酸雨与温室效应

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1、酸性降雨（一）酸雨的研究概况pH值小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水称为酸雨。最早引起注意的是酸性降雨，所以习惯上统称为酸雨。酸雨是降水水质变化的主要表现形式之一，已成为大气污染的重要特征，是当代全球性的环境问题之一。有关酸雨的研究及防治日益受到各国的重视。      现代酸雨的研究是从早期的降水化学发展而来的。早在1761～1767年，Marggraf就进行了雨雪的降水化学测定。1872年英国化学家R.A.Smith在其《空气和雨：化学气象学的开端》一书中首先使用了"酸雨"这一术语，指出降水的化学性质受燃煤和有机物分解等因素的影响，

2、同时也指出酸雨对植物和材料是有害的。本世纪以来，全世界酸雨污染范围日益扩大，由北欧扩展到中欧，又由中欧扩展到东欧，几乎整个欧洲地区都在降酸雨。在美国东部和加拿大南部酸雨也已成为棘手的问题。在北美地区，降水pH值只有3～4的酸雨已司空见惯。美国的15个州降雨的pH平均值在4.8以下。西费吉尼亚甚至下降到1.5，这是最严重的记录。在加拿大，酸雨的危害面积已达120～150万km2。酸雨也席卷了亚洲大陆。1971年日本就有酸雨的报道，该年9月，东京的一场小雨，有十几个行人感到眼睛刺痛。1983年日本环境厅组织酸雨委员会进行降水化学组成的监测和湖

3、泊水质调查。几年的调查结果初步表明，pH的年平均值处于4.3～5.6之间。我国对酸雨的研究始于70年代末期。当时在北京、上海、南京、重庆和贵阳等城市开展了局部研究，发现这些地区在不同程度上存在着酸雨问题，西南地区则很严重。1982～1984年我国开展了酸雨的调查，为了弄清降水酸度及化学组成的时空分布情况，1985～1986年在全国范围内布设了189个监测站，523个降水采样点，对降水数据进行了全面系统的分析。结果表明，降水年平均pH小于5.6的地区主要分在秦岭淮河以南，在此以北仅有个别地区；降水年平均pH小于5.0的地区主要在西南、华东及

4、东南沿海一带。即我国酸雨由北向南逐渐加重，长江以南酸雨已是比较普遍的问题。酸雨情况最严重的西南地区，如重庆、贵阳两市的雨水酸度的月平均值几乎全在pH=5以下。我国酸雨的主要致酸物质是硫酸盐，降水中SO42-的含量普遍都很高。（二）降水的化学性质1、降水的化学组成（１）降水的组成大气固定气体成分：O2、N2、CO2、H2及惰性气体。无机物：土壤矿物离子Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+和硅酸盐等；海洋盐类离子Na+、Cl-、Br-、SO42-、HCO3-及少量K+、Mg2+、Ca2+、I-和PO43-；大气转化产物SO42-、

5、NO3-、Cl-和H+；人为排放As、Cd、Cr、Co、Cu、Pb、Mn、Mo、Ni、V、Zn、Ag和Sn。有机物：有机酸(以甲酸、乙酸为主，曾测出C1～C30酸)、醛类(甲醛、乙醛等)、烯烃、芳烃和烷烃。目前，世界各地的降水中均已发现有机酸的存在。虽然通常认为降水酸度主要来自于硫酸和硝酸等强酸，但多年来实测结果表明有机弱酸（甲酸和乙酸等）也对降水酸度有贡献。在美国城市地区，有机酸对降水自由酸度的贡献率为16%～35%；而在偏远地区，它们可能成为降水的主要致酸成分，对酸度的贡献有时可高达60%以上。光化学反应产物：H2O2、O3和PAN等

6、。不溶物：雨水中的不溶物来自土壤粒子和燃料燃烧排放尘粒中的不溶物部分，其含量可达1～3mg/L。(2)降水中的离子降水中的主要离子有以下几种：阴离子SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-；阳离子H+、NH4+、Ca2+、K+、Mg2+、Na+。因为这些离子积极参与了地表土壤的平衡，对陆地和水生生态系统有很大的影响。2、降水的pH及酸雨的定义（１）降水的pH通常认为雨水的“天然”酸度为pH5.6。此值来自如下考虑：影响天然降水pH值的因素仅为大气中存在的CO2，根据CO2的全球大气浓度330mL/m3与纯水的平衡：CO2（g）+H2OCO

7、2．H2O通过对降水的多年观察，近年来已经对pH5.6能否作为酸性降水的界限以及判别人为污染的界限提出了异议。唐孝炎等在《大气环境化学》总结其主要论点如下：(1)高清洁大气中，除CO2外还存在着各种酸、碱性气态和气溶胶物质，它们通过成云过程和降水冲刷过程进入雨水，降水酸度是其中各种酸、碱性物质综合作用的结果，其pH不一定正好是5.6。(2)作为对降水pH值有决定影响的强酸，尤其是硫酸和硝酸，并不都来自人为源。如火山爆发排放的SO2和海盐中的SO42-等都对雨水有贡献。(3)降水pH＞5.6的地区并不都意味着没有人为污染，有的地区空气中酸性

8、物质污染严重，但碱性尘粒或其他碱性物质如NH3含量高，降水冲刷的结果使pH值大于5.6。这涉及到降水的离子平衡。(4)H+浓度不是一个守恒量，它不能表示降水受污染的程度。同一酸度的降水，其中的