在酸污染嚴(yán)重的地區(qū)，呼吸系統(tǒng)病人死亡率增大，老人、兒童的生命難以保障。即使普通人的身體也會遭到很大的損傷。據(jù)資料介紹，酸雨可能會導(dǎo)致人的“禿頭”，二氧化硫和二氧化氮會引起呼吸方面的問題，例如，哮喘、干咳、頭痛和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏等；另外，溶解在水中的有毒金屬被水果、蔬菜和以酸化水質(zhì)灌溉的農(nóng)作物及動物的組織吸收，逐漸累積起來，將經(jīng)由食物鏈進(jìn)入人體，嚴(yán)重影響人類的健康。例如，累積在動物器官和組織中的汞與腦損傷和神經(jīng)混亂有關(guān)系，鋁與腎臟疾病有關(guān)。
3 防治對策
人類生產(chǎn)和生活所使用燃料燃燒排放的二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的
主要原因,因此,減少二氧化硫和氮氧化物的排放量是防治酸雨的根本途徑【2】，其對策如下：
(1) 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)，用法律手段促使排放源實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，使美國SO2 的排放量減少了一半。
(2) 調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，改進(jìn)燃燒技術(shù)，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，可減少二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。用核電站來發(fā)電也可減緩酸雨的污染。用甲醇代替汽油，降低NOx 的排放。燃煤電廠等二氧化硫排放源，可通過逐步使用天然氣等清潔能源，減少煤的使用量，改變供熱方式、利用工廠的余熱實行集中供熱等方法來減少。飲食服務(wù)行業(yè)必須使用燃油、燃?xì)�、電或者固硫煤及其它清潔能�?禁止原煤散燒；要安裝油煙凈化裝置，并保證使用期間正常運行，禁止排放未經(jīng)凈化處理的油煙；不得在露天燃用煤炭、木材加工食品。
(3) 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、低運行費用的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。
(4) 加強大氣污染的監(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)階段運行。正式拉開了酸沉降實質(zhì)性防治工作國際間合作的序幕。建立大氣及酸雨自動監(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)境管理者能隨時監(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。
(5) 加大環(huán)境管理執(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。
(6) 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。
4 結(jié)語
從我國的酸雨分布區(qū)來看，酸雨一是集中在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展地區(qū)，二是集中在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)展地區(qū)。前者的重要因素在于人類活動的交通運輸和能源消耗，所以應(yīng)該側(cè)重于汽車尾氣的處理，城市的合理交通規(guī)劃,以及能源改造。后者的重要因素在于人民急切渴望擺脫貧困，而采取環(huán)境換溫飽的做法，目前一味的查禁和單調(diào)的宣傳是無力的，能夠真正的讓該地區(qū)的人民走上不但環(huán)保而且賺錢的致富之路才是根本解決之法。
參考文獻(xiàn):
【1】解海衛(wèi),張艷,尹連慶.酸雨研究的現(xiàn)狀{J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，Vol.27 增刊，2004
【2】曹江仁. 酸雨的危害及防治措施[J ].遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技,2003 ,23 (4) :6 - 8
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