智搜信息技术有限公司:酸雨的成分是什么？

溶解在水中的氮氧化物、硫氧化物，形成了硫酸、亚硫酸、硝酸。

漫话酸雨

指导老师 何老师 研究人 高二（1）班 丁润宇
摘要 随着工业化的进程，酸雨对环境的破坏已日益严重，给整个世界造成了巨大损失。通过对酸雨的研究，本文拟介绍酸雨的化学成分，并讨论酸雨的成因、危害，分析防治措施，并提出一些建议。
关键词 酸雨 成因 危害 措施
从近代工业革命开始，蒸气机星罗齐布，工厂鳞次栉比以后；从人类开始大量燃烧煤、石油等化石燃料以后；从英国科学家史密斯在1852首次提出酸雨的概念以后，全世界的人们越来越多地把目光投向了酸雨问题。许多科学家也都投入到了酸雨的研究，20世纪80年代，各国首脑更达成重要协议，以减少酸雨的发生。
这就使我们不禁要问酸雨的成分是什么？它为什么会形成？又造成了怎么样的危害？
1 酸雨的定义及主要成分
1.1 酸雨的定义
水的酸碱度用pH来表示。pH值为7．0时的水是中性的，低于7是酸性，高于7就是碱性。在自然界中，即使不受污染的雨水，pH值也是小于7的，这是因为大气中的二氧化碳很易溶解到雨滴中使雨水呈弱酸性。因此国际上把PH值小于5．6的雨水才称为酸雨。
1.2 酸雨的主要成分
大气酸雨的成分，主要有硫酸、盐酸和硝酸三种（因产生原因不同，成分比例不同）。对于前两种成分，利用高中知识，用实验证明如下
搜集一定量的重酸雨区雨水，分别加入以下两只试管：
试管 原存试剂 现象 结论
A Bacl2 有白色沉淀，加HNO3后，不消失 存在硫酸
B AgNO3 有白色沉淀，加HNO3后，不消失 存在盐酸

