我国的酸雨问题及防治措施

新乡学院毕业论文(设计)

学生姓名杨贺娜

论文名称我国的酸雨问题及防治措施

院(系)名称化学与化工学院

专业名称化学教育

年级班级2008级1班

指导教师姓名刘清玲

指导教师职称副教授

目录

内容摘要 (1)

关键词 (1)

Abstract (1)

Key words (1)

前言 (2)

1 酸雨的形成 (2)

1.1 天然排放源 (2)

1.2 人工排放源 (2)

2 我国酸雨的状况 (4)

2.1 我国酸雨的分布状况 (4)

2.2 我国的酸雨化学组成及特点 (5)

3 酸雨的危害 (5)

3.1 对水生生态系统的危害 (5)

3.2 对陆生生态系统的危害 (6)

3.3 酸雨的与人体的危害 (6)

3.4 酸雨对建筑材料的危害 (7)

4 酸雨的防治措施 (7)

4.1 完善环境法规、加强环保执法 (7)

4.2 优化能源质量、调整能源结构 (8)

4.3 抓好工业二氧化硫的排放治理 (8)

4.4 加快开发二氧化硫治理技术和设备 (8)

4.5 加强宣传, 提高全民防酸雨意识 (9)

参考文献 (10)

致谢 (11)

内容摘要：从人类面临的环境问题出发，阐述了酸雨的形成。指出酸雨是十大环境问题之一，酸雨对生态系统、人体健康、建筑材料等具有很大危害，最后结合我国酸雨的分布状况及特点，提出了可行的防治酸雨的具体措施。

关键词：酸雨形成危害防治措施

Abstract: from environmental problem facing humanity, explains the formation of acid rain. Pointed out that acid rain is one of the top ten environmental problems, and acid rain on ecosystems, human health, building materials, etc., have a lot of harm, the last of our distribution of acid rain and its characteristics, the possible prevention of acid rain. Tags: acid rain formation damage control measures

Key words: acid rain formation damage control measures

前言

当前人类面临十大环境问题：水危机、土地荒漠化、臭氧层遭破坏、温室效应、酸雨肆虐、水土流失、森林锐减、物种灭绝、有毒化学品污染、二氧化硫污染，其中酸雨肆虐是跨越国界的全球性灾害。随着我国现代工业的发展、人口剧增和城市化的趋势，化石燃料能源—煤、石油等的消耗量日益增加，燃烧过程中排放的硫的氧化物和氮的氧化物越来越多，导致这些气态化合物在大气中反应生成硫酸和硝酸，这些酸性物质随雨等从大气层降落形成“空中死神”—酸雨。我国酸雨还呈蔓延之势，酸雨区面积已占土地面积的30%，已成为继欧洲、北美之后世界第三大重酸雨区，酸雨控制和二氧化硫造成的污染控制，已成为我国污染防治工作的一项重要内容。

1 酸雨的形成

酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸[1]。

1.1 天然排放源

1．海洋：海洋雾沫，它们会夹带一些硫酸到空中。

2．生物：土壤中某些机体,如动物死尸和植物败叶在细菌作用下可分解某些硫化物，继而转化为二氧化硫。

3．火山爆发：喷出可观量的二氧化硫气体。

4．雷电和干热引起的森林火灾也是一种天然硫氧化物排放源,因为树木也含有微量硫。

5．闪电，高空雨云闪电，有很强的能量，能使空气中的氮气和氧气部分化合N2+O2（放电）＝2NO；2NO+O2＝2NO2，生成一氧化氮，继而在对流层中被氧化为二氧化氮。氮氧化物即为一氧化氮和二氧化氮之和，土壤硝酸盐分解，既使是未施过肥的土壤也含有微量的硝酸盐，在土壤细菌的帮助下可分解出一氧化氮，二氧化氮和氮气等气体。

