酸雨的形成机理与防治具体实施方案
摘要 : 一般地将pH值小于5.6的降水称为酸雨, 目前酸雨已成为一个全球性的环境问题。本文对酸雨形成机理进行简述，详细阐述了酸雨的危害，并提出了对酸雨防治对策。 关键词 : 酸雨；形成机理；酸雨危害；防治对策
在没有大气污染物存在的情况下降水酸度主要由大气中的二氧化碳所形成的碳酸组成，其pH值大约在5.6-6.0之间,因此,一般地将pH值小于5.6的降水称为酸雨。随着亚洲经济的高速发展，化石燃料消耗逐年升高。继欧洲和北美之后，目前亚洲SO2和NOx的排放量现在已经超过北美和欧洲,在五大洲中位居第1，因此，酸雨已成为一个全球性的环境问题【1】。
1 酸雨及其形成机理
酸雨的形成是个由多种因素综合作用的十分复杂的过程,至今还有许多关键的问题没弄清楚。形成酸雨的物质有硫氧化物、氮氧化物、气溶胶等。这些污染物在不利气象条件下的聚积,就使降水酸化。许多资料表明,形成酸雨的主要物质是SO2。酸雨的形成主要有以下四个过程:
(1) 水蒸汽冷凝在含有硫酸盐、硝酸盐等的凝结核上；
(2) 形成云雾时，SO2 、NOx 、CO2 等被水滴吸收；
(3) 气溶胶颗粒物质和水滴在云雾形成过程中互相碰撞、聚凝并与雨滴结合在一起；
(4) 降水时空气中的一次污染物和二次污染物被冲洗进雨中。
大气中的酸性化学物质溶于雨水中,雨就会变成酸性。造成雨水酸化的污染物很多,其污染来源大致可分为两类，一为自然物质，,二为人为物质。前者，如火山喷发出大量的硫化物、动植物分解产生有机酸二甲基硫及氮化物等，由于是弱酸性，所以对生态环境构不成太大的威胁；后者为工业生产、民用生活燃烧煤等产生大量的硫氧化物及氮氧化物，被空气中的氧气氧化后再与空气中的水蒸气结合生成硫酸和硝酸等强酸性物质，使得雨水的pH 值降低，最后降落到地面形成所谓的“酸雨”。其化学反应过程可表示为：
SO2 + H2O = H2SO3 (1)
2H2SO3 + O2 = 2H2SO4 (2)
2NO + O2 = 2NO2 (3)
2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 (4)
2HNO2 + O2 = 2HNO3(5)
2 酸雨的危害
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”。在近几年中，德国酸雨危害面积也增加了6 倍。瑞典9 万个湖泊中有2 万个因酸雨污染已经或正在成为“死湖”，鱼、虾等水生生物绝迹。这种情况在加拿大、西欧、北欧等地区也都有出现。据估计,美国和加拿大每年因酸雨造成的农业损失达160 亿美元。欧洲大约有6500 万km2 的森林遭到酸雨污染危害，中欧有100 万km2 的森林枯萎死亡。酸雨的危害主要表现在以下几个方面：
(1) 生态系统的危害
湖泊的酸化是酸雨对水生生态系统影响的主要方面。酸雨直接降入湖水内或河内再流或降落到植被上，雨水冲刷形成径流，注入河湖或渗入土壤，进入地下水，再流入湖内。最终导致湖泊酸化。湖水pH 值在5.0～6.5 之间的弱酸性时，鱼卵难已孵化能够形成酸雨，鱼苗数量减少，有很多种鱼类及生物将无法生存而消失；当湖水pH 值低于5.0 时，大多数鱼类不能生存；当降至4 时，几乎所有的有机体(如微生物) 都将死亡。所以湖水酸化,水生生物种群将减少，并且从生态食物链角度来看，湖泊酸化，会逐渐导致整个生态系统一层层地被破坏。
海岸水域受酸雨的威胁也同样严重。酸雨中的氮是海洋富营养化的一个重要诱因，使海藻大量繁殖，并迅速达到使其他海洋植物和动物呼吸不到氧气，照不到阳光从而鱼类大量死亡，海洋水质严重恶化。
另外酸雨促进了地壳中有毒有害的重金属离子的溶解。正常的情况下这些重金属是不溶解而无害的，但在酸性溶液反应之下，它将溶于水中，不仅毒害生物的成长，在食物链中富集后将对人类的健康造成严重威胁。此外,地下水所受到的影响也同样严重。酸雨渗入地下，可能引起地下水酸化，,酸化的水中铝、铜、锌、镉等有毒及有害重金属的含量比普通中性地下水中高很多倍，如果人类饮用这样的地下水，这些重金属在人体内累积的话将严重威胁着人类的健康。
酸雨对土壤的影响主要有三个方面：
①使土壤中的活性铝增加。酸化后，加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子，植物长期过量地吸收铝，会中毒，甚至死亡。
②导致土壤营养元素的流失。酸雨还能加速土壤矿物质营养元素如K、Na 、Ca 、Mg 等的流失，改变土壤结构,导致土壤贫脊化，影响植物正常发育。
③酸化的.土壤极大地影响了土壤微生物的活性。酸雨可使土壤微生物种群变化，细菌个体变小，生长繁殖速度降低，影响营养元素的良性循环，造成农业减产。
(2) 酸雨的社会危害