2 酸雨的成因
造成酸雨的化学反应很多，以下仅以SO2为例：
2SO2+O2 → 2 SO3
SO2+O2+O+M → SO3+M
SO2+O2+OH+M → H2SO2+O2+M
SO2+O2+HO2 → SO3+OH-
SO3+H2O → H2SO4
SO2+O2+H2O → SO32- +2 H+
造成雨水酸化之污染物也很多，其污染来源大致可分为两类： 其一为自然物质，其二为人为物质。前者如：火山爆发喷出大量之硫化物及悬浮固体物，自然水域表面释放之硫化氢，动植物分解产生有机酸，土壤微生物及海藻释放之硫化氢、二甲基硫及氮化物等，都会使雨水之pH值降至5.0左右；后者则为人类的生活生产中，产生大量CO、 HC、SOX、NOX及悬浮固体物，排放至大气环境中，经光化学反应生成硫酸、硝酸等酸性物质使得雨水之pH值降低，形成酸雨。本文着重讨论后者情况。
2.1 化石燃料与酸雨
酸性物质SOX，NOX排放人工源之一，是煤、石油和天然气等化石燃料燃烧，无论是煤，或石油，或天然气都是在地下埋藏多少亿年，由古代的动植物化石转化而来,故称做化石燃料。在这些化石燃料中包含有大量的S、N元素，燃烧过程中，不可避免的就产生了SOX，NOX。
2.2 土法炼硫
80年代初期, 云南某地区乡镇企业起步, 片面追求利润, 实施土法炼硫, 工艺陈旧落后, 硫的回收率仅达 30%。其余的硫都燃烧成为 SO2, 迷漫于大气之中, 加之云南气候湿润，有人曾收集检测到每场降雨都是酸雨, pH值可达到 3.2 - 3.8。
川南和川东某些县份土法炼硫更为严重。据统计有8-100 吨容量规模的土磺炉两千余座, 每生产一吨硫磺向大气排放SO2 和H2S 气体约1.8-2.2 吨, 后者在大气中也能逐渐转化为SO2 。经监测, 土法炼硫炉群生产区空气中SO2 浓度为2.2-1087毫克/ 立方米; 平均浓度 78-185 毫克/ 立方米, 超标百倍以上; 生活区空气中SO2 浓度为 1.1-27.5 毫克/ 立方米, 平均浓度 8.8毫克/ 立方米, 竟超标27倍。生产区域周围,年降水pH值为3.0-5.2, 均值为3.75, 属于重酸雨区。
贵州北部, 西北部某些县也有土法炼硫。它们以硫铁矿为原料制备硫磺, 硫的回收率仅为45% , 一半以上的硫, 以SOX 形式排向大气, 污染环境。说来惊人! 一个年产千吨的土硫磺厂, 方圆400 米之内, 寸草不生, 空气中SO2 浓度超过6 毫克/ 立方米; 在两平方公里内, SO2 浓度超过0.5 毫克/ 立方米。
2.3 交通运输与酸雨
酸性物质SOX、NOX排放人工源之三是交通运输,如汽车尾气。在发动机内,活塞频繁打出火花，象天空中闪电,N2变成NOX。不同的车型,尾气中NOX的浓度有多有少，机械性能较差的或使用寿命已较长的发动机尾气中的NOX 浓度要高。汽车停在十字路口,不息火等待通过时,要比正常行车尾气中的NOX浓度要高。近年来,我国各种汽车数量猛增,它的尾气对酸雨的贡献正在逐年上升,不能掉以轻心。人们常说车祸猛于虎,因为车祸看得见摸得着,血肉模糊,容易引起震动；污染是无形的,影响短时间看不出来,容易被人忽视。
3 酸雨的危害
酸雨给地球生态环境和人类社会经济都带来的严重的影响和破坏是无法想象。如某报纸曾报道，仅酸雨给广州带来的直接经济损失达200亿元。酸雨不仅造成重大经济损失，更危及人类生存和发展古迹等人文景观均带来严重危害。
3.1 酸雨对水体
酸雨可直接降入湖水内；也可降入河内再流入湖内；也可落到植被上，雨水冲刷形成径流，注入河湖；也可渗入土壤，进入地下水，流入湖内。如此，将有可能导致水体、湖泊的酸化。
而湖泊的酸化将给水生生物带来灭顶之灾。有研究表明：湖水pH值在9.0～6.5之间的中性范围时，对鱼类无害；在5.0～6.5之间的弱酸性时，鱼卵难已孵化，鱼苗数量减少；当湖水pH值低于5.0时，大多数鱼类不能生存。相对于忍耐湖水酸化的能力而言，虾类比鱼类更差，在已酸化的湖泊中，虾类要比鱼类提前灭绝。
3.2 酸雨对树木
