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酸雨形成的原因及危害
酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。對人,對物影響非常大。那么酸雨是怎么形成的?下面為品才網小編整理的相關資料,歡迎閱讀!
酸雨形成原因
近代工業(yè)革命,從蒸汽機開始,鍋爐燒煤,產生蒸汽,推動機器;而后火力電廠星羅棋布,燃煤數量日益猛增。遺憾的是,煤含雜質硫,約百分之一,在燃燒中將排放酸性氣體SO2;燃燒產生的高溫還能促使助燃的空氣發(fā)生部分化學變化,氧氣與氮氣化合,也排放酸性氣體NOx。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硫酸根、硝酸根和銨離子。1872年英國科學家史密斯分析了倫敦市雨水成份,發(fā)現它呈酸性,且農村雨水中含碳酸銨,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:化學氣候學的開端》中提出“酸雨”這一專有名詞。
酸雨的成因是一種復雜的大氣化學和大氣物理的現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸,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)展而出現的副產物,由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料,燃燒后產生的硫氧化物或氮氧化物,在大氣中經過復雜的化學反應,形成硫酸或硝酸氣溶膠,或為云、雨、雪、霧捕捉吸收,降到地面成為酸雨。如果形成酸性物質時沒有云雨,則酸性物質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復合成酸。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得多。高山區(qū)由于經常有云霧繚繞,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。
酸雨危害
酸雨可導致土壤酸化。我國南方土壤本來多呈酸性,再經酸雨沖刷,加速了酸化過程;我國北方土壤呈堿性,對酸雨有較強緩沖能力與稀釋能力,一時半時酸化不了。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營養(yǎng)元素的流失;改變土壤結構,導致土壤貧瘠化,影響植物正常發(fā)育;酸雨還能誘發(fā)植物病蟲害,使農作物大幅度減產,特別是小麥,在酸雨影響下,可減產13%至34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害,導致蛋白質含量和產量下降。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性質的惡化作用造成的。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絡合態(tài)鋁減少。土壤中活性鋁的增加能嚴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生很大危害。根據國內對105種木本植物影響的模擬實驗,當降水pH值小于3.0時,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間越長,受到的損害越嚴重。野外調查表明,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。根據初步的調查統(tǒng)計,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。根據某些研究結果,僅西南地區(qū)由于酸雨造成森林生產力下降,共損失木材630萬立方米,直接經濟損失達30億元(按1988年市場價計算)。對南方11個省的估計,酸雨造成的直接經濟損失可達44億元。大多數專家認為,森林的生態(tài)價值遠遠超過它的經濟價值。雖然對森林的生態(tài)價值的計算方法還有一些爭議,計算出來的數字還不能得到社會的普遍承認,但森林的生態(tài)價值超過它的經濟價值,這幾乎是一致的。根據這些計算結果,森林的生態(tài)價值是它經濟價值的2—8倍。如果按照這個比例來計算,酸雨對森林危害造成的經濟損失是極其巨大的。
.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,出現空洞和裂縫,導致強度降低,從而損壞建筑物。建筑材料變臟,變黑,影響城市市容質量和城市景觀,被人們稱之為“黑殼”效應。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)現已成為全國酸雨污染最嚴重的地區(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。
酸雨的防治方法
1.原煤脫硫技術,可以除去燃煤中大約40%一60%的無機硫。
2.優(yōu)先使用低硫燃料,如含硫較低的低硫煤和天然氣等。
3.改進燃煤技術,減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如,液態(tài)化燃煤技術是受到各國歡迎的新技術之一。它主要是利用加進石灰石和白云石,與二氧化硫發(fā)生反應,生成硫酸鈣隨灰渣排出。
4.對煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進行煙氣脫硫。主要用石灰法,可以除去煙氣中85%一90%的二氧化硫氣體。不過,脫硫效果雖好但十分費錢。例如,在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置的費用,要達電廠總投資的25%之多。這也是治理酸雨的主要困難之一。
5.開發(fā)新能源,如太陽能,風能,核能,可燃冰等,但是技術不夠成熟,如果使用會造成新污染,且消耗費用十分高.
酸雨的防治總結
當前,酸雨的危害日益嚴重,F已確認,大氣中的二氧化硫和氧化氮是構成酸雨的主要物質。美國測定的酸雨成分中,硫酸占60%,硝酸占32%,鹽酸占6%,其余是碳酸和少量有機酸。大氣中的二氧化硫和氧化氮主要來源于煤和石油天然氣的燃燒,它們在空氣中緩慢氧化,分別構成硫酸和硝酸。在我國主要是硫酸型酸雨,從酸雨取樣分析來看,硝酸的含量只有硫酸的110,這是因為我國能源結構以煤為主,二氧化硫排放量的90%來源于燃煤。據統(tǒng)計,全球每年排入大氣的二氧化硫約為1億噸,二氧化氮約5000萬噸,無疑,酸雨主要是人類生產活動和生活造成的。
因此,防治酸雨最根本的措施是減少人為硫氧化物和氮氧化物的排放。實現這一目標有兩個途徑:
一是調整以礦物燃料為主的能源結構,增加無污染或少污染的能源比例,發(fā)展太陽能、核能、水能、風能、地熱能等不產生酸雨污染的能源。
二是加強技術研究,減少廢氣排放,用心開發(fā)利用煤炭的新技術,推廣煤炭的凈化技術、轉化技術,改善燃煤技術,改善污染物控制技術,采取煙氣脫硫、脫氮技術等重大措施。1980年至1986年間,法國發(fā)電量增加了4%,二氧化硫排放量卻減少了一半,大氣質量明顯改善,主要原因是其核電比重由24%上升到了70%。由于二氧化硫是我國酸雨的禍根,國家環(huán)保總局已在全國范圍對二氧化硫超標區(qū)和酸雨污染區(qū)進行了嚴格控制(兩控區(qū))。控制高硫煤的開采、運輸、銷售和使用,同時采取有效措施發(fā)展脫硫技術,推廣清潔能源技術。
同時,作為政府職能部門應制定嚴格的大氣環(huán)境質量標準,調整工業(yè)布局,改造污染嚴重的企業(yè),加強大氣污染的監(jiān)測和科學研究,及時掌握大氣中的硫氧化物和氮氧化物的排放和遷移狀況,了解酸雨的時空變化和發(fā)展趨勢,以便及時采取對策。在酸雨的防治過程中,生物防治可作為一種輔助手段。在污染重的地區(qū)可栽種一些對二氧化硫有吸收潛力的植物,如垂山楂、洋槐、云杉、桃樹、側柏等。
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