在人文生活方面，,酸雨的危害主要体现在对建筑物料与人类健康的破坏上,酸雨能通过直接化学腐蚀和电化学腐蚀破坏建筑物(包括历史和文化古迹,雕塑)，金属，油漆涂层等各种物料；因此，给人类造成了巨大的经济损失。酸性的地下水侵蚀输水管，引起了明显的经济和技术上的问题。酸雨不但侵蚀人类物料，损害国民经济，甚至危及到了人类文明。主要体现在雕塑、壁画等文化遗产，酸雨可以严重腐蚀建筑材料，造成缺损，还可使油漆泛白、,褪色。给古建筑和仿古建筑带来许多麻烦，缩短粉刷装修的时间周期。有不少酸雨使文物面目皆非，碑林文字模糊不清的例子。
(3) 酸雨对人类健康的威胁
一方面，酸性气体引发人类呼吸系统的损伤疾病；另一方面，饮用水的污染让人类面临生命之源的殆尽。酸雨带来的酸性大气，会严重影响人的呼吸系统，在酸污染严重的地区，呼吸系统病人死亡率增大，老人、儿童的生命难以保障。即使普通人的身体也会遭到很大的损伤。据资料介绍，酸雨可能会导致人的“秃头”，二氧化硫和二氧化氮会引起呼吸方面的问题，例如，哮喘、干咳、头痛和眼睛、鼻子、喉咙的过敏等；另外能够形成酸雨，溶解在水中的有毒金属被水果、蔬菜和以酸化水质灌溉的农作物及动物的组织吸收，逐渐累积起来，将经由食物链进入人体，严重影响人类的健康。例如，累积在动物器官和组织中的汞与脑损伤和神经混乱有关系，铝与肾脏疾病有关。
3 防治对策
人类生产和生活所使用燃料燃烧排放的二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的
主要原因,因此,减少二氧化硫和氮氧化物的排放量是防治酸雨的根本途径【2】，其对策如下：
(1) 健全环境法规，控制工业污染源和汽车污，染源的排放总量，制定严格的大气污染物排放标准，用法律手段促使排放源实施各种有效措施控制工业污染源大气污染物的排放量。美国、加拿大、德国、法国等工业发达国家都先后制定了防止酸雨,减少SO2 和NOx
排放量的法规，在减少SO2 和NOx 方面起了很大的作用。如美国不许新建大型火力发电厂以及限制燃煤发电厂的排放量的作法，使美国SO2 的排放量减少了一半。
(2) 调整能源结构，改进燃烧技术，从源头控制酸性气体的排放为了减少酸雨形成源，改变能源结构，增加无污染或少污染的能源比例，改造供热方式，大力开发并利用无污染能源如风能、水能、太阳能等。发展太阳能、水能、风能、地热能等不产生酸雨污染的清洁能源。清洁能源的使用，可减少二氧化硫和氮氧化物酸性气体的排放量,长期持续使用，对环保十分有利。用核电站来发电也可减缓酸雨的污染。用甲醇代替汽油，降低NOx 的排放。燃煤电厂等二氧化硫排放源，可通过逐步使用天然气等清洁能源，减少煤的使用量，改变供热方式、利用工厂的余热实行集中供热等方法来减少。饮食服务行业必须使用燃油、燃气、电或者固硫煤及其它清洁能源,禁止原煤散烧；要安装油烟净化装置，并保证使用期间正常运行，禁止排放未经净化处理的油烟；不得在露天燃用煤炭、木材加工食品。
(3) 积极开发新型烟气脱硫脱硝技术。从末端控制酸性气体的排放国家应大力发展研究新型锅炉及电厂的低能耗、低运行费用的FGD (烟气脱硫) 技术及脱硝技术,从末端保证酸性气体的达标排放及达到总量控制要求。
(4) 加强大气污染的监测和科学研究。我国于2000 年10 月正式加入了东亚酸沉降监测网常规阶段运行。正式拉开了酸沉降实质性防治工作国际间合作的序幕。建立大气及酸雨自动监测系统,配备网络及数据库系统，从而使环境管理者能随时监测当前的大气中的SO2 和NOx 的浓度及其时空分布情况，了解酸雨的状况并预测其时空变化趋势,以便采取相应的对策。
(5) 加大环境管理执法力度，严格控制污染物排放取缔污染物排放量大的企
业，使用锅炉的企业必须安装脱硫除尘设施，汽车要求安装尾气净化器，确保污染物达标排放。
(6) 发挥舆论宣传的作用，促进全民共同参与加大宣传力度，促使全民从身边的小事做起，共同防治酸雨,如采用使用型煤、节约用电、使用清洁能源等措施来减少能源的消耗，从而降低SO2 和NOx 的排放。
4 结语
从我国的酸雨分布区来看，酸雨一是集中在经济高速发展地区，二是集中在经济欠发展地区。前者的重要因素在于人类活动的交通运输和能源消耗，所以应该侧重于汽车尾气的处理，城市的合理交通规划,以及能源改造。后者的重要因素在于人民急切渴望摆脱贫困，而采取环境换温饱的做法，目前一味的查禁和单调的宣传是无力的，能够真正的让该地区的人民走上不但环保而且赚钱的致富之路才是根本解决之法。
参考文献:
【1】解海卫,张艳,尹连庆.酸雨研究的现状{J].环境科学与技术，Vol.27 增刊，2004
【2】曹江仁. 酸雨的危害及防治措施[J ].辽宁城乡环境科技,2003 ,23 (4) :6 - 8
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