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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。大气是人类生存的重要环境，大气污染最直接地影响人们的生活和工作。进入大气的 主要污染物有一氧化碳、烃类、氮氧化物、二氧化硫、悬浮颗粒等，其中二氧化硫和氮氧 化物是酸雨的主要来源。 酸雨是指PH值小于5.6的酸性降雨，比较纯净的雨水因溶有二氧化碳（CO2）而其PH值 约为5.6。大多数酸雨中的酸性物质最主要的是硫酸（可占65%-70%），其次是硝酸（可占 25%-30%）。 人们曾经认为，空气中的SO2主要来自铜、铅、锌等有色金属冶炼厂和硫酸厂。事实上 空气中二氧化硫（SO2）最主要的来源是燃烧含硫的燃料。据估测，大气中的SO2有70%来 源于工业燃煤，12%来源于工业燃油，其余则来源于生活燃煤等。进入大气中的SO2气体在 氮氧化物或悬浮颗粒中的某些过渡金属元素的化合的催化下，部分地被空气中的氧气等氧 化为三氧化硫（SO3），降水时形成硫酸（H2SO4）而降下酸雨。 燃料的高温燃烧是大气中氮氧化物的主要来源。主要来自汽车尾气和供热供电用燃料 燃烧的产物。在1200℃或更高温度（内燃机内部能达到的温度可超过2000℃），空气中的 N2（氮气）和O2（氧气）可生成可检出量的NO（一氧化氮），后者慢慢与氧气反应而生成 NO2（二氧化氮），降水时形成硝酸（HNO3）而进入水中形成酸雨。 自然界对酸性有一定抵御能力，如土壤中的碳酸钙，大气中的氧化钙、碳酸钙微粒 （风沙天气时更多），大气中天然和人为来源的氨等，碱性物质可与酸雨起中和作用，但 超过其抵御能力，就会出现种种灾害。酸雨酸化水体可导致水生生物减少甚至绝迹，另一 方面，底泥中沉积的某些重金属元素化合物会溶出，进入鱼、贝体中的有毒重金属元素通 过食物链而危害人体健康；酸化土壤则使其中钙、镁等元素溶出流失，使土壤的肥力下降， 酸雨对某些建筑材料的腐蚀性比海水还强，大理石、汉白玉、砂岩、板岩都能被腐蚀，因 此而损失一些建筑物和文物。如古埃及方尖碑在埃及的亚历山大三千多年能保存完好，但 移至伦敦只有八十年就面目全非。酸雨还加速金属材料的腐蚀，对暴露的油漆、涂料及橡 胶等产生破坏作用，导致使用寿命缩短。 我国对酸雨研究较晚，1972年开始了对酸雨的监测，1982年进行了酸雨普查，其中重 庆、贵阳雨水的PH小于5。现在以重庆、贵阳为中心的酸雨区已在西南地区逐步扩大，并扩 展到长江下游。长江以北在青岛已发现过酸雨。 酸雨的危害如此严重，所以必须采取一定的措施进行防治：一是减少污染，如为减少 SO2的排放，可采用低硫的煤、石油、天燃气等燃料，以及加工制成低硫或脱硫的燃料；或 开发新能源，如太阳能等。二是进行回收处理，综合利用，如硫酸厂的尾气可采用氨吸收 法、石灰乳吸收法等进行回收。硝酸厂尾气可采用碳酸钠溶液吸收法、氢氧化钠溶液吸收 法等。 |