1.2 人工排放源

煤、石油和天然气等化石燃料燃烧，无论是煤，或石油，或天然气都是在地下埋藏多少亿年，由古代的动植物化石转化而来，故称作化石燃料。科学家粗略

估计，1990年我国化石燃料约消耗近700百万吨；仅占世界消耗总量的12%，人均相比并不惊人；但是我国近几十年来，化石燃料消耗的增加速度，实在太快,1950年至1990年的四十年间，增加了30倍，不能不引起足够重视。煤中含有硫，燃烧过程中生成大量二氧化硫，此外煤燃烧过程中的高温使空气中的氮气：和氧气化合为一氧化氮，继而转化为二氧化氮，造成酸雨工业过程，如金属冶炼某些有色金属的矿石是硫化物、铜、铅、锌便是如此，将铜、铅、锌硫化物矿石还原为金属过程中将逸出大量二氧化硫气体，部分回收为硫酸，部分进入大气。再如化工生产，特别是硫酸生产和硝酸生产可分别产生可观量二氧化硫和二氧化氮，由于二氧化氮带有淡棕的黄色，因此，工厂尾气所排出的带有二氧化氮的废气一条“黄龙”，在空中飘荡，控制和消除“黄龙”被称作“灭黄龙工程像”。再如石油炼制等，也能产生一定量的二氧化硫和二氧化氮。它们集中在某些工业城市中，也比较容易得到控制。酸雨的工业排放源，交通运输，如汽车尾气。在发动机内，活塞频繁打出火花，像天空中闪电，氮气变成二氧化氮。不同的车型，尾气中氮氧化物的浓度有多有少，机械性能较差的或使用寿命已较长的发动机尾气中的氮氧化物浓度要高。汽车停在十字路口，不熄火等待通过时，要比正常行车尾气中的氮氧化物浓度要高。近年来，我国各种汽车数量猛增，它的尾气对酸雨的贡献正在逐年上升，不能掉以轻心。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。由于我国多燃煤，所以的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的国家下硝酸雨。酸雨形成的化学反应过程：（1）酸雨多成于化石燃料的燃烧：含有硫的煤燃烧生成二氧化硫：S+O2（点燃）→SO2；二氧化硫和水作用生成亚硫酸：SO2+H2O→H2SO3（亚硫酸）；（2）亚硫酸在空气中可氧化为硫酸：2H2SO3+O2→2H2SO4（硫酸）；（3）氮的氧化物溶于水形成酸：雷雨闪电时，大气中常有少量的二氧化氮产生。闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮：N2＋O2（闪电或高温）＝2NO，一氧化氮结构上不稳定，空气中氧化成二氧化氮：2NO+O2＝2NO2，二氧化氮和水作用生成硝酸：3NO2+H2O＝2HNO3（硝酸）+NO；（4）酸雨与大理石反应：CaCO3+H2SO4

＝CaSO4+H2O+CO2↑ ，CaSO4+SO2+H2O＝Ca(HSO4)2；（5）此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨，例如氟化氢、氟气、氯气等其他酸性气体。

2 我国酸雨的状况

2.1 我国酸雨的分布状况

随着亚洲经济的高速发展，以我国长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区为中心的亚洲地区已经成为继欧洲、北美之后世界第三大酸雨区。

1974年国在北京开始对酸雨进行监测，1979年后各省区陆续开展了这方面的监测工作。1979年初在贵州省的松桃县和湖南省的长沙市、凤凰县等地首先发现酸雨，此后又相继在重庆、上海、南京、常州等地监测到酸雨。尤其在1982年夏季，重庆市连降酸雨，降pH值大都在4.0以下，导致了大面积农作物受害及建筑物的严重腐蚀。为了掌握酸雨分布，国家环保部门于1982年建立了189个观测站、52个降水采样点的酸雨监测网。观测记录发现我国北方部分地区也开始出现酸性降水，如北京、天津、河北的秦皇岛和承德、山西的侯马、辽宁的大连、丹东、锦州、阜新、铁岭、吉林的图们、陕西的渭南和商洛、甘肃的金昌降水年均pH值≤5.6。我国的酸雨区一般划分为华中、西南、华东和华南4个地区。华中酸雨区污染最为严重，其中以长沙、怀化、赣州、南昌为代表的湖南和江西省是华中酸雨区酸雨污染最严重的区域，其中中心区年降酸雨频率高达90%，几乎到了逢雨必酸的程度；华南酸雨区主要分布在以珠江三角洲为中心的广东东南部和广西东部；西南酸雨区以四川的宜宾、南充、贵州的遵义和重庆市为中心；华东酸雨区则分布范围较广，覆盖江苏省南部、浙江全省、福建沿海地区和上海，高酸雨频率(80%)和高酸度降水(pH＜4.5)的城市比例仅次于华中酸雨区。

