酸雨是怎么形成的
酸雨是怎么形成的
酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落過程中，吸收并溶解了空氣中的二氧化硫、氮氧化合物等物質，形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質所造成的。中國的酸雨主要因大量燃燒含硫量高的煤而形成的，多為硫酸雨，少為硝酸雨，此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。我國一些地區(qū)已經成為酸雨多發(fā)區(qū)，酸雨污染的范圍和程度已經引起人們的密切關注。你對酸雨了解多少?下面由學習啦小編為你詳細介紹酸雨是怎么形成的。
酸雨是怎么形成的：
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(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。
酸雨的排放途徑：
天然排放
1.海洋：海洋霧沫，它們會夾帶一些硫酸到空中。
2.生物：土壤中某些機體，如動物死尸和植物敗葉在細菌作用下可分解某些硫化物，繼而轉化為二氧化硫。
3.火山爆發(fā)：噴出可觀量的二氧化硫氣體。
4.森林火災：雷電和干熱引起的森林火災也是一種天然硫氧化物排放源,因為樹木也含有微量硫。
5.閃電：高空雨云閃電，有很強的能量，能使空氣中的氮氣和氧氣部分化合生成一氧化氮,繼而在對流層中被氧化為二氧化氮。
N2+O2=高溫高壓=2NO
2NO+O2==2NO2
氮氧化物即為一氧化氮和二氧化氮之和，與空氣中的水蒸氣反應生成硝酸。
6.細菌分解： 即使是未施過肥的土壤也含有微量的硝酸鹽，土壤硝酸鹽在土壤細菌的幫助下可分解出一氧化氮，二氧化氮和氮氣等氣體。
人工排放
煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒。無論是煤，或石油,或天然氣都是在地下埋藏多少億年，由古代的動植物化石轉化而來,故稱做化石燃料?？茖W家粗略估計，1990年我國化石燃料約消耗近700百萬噸;僅占世界消耗總量的12%,人均相比并不驚人;但是我國近幾十年來，化石燃料消耗的增加速度實在太快，1950年至1990年的四十年間,增加了30倍，不能不引起足夠重視。
煤中含有硫，燃燒過程中生成大量二氧化硫，此外煤燃燒過程中的高溫使空氣中的氮氣和氧氣化合為一氧化氮，繼而轉化為二氧化氮，造成酸雨。
工業(yè)過程，如金屬冶煉：某些有色金屬的礦石是硫化物，銅、鉛、鋅便是如此,將銅、鉛、鋅硫化物礦石還原為金屬過程中將逸出大量二氧化硫氣體，部分回收為硫酸,部分進入大氣。再如化工生產，特別是硫酸生產和硝酸生產可分別產生可觀量二氧化硫和二氧化氮，由于二氧化氮帶有淡棕的黃色,因此，工廠尾氣所排出的帶有二氧化氮的廢氣象一條“黃龍”,在空中飄蕩，控制和消除“黃龍”被稱做“滅黃龍工程”。再如石油煉制等,也能產生一定量的二氧化硫和二氧化氮。它們集中在某些工業(yè)城市中，也比較容易得到控制。
交通運輸，如汽車尾氣。在發(fā)動機內，活塞頻繁打出火花，像天空中閃電，氮氣變成二氧化氮。不同的車型，尾氣中氮氧化物的濃度有多有少，機械性能較差的或使用壽命已較長的發(fā)動機尾氣中的氮氧化物濃度要高。汽車停在十字路口,不息火等待通過時，要比正常行車尾氣中的氮氧化物濃度要高。隨著我國各種汽車數(shù)量猛增，它們的尾氣對酸雨的貢獻正在逐年上升，不能掉以輕心。
工業(yè)生產、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，經過“云內成雨過程”，即水汽凝結在硫酸根、硝酸根等凝結核上，發(fā)生液相氧化反應，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又經過“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。由于我國多燃煤，所以我國的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的國家下硝酸雨。
資料來源：聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)
酸雨形成的化學反應過程：
(1) 酸雨多成于化石燃料的燃燒：
含有硫的煤燃燒生成二氧化硫
S+O2=點燃=SO2
二氧化硫和水作用生成亞硫酸
SO2+H2O=H2SO3
亞硫酸在空氣中可氧化成硫酸
2H2SO3+O2→2H2SO4
(2)氮氧化物溶于水形成酸：雷雨閃電時，大氣中常有少量的二氧化氮產生。
閃電時氮氣與氧氣化合生成一氧化氮
N2+O2=放電=2NO
一氧化氮結構上不穩(wěn)定，空氣中氧化成二氧化氮
2NO+O2=2NO2
二氧化氮和水作用生成硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO
(3)酸雨與大理石反應：
CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑
CaSO3+SO2+H2O=Ca(HSO3)2
(4)此外還有其他酸性氣體溶于水導致酸雨，例如氟化氫，氟氣，氯氣，硫化氫等其他酸性氣體。
酸雨的危害：
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(jù)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(xiàn)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(shù)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(jù)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(jù)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(shù)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(shù)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(jù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。
防治：
1.開發(fā)新能源，如氫能，太陽能，水能，潮汐能，地熱能等。
2.使用燃煤脫硫技術，減少二氧化硫排放。
3.工業(yè)生產排放氣體處理后再排放。
4.少開車，多乘坐公共交通工具出行。
5.使用天然氣等較清潔能源，少用煤。