作者：王彦(内蒙古化工职业学院)
摘要: 在中国的大气污染中, 酸雨和浮尘是最主要的污染。由于二氧化硫和氮氧化物的排放量日渐增多, 酸雨的问题越来越突出。现在中国已是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。酸雨不但会造成湖泊酸化、森林毁灭, 还会腐蚀文物古迹, 对农作物造成危害。因此, 我们要进一步了解酸雨的形成, 从而防止酸雨。
关键词: 酸雨; 酸雨的形成; 危害; 防治
1 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;而后火力电厂星罗棋布,燃煤数量日益猛增。遗憾地是,煤含杂质硫约1%,在燃烧中将排放酸性气体SO
2;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NO
x。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。
2 酸雨的形成原因
酸雨的形成主要是由于现代工业的发展,人们的生活水平也迅速提高,随着人口剧增和城市化加剧,煤和石油的耗用量日益增加。煤和石油燃烧排放到大气中的二氧化硫和氮的氧化物越来越多,它们在大气中与水蒸气混合,生成硫酸、硝酸和金属盐类的颗粒,降雨时, 雨水夹带着这些酸性颗粒降到地面,形成了酸雨。
酸雨是指pH值小于5.6的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。大量的环境监测资料明,由于大气层中的酸性物质增加,地球大部分地区上空的云水正在变酸, 如不加控制,酸雨区的面积将继续扩大,给人类带来的危害也将与日俱增。现已确认,大气中的二氧化硫和二气化氮是形成酸雨的主要物质。美国测定的酸雨成分中,硫酸占60%,硝酸占32%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。大气中的二氧化硫和二氧化氮主要来源于煤和石油的燃烧,它们在空气中氧化剂的作用下形成溶解于雨水的种酸。据统计,全球每年排放进大气的二氧化硫约1亿吨,二氧化氮约5000万吨,所以,酸雨主要是人类生产活动和生活造成的人们对酸性排放物已经有了控制,但仍然还有酸雨现象。大气尘埃可能是造成酸雨问题的另一原因。
最近的发现表明,酸雨是比原来的想象要复杂得多的一种现象。研究得到的结果表明了大气中存在着的碱化合物出乎意料地起着关键性作用。碱通过中和酸性污染物而对酸雨的作用进行抵消。我们发现,人们把全部注意力都集中到大气中的酸性物质,掩盖了碱排放也已经有所下降这一事实。看来有许多因素正在减少大气中这些碱的含量,从而加剧了酸雨对生态的影响。
大气中的大多数碱都能在称为大气尘埃的空中粒子中找到。这些尘埃粒子富含碳酸钙和碳酸镁等矿物质,这些矿物质溶于水中就起碱的作用。
大气尘埃粒子由多种来源共同形成。燃料的燃烧,以及水泥生产、采矿和金属冶炼等工业活动,都会产生含碱的粒子。建筑工地、农场和在未经铺砌的道路上车辆行驶也会造成尘埃粒子。
3 酸雨会造成的危害
酸雨给地球生态环境和人类社会经济都带来严重的影响和破坏,科学家将酸雨称作“空中死神”、“看不见的杀手”。酸雨的危害大致有以下几个方面：
3. 1 对人体健康的直接危害。硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引起肺水肿等疾病而使人致死。
3. 2 酸雨使河流、湖泊的水体酸化,抑制水生生物的生长和繁殖,杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,使水生生态系统紊乱,严重影响水生动植物的生长。
3. 3 破坏土壤、植被、森林。酸雨降落在地面以后首先污染土壤,使土壤pH下降变成强酸土。强酸土会抑制硝化细菌和固氮菌的活动,使有机物分解变慢,营养物质循环降低,土壤肥力降低,有毒物质更毒害作物根系,杀死根毛,导致发育不良或死亡,生态系统生物产量明显下降。
森林中的植物生长期长,酸雨对植物作用时间也较长,加之土壤不加管理,在酸雨长期影响下,土壤pH就降低。因此酸雨对森林生态系统的影响要比农田生态系多,而且一旦酸化就需很长的时间,甚至几十年才能恢复。酸雨还通过对植物表面(茎、叶)的淋洗直接伤害或通过间接危害,使森林衰亡,并诱使病虫害暴发,造成森林大片死亡。
3. 4 腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。酸雨会造成油漆涂料变色、金属制品生锈、纸张变脆、衣服褪色、塑料制品老化等。因而对电线、铁轨、桥梁、建筑、名胜古迹等人文景观均会造成严重损害。世界上许多以大理石和石灰石为材料的古建筑和石雕艺术品遭酸雨腐蚀而严重损坏。
3. 5 渗入地下,可能引起地下水酸化,酸化的水中铝、铜、锌、镉等金属的含量比中性地下水中高很多倍。
4 酸雨的防治
要防治酸雨的污染,最根本的途径是减少人为的污染物排放。人为排放的二氧化硫主要是由于燃烧高硫煤造成的, 因此研究煤炭中硫资源的综合开发与利用,是防治酸雨的有效途径。具体做法是大力进行煤炭洗选加工,综合开发煤、硫资源; 对于高硫煤和低硫煤实行分产分运,合理使用;在煤炭燃烧过程中,采取排烟脱硫技术,回收二氧化硫,生产硫酸;发展脱硫煤、成型煤供民用;有计划地进行城市煤气化等。
另外,目前防治酸雨的有效手段还有使用干净能源,发展水力发电和核电站,使用固硫的型煤,使用锅炉固硫、脱硫、除尘新技术,发展内燃机代用燃料, 安装机动车尾气催化净化器,培植耐酸雨农作物和树种等。
总之,为了综合控制燃煤污染,防治酸雨的产生,国际社会提倡实施系列的包括煤炭加工、燃烧、转换和烟气净化各个方面技术在内的清洁煤技术, 这是解决二氧化硫排放的最为有效的一个途径。
《内蒙古石油化工》第30卷 P50-51
