酸沉降

AIR POLLUTION CONTROL

天津大学

第二章

2-3

酸沉降的定义

?酸沉降包括“湿沉降”和“干沉降”。

?湿沉降通常指pH值低于5.6的降水，包括雨、雪、雾、冰雹等各种降水形式。最常见的就是酸雨，这种降水过程称为湿沉降。

?干沉降是指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。目前，人们对酸雨的研究较多，已将酸沉降与酸雨的概念等同起来。

酸沉降历史事件

酸雨最早出现在挪威、瑞典等北欧国家，随后扩展到中欧和东欧，直至覆盖整个欧洲。20世纪80年代初，整个欧洲的降水pH 值为4.0~5.0，雨水中的硫酸盐含量明显升高。

北美大陆发现酸雨较欧洲晚。1978年，当时的美国总统卡特批准实施大气沉降物评价计划（NADP ），并于1980年签定了《跨国大气污染备忘录》，美国国会于1990年通过了《清洁大气法修正案》，规定电厂到2010年应在1980年的基础上，将SO 2的排放量减少1000万t ，达到890万t 。

在亚洲，关注酸雨较多的国家是日本、韩国和中国。日本先后开展了2次全国性五年酸雨调查；韩国于1983年开始在全国范围内监测酸雨；我国酸雨研究工作始于70年代末期。我国2010年左右酸雨治理的效果开始呈现。

①大气中可能形成酸的物种是：含硫化

合物－SO2、SO3、H2S、(CH3)2S（二甲基硫DMS）、(CH3)2S2（二甲基二硫DMDS），羰基硫COS、CS2、CH3SH 硫酸盐和硫酸；含氮化合物－NO、NO2、N2O，硝酸盐，硝酸，以及氯化物和HCl等。

②国外酸雨中硫酸与硝酸之比为2:1，我国酸雨以硫酸为主，硝酸量不足10%。

天然源

含硫化合物与含氮化合物的天然排放源可分为非生物源和生物源。

非生物源排放包括海浪溅沫、地热排放气体与颗粒物、火山喷发等。海浪溅沫的微滴以气溶胶形式悬浮在大气中，海洋中的硫的气态化合物，如H 2S 、SO 2、(CH 3)S 在大气中氧化，形成硫酸。

火山活动也是主要的天然硫排放源，据估计，内陆火山爆发散发到大气中的硫约为3000千吨/年，生物源排放主要来自有机物腐败、细菌分解有机物的过程，以排放H 2S 、DMS 、COS 为主，它们可以氧化为SO 2、NO x 而进入大气。

全球天然源硫排放估计为5000千吨/年，全球天然源氮的排放量，由于闪电造成的NO x 很难测定而较难估计准确。

人为源

大气中大部分硫和氮的化合物是由人为活动产生的，而化石燃料造成的SO2与NOx排放，是产生酸雨的根本原因。这已从欧洲、北美历年排放SO2和NOx的递增量与出现酸雨的频率及降水酸度上升趋势得到证明。

由于燃烧化石燃料及施放农田化肥，全球每年约有0.7~0.8亿吨氮进入自然界，同时向大气排放约1亿吨硫。这些污染物主要来自占全球面积不到5%的工业化地区－欧洲、北美东部、日本及中国部分区域。上述区域人为排硫量超过天然排放量的5~12倍。

近一个多世纪以来，全球SO2排放一直在上升，然而近年来上升趋势有所减缓，主要是因为减少了对化石燃料的依赖，更广泛地采用了低硫燃料，及安装污染控制装置（如烟气脱硫装置）。

酸雨的形成

人为源和天然源排放的硫化合物和氮化合物进入大气后，要经历扩散、转化、输运以及被雨水吸收、冲刷、清除等过程。气态的NO x、SO2在大气中可以催化氧化或光化学氧化成不易挥发的硝酸和硫酸，并溶于云滴或雨滴而成为降水成分。它们的转化速率受 气温、辐射、相对湿度以及大气成分等因素的影响。

