文档介绍：4. 酸沉降化学
酸雨发展及其研究
降水的化学性质
降水的酸化过程
酸雨的环境影响及其对策
酸沉降(acid deposition)是指大气中的酸性物质通过干、湿沉降两种途径迁移到地表的过程。
湿沉降(wet deposition),大气中的物质通过降水而落到地面的过程称为湿沉降。湿沉降有两类:雨除(rainout)和冲刷(washout)。雨除是指被去除物参与了成云过程,即作为云滴的凝结核,使水蒸气在其上凝结。冲刷是指在云层下部即降雨过程中的去除。酸雨就是由于酸性物质的湿沉降而形成的。
干沉降(dry deposition),干沉降是指大气中的污染气体和气溶胶等物质随气流的对流、扩散作用,被地球表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程,具体包括重力沉降,与植物、建筑物或地面(土壤)碰撞而被捕获(被表面吸附或吸收)的过程。重力沉降仅对直径大于10m的颗粒物是有效的。过小的粒子由于其降落速度对比大气的垂直运动来说不重要,因此与地表碰撞可能是它们在近地面处较为有效的去除过程。地表捕获的机制尚不十分清楚,看来与许多因素,如气象条件、地表的物理、化学性质以及污染物本身的性质等有关。
需要指出,最近的研究表明原来认为由酸性物质引起的环境效应,应该归之于大气总沉降,即包括光化学氧化剂、有毒物质、营养物质以及其它影响生长的物质在内。因此,逐渐用大气沉降(atmospheric deposition)的概念来代替酸沉降。<返回>
Potter(1930)最早采用“pH”来表示雨水、饮用水和工业用水的测定结果。pH值大于7称为碱性,pH值小于7称为酸性。
酸雨一词是罗伯特﹒安格斯﹒史密斯(R. Angus Smith)于1872年首先提出的。史密斯是英国化学家,是农业化学创始人李比希(J. yon Liebig)的学生,他整理了对苏格兰、英格兰和爱尔兰等地降雨的调查资料,写出了《大气与降水----化学气象学的开端》一书。书中对影响降水的许多因素进行了讨论,诸如煤燃烧、降水量和降水频率等,提出了降水化学的空间可变性,并提出降水采集后应对组成作分析和实验研究,还指出了酸雨对植物和材料的危害。遗憾的是他的工作一直没有引起重视,直到20世纪80年代才给予应有的评价。
在本世纪50年代以前,酸性降水主要发生在工厂附近和城镇的局部地区。英国是工业革命的发源地,煤炭的大规模的利用和燃烧,造成大气质量恶化和酸雨的产生。从1870年起到1963年近百年中发生了几十起伦敦烟雾时间,1952年12月是历史上最为严重的一次,死亡人数达4千多人。同时期,1948年美国匹兹堡地区发生烟雾事件,使得6000人受到健康危害。
50~60年代,北欧的瑞典和挪威地区开始受到来自欧洲中部工业区(英、法、德等国)SO2的长距离输送(高烟囱)的影响,湖泊中鱼类开始减少,古建筑和石雕受侵蚀,有人警告“酸雨是人类对水质、土壤、森林和建筑的化学战”。到60年代末北欧湖水酸化十分明显,许多湖泊成为没有鱼类和其他水生生物的“死湖”,酸雨的危害逐步发展为“区域性”事件。
70~80年代,随着经济快速发展,酸雨范围由北欧扩大至中欧。在北美(主要是美国的东部和北部五大湖美、加交界区)也形成了大面积的酸雨区。1972年发表了第一篇有关北美酸雨的论文, 1972年6月在UN第一次人类环境会议上(斯德哥尔摩)瑞典政府提交了《穿越国界的大气污染:大气和降水中的硫对环境的影响》报告。至此,酸雨问题由区域性发展为全球性。1982年6月在瑞典斯德哥尔摩召开了“国际环境酸化会议”,这标志着酸雨污染已成为当今世界重要的环境问题之一。
80年代以来,除北美、欧洲以外,东北亚主要是日本、韩国和中国的酸雨区迅速扩展成为世界第三大酸雨区。随经济的高速发展,东南亚的马来西亚、泰国,南美的巴西、委内瑞拉等国以及尼日利亚、象牙海岸等过都报道发生了酸雨,这表明酸雨已由欧美发达国家向亚非拉发展中国家扩张,酸雨已经成为名副其实的全球性环境问题。
目前全球酸沉降最严重的三大区域,正是那些人为酸性物质(SO2、NOx)排放量大而环境又较敏感的地区(土壤为酸性花岗岩或石英岩,低酸度,离子交换容量小)。
欧洲:1989年欧经会(UNECE)调查表明,酸雨已经遍及28个国家,广大地区雨水pH值;全欧近一半森林受害,变得脆弱和枯萎。。根据欧洲大气化学监测网近20年的监测,欧洲雨水的酸度每年增加10%。在挪威和瑞典,自50年代以来,雨水酸性逐渐增强。
北美:美国东部和美、加五大湖区,降水pH值,。加拿大有30万个湖泊,其中14000个已成为“死水”,生物灭绝,4万个受到深刻影响。,甚至有的地区酸雨pH