酸雨会使土壤酸化，肥力降低，有毒物质更毒害作物根系，杀死根毛，导致发育不良或死亡。因此，酸雨也是现代森林锐减的一个重要原因。有这样几个例子：我国重酸雨地区四川盆地受酸雨危害的森林面积达28万公顷，占林地总面积的三分之一，死亡面积1.5万公顷，占林地面积6%。同样受酸雨侵袭的贵州省，受危害的森林面积达14万公顷，为四川盆地的二分之一。
3.3 酸雨对文物
含有大量酸性物质的酸雨可以加快碳酸钙的分解，而碑林、石刻大都由石灰岩雕成，遇到酸雨立即起化学反应，酸碱中和，即被腐蚀。因此它对文物的影响也是毁灭性的：著名的杭州灵隐寺的"摩崖石刻"近年经酸雨侵蚀，佛像眼睛、鼻子、耳朵等剥蚀严重，面目皆非，修补后，古迹不"古"。南方某地属于酸雨区, 有一块五百年历史的大理石碑, 50年前字迹尚清晰, 现在已一片模糊, 这说明此事与近40至50年间的酸雨现象有关。上海市嘉定城中明代万历年间古建金沙塔, 在酸雨产生的 "水滴石穿" 的腐蚀作用下, 表面层日益灰暗, 更显颓废。
3.4 酸雨对人体健康
人体耐酸能力高于耐碱能力，如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服,不带手套，手就会变得粗糙，皮革工人，经常接触碱液，也有类似情况；但皮肤角质层遇酸就好一些。可是，眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,尚可诱发肺病,这是酸雨对人体健康的直接影响。另一方面，农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属,如汞、镉、铅等,再溶出,继而为粮食，蔬菜吸收和富集,人类摄取后,中毒,得病。这是酸雨对人体健康的间接影响。
4 对酸雨的防治措施
4.1 国外的情况
世界各国都认识到，大气无国界，防治酸雨是一个国际性的环境问题，不能依靠一个国家单独解决，必须共同采取对策，减少硫氧化物和氮氧化物的排放量。如：
为了防治欧洲的酸雨危害，1979 年由联合国欧洲经济委员会签署了《长距离跨国界大气污染公约》（LRTAR），成员国有包括西欧、中欧的大多数国家以及美国和加拿大在内的 32 个国家。
1985 年又在该公约上附加了一个协议，规定其中的 21 个国家到 1993 年将各国的硫排放量在 1980 年水平上再削减 30%。
美国 1970 年的清洁空气法对控制二氧化硫排放起到了积极推动作用，使其二氧化硫年排放量由 1970 年的 3000 多万吨降到 1990 年的 2000 多万吨，氮氧化物排放量也下降了 10%。为了进一步控制北美的酸雨，美国 1990 年清洁空气法修正案规定从 1995 年起，在 1990 年基础上再削减 1000 万吨二氧化硫排放量，到 2010 年排放量降低到 1980 年水平的 40%。
4.2 我国的情况
针对我国酸雨和二氧化硫污染的不断加剧，1990 年 12 月，国务院环委会第 19 次会议通过了《关于控制酸雨发展的意见》，提出在酸雨监测、酸雨科研攻关、二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费四个方面开展工作的建议；1992 年经国务院批准在贵州、广东两省和柳州、南宁、桂林、杭州、青岛、重庆、长沙、宜昌和宜宾等 9 市进行征收工业燃煤二氧化硫排污费试点工作，在我国的工业污染物排放标准中，也逐步制定了二氧化硫排放限值。采取这些措施，对推动酸雨和二氧化硫污染治理起到了积极作用。为了进一步遏制酸雨和二氧化硫污染的发展，1995 年 8 月，全国人大常委会通过了新修订的《大气污染防治法》，专门规定在全国范围内划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区，也就是我们所说的两控区。在 1996 年全国人大批准的《国民经济和社会发展"九五"计划和 2010 年远景目标纲要》以及《国务院关于环境保护若干问寒问题的决定》中，都明确提出要重点治理两控区的酸雨和二氧化硫污染。
5 建议
①有关部门应制定出更为详尽的关于酸雨气体排放的标准及法律责任。媒体应加大防酸雨的宣传，提高我国人民防酸雨意识，做到公众参与。
②开展对酸雨区的治理工作，早日恢复当地的生态学。
③加快开发新型清洁能源的速度，从更本上解决酸雨问题。