SO2 NO x O3

H2SO4

HNO3

2H++SO4-2

H++NO3-

NH3+H+=NH4+

湿沉降

H+,NH4+,NO3-,SO4-2干沉降

排放源氧化

天然氨

气体，颗粒物，气溶胶溶解性酸

2017年我国降水pH 年均值等值线分布示意图

酸沉降以不同方式危害着水生生态系统、陆生生态系统、材料和人体健康。对水生生态系统的影响

酸雨会使湖泊变成酸性，水生生物死亡。

研究表明，酸雨危害水生生态系统，一方面是通过湖水pH 值降低导致鱼类死亡，另一方面是由于酸雨浸渍了土壤，侵蚀了矿物，使铝元素和重金属元素沿着基岩裂缝流入附近水体，影响水生生物生长或使其死亡。当水中铝含量达到0.2mm/L 时，就会杀死鱼类。同时，对浮游植物和其它水生植物起营养作用的磷酸盐，由于附着在铝上，难于被生物吸收，其营养价值就会降低，并使赖以生存的水生生物的初级生产力降低。

在酸性水域，鱼体内汞浓度很高。若这些含有高水平汞的水生生物进入人体，势必会对人类健康带来潜在的有害影响。

对陆生生态系统的影响

近年来，人们普遍将大面积的森林死亡归因于酸雨的危害。

根据欧美科学工作者对森林死亡原因的分析，认为它是：

① 各种污染物和酸雨共同作用的结果；

② 早期干旱所造成的影响；

③ 其它原因的影响。

对陆生生态系统的影响

酸雨对森林的危害可分为四个阶段。第一阶段，酸雨

增加了硫和氮，使树木生长呈现受益倾向。第二阶段，

长年酸雨使土壤中和能力下降，以及K 、Ca 、Mg 、Al

等元素淋溶，使土壤贫瘠。第三阶段，土壤中的铝和

重金属被活化，对树木生长生成毒害抑制树木生长。

而且酸性条件有利于病虫害的扩散，危害树木。第四

阶段，如树木遇到持续干旱等诱发因素，土壤酸化程

度加剧，就会引起根系严重枯萎，致使树木死亡。

对各种材料的影响

酸雨加速了许多用于建筑结构、桥梁、水坝、工业装备、供水管网、地下贮罐、水轮发电机、动力和通讯电缆等材料的腐蚀。

酸雨能严重损害古迹。我国故宫的汉白玉雕刻、雅典巴特农神殿和罗马的图拉真凯旋柱，都正在受到酸性沉积物的侵蚀。

对人体健康的影响

酸雨对人体健康产生间接的影响。酸雨使地面水变成酸性，地下水中金属量也增高，饮用这种水或食用酸性河水中的鱼类会对人体健康产生危害。据报道，很多国家由于酸雨的影响，地下水中铝、铜、锌、镉的浓度已上升到正常值的10~100倍。

1.使用低硫燃料和改进燃烧装置

减少SO2污染最简单的方法是改用含硫低的燃料。改进燃烧方式也可以达到控制SO2和NO x排放的目的。

2.烟道气脱硫脱氮

这是一种燃烧后的过程。在烟道气排出烟囱前，喷以石灰或石灰石，其中的碳酸钙与SO2反应，生成CaSO3，然后由空气氧化为CaSO 4，可作为路基填充物或制造建筑板材或水泥。

3. 控制汽车尾气排放

一般柴油车用的燃料含硫量达0.4%，为工厂所用燃料含硫量的3倍。另外，汽车尾气中含有氮氧化物，可以通过改良发动机和使用催化剂，控制氮氧化物排放量。

一是降低煤炭中的含硫量，二是减少SO 2的排放。进行烟气脱硫和煤洗选。在生产和生活用煤中，要尽量采用热电联产，集中供热，实行燃煤气化和成型化，在有条件的工厂，应装有消除烟尘和脱硫设备。

4. 我国针对出现的酸雨问题，采取了以下对策

思考？

u酸沉降涉及到硫酸与硝酸的问题。我国已经采取很大力度解决这一问题，进展很大。但是局部地区的问题还存在。请分析治理进展取得的因素与效果 以及局部存在的问题？