酸性降水和大气颗粒物

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1、酸性降水酸性降水是指通过降水将大气中的酸性物质迁移到地面的过程，最常见的就是酸雨，称湿沉降。我国70年代末期，北京，上海，南京，重庆，贵阳等地均出现过，其中以西南地区最为严重。降水的pH背景值未被污染的大气中，可溶于水并含量较大的酸性气体是CO2，如果只把CO2作为影响天然水pH的因素，根据CO2（全球大气浓度为330ml/m3）与纯水的平衡，可以计算出降水的pH值。已知雨水的pH值约为5.6，可看作未受污染的大气降水的pH背景值，并作为判断酸雨的界限。由于大气中可能存在的酸、碱性气态物质，气溶胶等除CO2外还可能有H2SO4、

2、HNO3、NH3等，都对雨水pH值有贡献，因此仅用pH=5.6判断不一定合理。从而提出：降水的pH背景值。根据世界各地不同的自然地理条件，经过长期测定确定其背景值大气降水pH的背景值及酸雨判别标准的争论天然降水(大气降水)是指在大气中凝聚并降落到地面的各种形式的水，包括液态的雨、雾和固态的雪、雹等。降水的pH值用来表示降水的酸度。所谓溶液的总酸度(totalacidity)指溶液中H+(质子)的储量，代表此溶液的碱中和容量。溶液的总酸度包括自由质子(强酸)和末解离质子(弱酸)两部分，而溶液的pH值则是强酸部分的量度。关于降水pH

3、的背景值引出了关于酸雨判别标准的争论，酸雨的判别标准是人们根据大气中CO2的平均含量计算出来的。对于绝大多数地区，该标准基本适用。然而，目前许多研究结果表明，干净大气中除了CO2以外，还有二氧化硫、NH3等微量气体，虽然含量小，但是也能显著影响降水的酸碱性，如果考虑CO233Pa,SO20.8Pa，NH3:0.6Pa则可以计算得到大气的降水中pH=4.9。而且具体到一个地区降水是否酸性降水，还与该地区的地理形式有关。即使在不存在污染的情况下，不同地区的降水pH也是明显不同的。因此不能说pH低于5.6就一定是酸性降水，例如我国的丽

4、江降水pH背景值为5.0，印度洋上的阿姆斯特丹降水平均pH为4.92等等。降水背景点的研究美国从1979年开始执行全球降水化学研究计划(GPCP)，选择背景点(离大工业中心城市1000km以外，同时远离火山区)，四大洋8个，内陆1个。全球降水pH的背景值接近5。海洋区域由于海洋生物排放的二甲基巯会进一步转化成SO2，陆地森林地区有些树木排放的有机酸(主要是甲酸、乙酸)，对降水的贡献也不可忽视(因为背景点很清洁，降水中离子的总浓度很低)。所以对于具体地区的酸雨研究，只能根据该地区降水的pH背景值来进行判断。总结关于酸雨pH=5.6

5、判别标准的争论：（1）在高清洁大气中，除CO2外还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物质，它们通过成云和降水冲刷进人雨水中，降水酸度是各物质综合作用的结果，其pH值不一定是5.6。（2）硝酸和硫酸并不都是来自人为源。生物过程产生的硫化氢、二甲基硫，火山喷发的SO2、海盐中的SO42-等都可进入雨水。单由天然硫化物的存在产生的pH值为4.5-5.6，平均值为5.0。（3）因为空气中碱性物质的中和作用，使得空气中酸性污染严重的地区并不表现出来酸雨，例如中国北部地区。（4）其他离子污染严重的降水并不一定表现强酸性，因为离子的相关性不同。争

6、论的结论：全球降水背景值的pH值均小于或等于5.0。实际影响降水pH值的除CO2外，还有SO42-、NO3—、有机酸、尘埃等因素；人为活动以前，降水的性质也有酸性降水，自然界动植物分解、火山爆发都提供酸沉降的来源。降水酸度是降水中各种酸、碱性物质综合作用的结果。用降水背景值划分内陆pH=5.0，海洋pH=4.7为酸雨，可能更符合客观规律。酸雨内酸性成分的形成清洁”地区或正常雨水的pH值为5.0-5.6。所谓“酸雨”是指酸性强于“正常”雨水的降水。酸雨的形成涉及一系列复杂的物理、化学过程，包括污染物的远程输送过程、成云成雨过程以及

7、在这些过程中发生的气相、液相和固相等均相或非均相化学反应等。对酸性成分有重要影响的几种物质：大气中SO2、NOx经过气相、液相或者在气液界面转化为HNO2、HNO3、H2SO4等导致pH的降低；在转化过程中O3、H2O、HO2、HO等成为重要的氧化剂；Fe、Mn等金属离子在氧化过程中扮演了催化剂的重要角色大气中NH3、Ca2+、Mg2+等则使降水的pH有升高的趋势。因此多数情况下，降水的酸碱性取决于该地区大气中酸碱物质的比例关系。按反应体系SO2和NOx的氧化可分为均相氧化、非均相氧化.按反应机理可分为光化学氧化、自由基氧化、催

8、化氧化和强氧化剂氧化。转化过程：(1)SO2和NOx在气相中氧化成H2SO4和HNO3以气溶胶或气体的形式进入液相；(2)SO2和NOx溶入液相后，在液相中被氧化成SO42–和NO3–；(3)SO2和NOx在气液界面发生化学反应转化为SO42–和NO3–。煤和石