酸雨的发现

近代工业革命，从蒸气机开始，锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器；而后火力电厂星罗齐布,燃煤数量日益猛增。遗憾地是，煤含杂质硫，约百分之一，在燃烧中将排放酸性气体 SO2；燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨；这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成份，发现它呈酸性，且农村雨水中含碳酸铵，酸性不大；郊区雨水含硫酸铵，略呈酸性；市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨：化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。

什么是酸雨?

简单地说，酸雨就是酸性的雨。什么是酸? 纯水是中性的，没有味道；柠檬水，橙汁有酸味，醋的酸味较大，它们都是弱酸；小苏打水有略涩的碱性，而苛性钠水就涩涩的，碱味较大，它们是碱。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关；而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关；然后建立了一个指标：氢离子浓度对数的负值,叫pH值。于是，纯水的pH值为7；酸性越大，pH值越低；碱性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7；当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性，pH值为5.65。被大气中存在的酸性气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨；pH值小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾,pH值小于5.65时叫酸雾。

什麽是酸雨率?

一年之内可降若干次雨, 有的是酸雨, 有的不是酸雨, 因此一般称某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为0%; 最高值为100%。如果有降雪, 当以降雨视之。

有时, 一个降雨过程可能持续几天, 所以酸雨率应以一个降水全过程为单位, 即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。

除了年均降水pH值之外, 酸雨率是判别某地区是否为酸雨区的又一重要指标。

什麽是酸雨区?

某地收集到酸雨样品, 还不能算是酸雨区, 因为一年可有数十场雨, 某场雨可能是酸雨, 某场雨可能不是酸雨, 所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中, 但一般认为: 年均降水pH值高于5.65, 酸雨率是0-20% , 为非酸雨区; pH值在5.30--5.60之间, 酸雨率是10--40% , 为轻酸雨区; pH值在5.00--5.30之间, 酸雨率是30-60%, 为中度酸雨区; pH值在4.70--5.00之间, 酸雨率是50-80%, 为较重酸雨区; pH值小于4.70, 酸雨率是70-100%, 为重酸雨区。这就是所谓的五级标准。其实, 北京, 西宁, 兰州, 乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨, 但年均pH值和酸雨率都在非酸雨区标准内, 故为非酸雨区。

制约酸雨地区分布的因素

酸雨地区分布为复杂因素所制约。从宏观来看，中国大陆的酸雨分布取决于中国各地酸、碱性物质的排放量，促成大气中酸碱物质转化的物质，如CO和O3的当地排放量；再加上当地的气象条件,如中国各地年均温度,中国各地年均雨量,中国各地年均大气湿度,中国各地年日照时数和中国各地土壤的酸碱性等。

“干沉降”与“湿沉降”

不下雨时，大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面叫干沉降；下雨时，高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面叫湿沉降。

"湿沉降" 取决于酸雨中致酸碱性物质浓度, 如果我们讨论硫的 "湿沉降" , 那么, 将取决于降水中的硫的浓度, 如此类推; 也取决于降雨量。 "干沉降" 则不同, 除了取决于大气中酸碱性物质浓度, 如果我们讨论硫的 "干沉降" , 那么, 将取决于大气中SO2的浓度和总悬浮颗粒物的浓度, 后者在空中已吸附了少量硫, 并以硫酸根的形式存在; 还取决于它们沉降到哪类地面上, 即土地利用格局。利用格局不同, 吸附和吸收酸性物质能力不同。一般分为四类, 森林的SO2 的沉降能力最强, 约为8毫米/ 秒; 林地, 约为5 毫米/ 秒; 庄稼地和草地, 约为4 毫米/ 秒; 水面, 居民区等, 约为2 毫米/ 秒。土壤的酸碱性也有一些影响, pH值大于7 的碱性土壤, 约为 8毫米/ 秒; pH值近于 4的酸性土壤, 约为4-6 毫米/ 秒。

城市和农村, 谁的干沉降大, 谁的湿沉降大, 谁的干湿沉降总合大? 我国城市, 特别是工业城市, SO2 排放量较大, 该城市地面测得的SO2 浓度也较高, 例如我国有24所城市SO2 年均浓度超过了0.100 毫克/ 立方米, 其中有10座城市在长江以南, 这些市皆处于酸雨区中; 但是长江以南广大农村地区, SO2 年均浓度约为0.010 毫克/ 立方米, 甚至低于此值, 也属于酸雨区。这是因为我们测得的SO2 浓度是地面浓度; 而决定酸雨的是高空雨云酸化的程度, 并且这种酸化了的雨云可以长距离传输; 决不能因为农村没有酸物质排放而忽视了酸雨存在与危害。由于乡村面积远远大于城市面积, 因此城市的干沉降大于湿沉降; 乡村湿沉降大于干沉降。若讨论国土面积, 乡村的干湿沉降的总和将远大于城市的干湿沉降的总合;若讨论单位面积, 城市的干湿沉降总和将远大于乡村干湿沉降之总合。

酸性物质的干湿沉降酸雨危害环境。这种危害包括森林退化，湖泊酸化，鱼类死亡，水生生物种群减少，农田土壤酸化、贫脊，有毒重金属污染增强，粮食、蔬菜、瓜果大面积减产，使建筑物和桥梁损坏，文物面目皆非。

酸雨与环境

美国大湖为什么变酸了?