目前，我国酸雨正呈蔓延之势，研究表明，我国pH≤5.6的降水面积已由1998年的175万平方千米扩大到1996年的384万平方千米，约占全国国土总面积(960万平方千米)的40%，11年中扩大209万平方千米，pH≤5.6降水等值线也从长江以南地区大幅度地向西向北移动，越过了长江和黄河。酸雨监测结果表明，20世纪90年代全国降水酸度总体上保持稳定状态，2000年以后降水酸度呈现出总体升高的趋势，到2005年降水中的硫酸根和硝酸根的平均浓度分别升高12%和40%。重酸雨区的面积由2002年占国土面积的4.9%增加到2005年的

6.1%。

2.2 我国的酸雨化学组成及特点

我国酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸。多数情况下，以硫酸为主从污染源排放出来的SO2和NO x是形成酸雨的主要起始物，其形成过程为：

SO2+[O]→SO3

SO3+H2O→H2SO4

SO2+H2O → H2SO3

H2SO3+[O] → H2SO4

NO+[O] → NO2

2NO2+ H2O → HNO3 + HNO2

式中，[O]为各种氧化剂。大气中的SO2和NO经氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亚硝酸，是造成降水pH值降低的主要原因。

除此之外，大气中还有许多气态或固态物质对降水的pH也会有影响。石灰中的氧化钙，土壤中的碳酸钙，天然和人为来源的氨气以及其它碱性物质都可使降水中的酸中和，对酸性降水起缓冲作用。酸雨中关键性离子组分是硫酸根离子、钙离子和氨离子。作为酸指标的是硫酸根离子，其来源主要是燃烧排放的二氧化硫。

3 酸雨的危害

3.1 对水生生态系统的危害

酸雨可造成江、河、湖、泊等水体的酸化，致使生态系统的结构与功能发生紊乱。水体的pH值降到5.0以下时鱼的繁殖和发育会受到严重影响。水体酸化还会导致水生物的组成结构发生变化，耐酸的藻类、真菌增多，有根植物、细菌和浮游动物减少，有机物的分解率则会降低。流域土壤和水体底泥中的金属(例如铝)可被溶解进入水体中而毒害鱼类。在我国还没有发现酸雨造成水体酸化或鱼类死亡等事件的明显危害，但在全球酸雨危害最为严重的北欧、北美等地区，有相当一部分湖泊已遭到不同程度的酸化，造成鱼虾死亡，生态系统破坏。例如，挪威南部5000个湖泊中有近2000个鱼虾绝迹。加拿大的安大4000多个湖泊变

成酸性，鳟鱼和鲈鱼已不能生存[2]。

3.2 对陆生生态系统的危害

酸雨可使土壤的物理化学性质发生变化，加速土壤矿物如Si、Mg的风化、释放，使植物营养元素特别是K、Na、Ca、Mg等产生淋失，降低土壤的阳离子交换量和盐基饱和度，导致植物营养不良。酸雨还可以使土壤中的有毒有害元素活化，特别是富铝化土壤，在酸雨作用下会释放出大量的活性铝，造成植物铝中毒。同时酸性淋洗可导致土壤有机质含量轻微下降。受酸雨的影响，土壤中微生物总明显减少，其中细菌数量减少最显著，放线菌数量略有下降，而真菌数量则明显增加(主要是喜酸性的青霉、木霉)。特别是固氮菌、芽孢杆菌等参与土壤氮素转化和循环的微生物减少，使硝化作用和固氮作用强度降，其中固氮作用强度降低80%，氨化作用强度减弱30%～50%，从而使土壤中氮元素的转化与平衡遭到一定的破坏。