本世纪50年代中期美国科学家勒姆发现酸雨可导致湖泊和土壤酸化，即酸雨可形成灾难，但是此成果未能为世人重视。

北欧国家为什么渔业减产?

50年代初，北欧国家瑞典和挪威渔业减产，原因不明；1959年挪威科学家才揭示元凶是酸雨。欧洲大陆工业排放大量酸性气体，随高空气流飘到北欧，被雨雪冲刷，所形成酸雨使湖泊酸化，导致渔业减产。

欧洲大面积酸雨

60年代，欧洲建立了欧洲大气化学监测网，继而发现pH值低于4.0 的酸雨地区，集中于地势较低地区，如荷兰，丹麦，比利时等。瑞典科学家奥登研究了欧洲的气象和降水，湖水，土壤的化学变化，证实欧洲大陆存在大面积酸雨，是洲级区域环境问题。

跨国界的大气污染

1972年，瑞典政府给联合国人类环境会议提出报告《穿过国界的大气污染：大气和降水中硫的影响》,引起各国政府关注，1973至1975年欧洲经济合作与发展组织开展了专项研究，证实酸雨地区几乎覆盖了整个西北欧。1974年和以后北美证实在美国东北部和与加拿大交界地区亦发现大面积酸雨区域，几乎北美有三分之二陆地面积受到酸雨威胁，甚至在美国夏威夷群岛的迎风一侧，也出现酸雨。再后，东南亚日本、韩国等亦发现大面积酸雨。有位科学家到杳无人烟，且长年冰封雪盖的格陵兰岛，给冰层打钻，取出180年前的冰块，与现在的酸度相比，酸度增长了99倍。至此世人公认酸雨是当前全球性重要区域环境污染问题之一。

酸雨现象正在发展

1986年5月，在肯尼亚首都内罗毕召开的第三世界环境保护国际会议上，专家们认为，酸雨现象正在发展，它已成为严重威胁世界环境的十大问题之一。

南极和北极也有酸雨

地球的南极和北极,终年冰雪,罕见人至,但80年代,挪威科学家在北极圈内大面积地区都测到酸雨(酸雪)。哪儿来的?他们认为是前苏联南部工业区排放的大气酸性物质, 随气流,几千公里飘移到此地。后来在南极地区也有人曾收集到pH为5.5的酸性降水。这些酸性降水所含的酸性物质,可能来自更远的距离。看来,酸雨不但没有国界, 也没有洲界。

中国南极长城站测到酸雨

1998年上半年, 中国南极长城站八次测得南极酸性降水, 其中一次pH值为5.46。有趣地是, 当刮偏南风或偏东风时, 南极大陆因为没有人为排放, 大气是新鲜的, 所以测得降水的都接近于中性；当刮西北风时, 来自南美洲和亚太地区的大气污染物将吹到中国南极站所处的南极半岛, 遇到降水, 形成酸雨。这说明: 南极也不是“净土” 。

从酸雨到毒雪

酸雨给人类敲响了警钟。90年代科学家又在冰雪世界的南极和北极收集到了含有有毒农药成份的“毒雪”。“毒雪”形成与酸雨或酸雪形成过程极为相似。也是人类活动，使用人造的农药到田间,杀虫增产，但农药却进入了环境；也是通过大气远程传输；也是在高空中，污染物被雨雪冲刷；也是最终降落地面,危害人类。由“酸雨”,发展到“毒雪”，如此严重的环境恶化趋势，能不令人类反省吗?!

对你们有危害的！ 请大家不要乱碰它！

二氧化硫

硫酸、亚硫酸、硝酸。