酸雨除了通过进入土壤改变土壤性质，间接影响植物生长外还直接作用于植物，破坏植物形态结构、损伤植物细胞膜、抑制植物代谢功能。酸雨可以阻碍植物叶绿体的光合作用，影响种子的发芽率。酸雨对森林产生的危害最大，其对树木的伤害首先反映在叶片上，树木不同器官的受害程度为根＞叶＞茎。1950～1965年酸雨使瑞典森林生产率下降2%～7%，1983年原联邦德国有34%的森林受酸雨之害，据估计美国每年由酸雨和大气污染造成的生态损失达几十亿美元。而我国根据“七五”和“八五”的部分研究成果估算仅酸雨污染较为严重的江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州等11个省(自治区)，因酸沉降引起的森林木材蓄积量减少所造成的直接经济损失每年就高达44亿元人民币，而木材经济损失与森林生态效益经济损失比例1:8。通过贵州、四川的马尾松和杉木的调查资料表明，降水值pH＜4.5的林区，树林叶子普遍受害，导致林木的胸径、树高降低、林业生长量下降，林木生长过早衰退。我国的西南地区、四川盆地受酸雨危害的森林面积最大约2756万平方千米，占林地面积的31.9%。四川地由于酸雨造成了森林生长量下降，木材的经济损失每年14亿元，贵州的木材经济损失为0.5亿元。

3.3 酸雨的与人体的危害

酸雨对人类健康会产生直接或间接的影响。首先，酸雨中含有多种致病致癌

因素，能破坏人体皮肤、粘膜和肺部组织，诱发哮喘等多种呼吸道疾病和癌症，降低儿童的免疫能力。其次，酸雨还会对人体健康产生间接影响。在酸沉降作用下，土壤和饮用水水源被污染；其中一些有毒的重金属会在鱼类机体中沉积，人类因食用而受害。据统计，欧洲一些国家每年因酸雨导致老人和儿童死亡的病例达千余人。美国国会调查表明，美国和加拿大在1990年一年中约有200人因受酸雨污染病死。1973年6月28～29日，在日本静冈县和山梨县约50km范围内，有144人因酸雨而患眼疼，咳嗽等。1974年7月在关东地区有3万人有同样的症状，这天的雨pH值最低为2.85。1981年瑞典马克郡发现有一家3名孩子绿头发，原因是酸雨使其饮用井水酸化，井水腐蚀了铜制的水管，洗涤过的头发被溶出的铜化合物所染绿。在墨西哥市，pH值为3.4～4.9并不罕见。该国卫生部调查表明，墨西哥的呼吸器官疾病死亡率为93/10万(1989年)，属世界最高，每年公害病死亡人数超10万人，其中3万是孩子。

3.4 酸雨对建筑材料的危害

酸雨地区的混凝土桥梁、大坝和道路以及高压线钢架、电视塔等土木建筑基础设施都是直接暴露在大气中，遭受酸雨腐蚀的。酸雨与这些基础设施的构筑材料发生化学的或电化学的反应，造成诸如金属的锈蚀、水泥、混凝土的剥蚀疏松、矿物岩石表面的粉化侵蚀以及塑料、涂料侵蚀等。沙浆混凝土墙面经酸雨侵蚀后，出现“白霜”；经分析此种白霜就是石膏(硫酸钙)。建筑材料变脏、变黑，影响城市市容质量和城市景观，被人们称之为“黑壳”效应。我国雾都重庆“黑壳”效应相当明显。天然大理石，俗称汉白玉,三年之后，经酸雨淋洗，完全变色；失去光泽的时间为3至8年。

4 酸雨的防治措施

4.1 完善环境法规、加强环保执法

针对酸雨恶化的趋势，早在1990年12月，国务院环委会第19次会议上通过了《关于控制酸雨发展》的意见的决议[3]。提出在酸雨监测、酸雨科研攻关、二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费4个方面开展工作的建议。1992年经过国务院批准在部分省市进行征收工业燃放二氧化硫排污废试点工作。在我国的工业污染物排放标准中，也逐步制定了二氧化硫排放限值。对推动酸雨的污染治

理起了积极的作用，为进一步遏制酸雨和SO2污染的发展，1995年8月全国人大常委会通过了新修订的《大气污染防治法》，专门在全国范围内制定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区（简称“两控区”）1996年全国人大批准《国民经济和社会发展九五计划和2010远景目标纲要》以及《国务院关于环境保护的若干问题的决定》都明确提出了“两控区”对酸雨和SO2污染重点治理。有关部门应制订出更详尽的酸雨气体排放标准，明确法律责任。只要各级环保部门加强环保执法，执好法、用好法，使法律发挥充分的作用，就可将环境保护的国策真正落到实处。

4.2 优化能源质量、调整能源结构

我国酸雨属于硫酸型酸雨，近期内应抑制大气二氧化硫污染，是防治酸雨的短期措施。我国二氧化硫排放量约90%来自煤炭消费，目前受到治理技术和经济能力的限制，我国还不能在全部燃煤设施上进行烟气脱硫。因此要限制高硫煤的生产和使用，要大力推行煤炭的洗选[4]。

远期措施—从根本上解决问题，国家应调整能源结构，发展清洁无污染天然再生循环能源（太阳能、风能、地热能）、燃气（天然煤气、沼气、乙醇）、水电（新型海浪发电技术）等清洁能源，来取代、淘汰造成酸雨主因煤的使用。4.3 抓好工业二氧化硫的排放治理

酸雨控制区SO2排放负荷按行业统计主要集中在电力、冶金、化工建材等行业。在众多行业中,电力行业的SO2排放负荷最大。1995年底其SO2排放量占全国的总排放量的35%；2000年底其SO2排放量占全国总排放量50%左右，预计到2012年将占60%以上。因此尽快制订电力行业的SO2排放总量控制计划，在两控区与大中城市禁止新建火电厂。化工、冶金等行业应着眼生产的全过程控制，推行清洁生产，对工艺落后、排放SO2严重的“五小”企业坚决关、停、并、转, 在防止死灰复燃的同时，国家扶持奖励上马清洁能源新技术。

4.4 加快开发二氧化硫治理技术和设备

为实现酸雨和二氧化硫污染控制目标，要加快国产脱硫技术的研究、开发、推广、应用，加快有关示范工程的建设，要加快对国外成熟的先进治理技术、设备的引进和消化吸收工作，尽快实现国产化。在项目和资金的安排上，重点向“两控区”倾斜[5]。

4.5 加强宣传, 提高全民防酸雨意识

媒体应加大防酸雨的宣传，提高我国人民防酸雨意识，做到公众参与，动员各种力量，开展对酸雨区的治理工作，早日恢复当地的生态环境；加快开发新型清洁能源的速度，从根本上解决酸雨问题。

参考文献

[1] 樊后保.世界酸雨研究概况[J].福建林学院学报,2002,4:371～375.

[2] 冯宗炜.酸雨对生态系统的影响[M].中国科学技术出版社,1993.1:54～76.

[3] 张华,李娟英,张雁秋.我国酸雨污染现状成因分析及防治措施[J].煤矿环境保护,2000, 5:24～26.

[4] 冯砚青.中国酸雨状况和自然成因综述及防治对策探究[J].云南地理环境研究,2004,1: 25～28.

[5] 张华,李娟英,张雁秋.我国酸雨污染现状成因分析及防治措施[J].煤矿环境保护,2000, 5:24～26.

致谢

三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我有“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。

感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！

同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。