1982年在美國和加拿大之間的五大湖地區,發生了一次PH值為2.83的降雨,相比較而言,大多數降雨的PH值均為5.6左右,而中性值為7.0。
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酸雨 (acid rain)是指PH值小于5.65的降水。
酸雨相關名詞
什么是酸雨?
被大氣中存在的酸性氣體污染,pH值小于5.65的降水叫酸雨。什么是酸? 純水是中性的,沒有味道;檸檬水,橙汁有酸味,醋的酸味較大,它們都是弱酸;小蘇打水有略澀的堿性,而苛性鈉水就澀澀的,堿味較大,苛性鈉是堿,小蘇打雖顯堿性但屬于鹽類?茖W家發現酸味大小與水溶液中氫離子濃度有關;而堿味與水溶液中羥基離子濃度有關;然后建立了一個指標:氫離子濃度對數的負值,叫pH值。于是,純水(蒸餾水)的pH值為7;酸性越大,pH值越低;堿性越大,pH值越高。(PH值一般為0-14之間)未被污染的雨雪是中性的,pH值近于7;當它為大氣中二氧化碳飽和時,略呈酸性(水和二氧化碳結合為碳酸),pH值為5.65。pH值小于5.65的雨叫酸雨;pH值小于5.65的雪叫酸雪;在高空或高山(如峨眉山)上彌漫的霧,pH值小于5.65時叫酸霧。
檢驗水的酸堿度一般可以用幾個工具:石蕊試液\酚酞試液\PH試紙(精確率高,能檢驗PH值)\PH計(能測出更精確的PH值)。
一年之內可降若干次雨, 有的是酸雨, 有的不是酸雨, 因此一般稱某地區的酸雨率為該地區酸雨次數除以降雨的總次數。其最低值為0%; 最高值為100%。如果有降雪, 當以降雨視之。
有時, 一個降雨過程可能持續幾天, 所以酸雨率應以一個降水全過程為單位, 即酸雨率為一年出現酸雨的降水過程次數除以全年降水過程的總次數。
除了年均降水pH值之外, 酸雨率是判別某地區是否為酸雨區的又一重要指標。
什么是酸雨區?
某地收集到酸雨樣品, 還不能算是酸雨區, 因為一年可有數十場雨, 某場雨可能是酸雨, 某場雨可能不是酸雨, 所以要看年均值。目前我國定義酸雨區的科學標準尚在討論之中, 但一般認為: 年均降水pH值高于5.65, 酸雨率是0-20%,為非酸雨區;pH值在5.30--5.60之間, 酸雨率是10--40% , 為輕酸雨區; pH值在5.00--5.30之間, 酸雨率是30-60%,為中度酸雨區;pH值在4.70--5.00之間,酸雨率是50-80%,為較重酸雨區;pH值小于4.70, 酸雨率是70-100%,為重酸雨區。這就是所謂的五級標準。其實,北京、西寧、蘭州和烏魯木齊等市也收集到幾場酸雨,但年均pH值和酸雨率都在非酸雨區標準內,故為非酸雨區。
我國三大酸雨區包括(我國酸雨主要是:硫酸型)
1。西南酸雨區:是僅次于華中酸雨區的降水污染嚴重區域。
2。華中酸雨區:目前它已成為全國酸雨污染范圍最大,中心強度最高的酸雨污染區。
3。華東沿海酸雨區:它的污染強度低于華中、西南酸雨區。
酸雨的發現
近代工業革命,從蒸汽機開始,鍋爐燒煤,產生蒸汽,推動機器;而后火力電廠星羅齊布,燃煤數量日益猛增。遺憾地是,煤含雜質硫,約百分之一,在燃燒中將排放酸性氣體 SO2;燃燒產生的高溫尚能促使助燃的空氣發生部分化學變化,氧氣與氮氣化合,也排放酸性氣體NOx。它們在高空中為雨雪沖刷,溶解,雨成為了酸雨;這些酸性氣體成為雨水中雜質硫酸根、硝酸根和銨離子。1872年英國科學家史密斯分析了倫頓市雨水成份,發現它呈酸性,且農村雨水中含碳酸銨,酸性不大;郊區雨水含硫酸銨,略呈酸性;市區雨水含硫酸或酸性的硫酸鹽,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空氣和降雨:化學氣候學的開端》中提出“酸雨”這一專有名詞。
酸雨的成因
酸雨的成因是一種復雜的大氣化學和大氣物理的現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸,絕大部分是硫酸和硝酸。工業生產、民用生活燃燒煤炭排放出來的二氧化硫,燃燒石油以及汽車尾氣排放出來的
酸雨多成于化石燃料的燃燒:
⑴S→H2SO4 S+O2(點燃)→SO2
SO2+H2O→H2SO3(亞硫酸)
2H2SO3+O2→2H2SO4(硫酸)
總的化學反應方程式:
S+O2(點燃)=SO2+2SO2+2H2O+O2=2H2SO4
、频难趸锶苡谒纬伤幔
a.NO→HNO3(硝酸)
2NO+O2=2NO2+3NO2+H2O=2HNO3+NO
總的化學反應方程式:
4NO+2H2O+3O2=4HNO3
b.NO2→HNO3
總的化學反應方程式:
4NO2+2H2O+O2→4HNO3
。*注:元素后的數字為腳標,化學式前的數為化學計量數。)
酸雨形成的影響因素
1.酸性污染物的排放及轉換條件
一般說來,某地SO2污染越嚴重,降水中硫酸根離子濃度就越高,導致ph值越低。
2. 大氣中的氨
大氣中的氨(NH3)對酸雨形成是非常重要的。氨是大氣中唯一的常見氣態堿。由于它的水溶性,能與酸性氣溶膠或雨水中的酸反應,起中和作用而降低 酸度。大氣中
3. 顆粒物酸度及其緩沖能力
大氣中的污染物除酸性氣體SO2和NO2外,還有一個重要成員——顆粒物。顆粒物的來源很復雜。主要有煤塵和風沙揚塵。后者在北方約占一半,在南 方估計約占三分之一。顆粒物對酸雨的形成有兩方面的作用,一是所含的催化金屬促使SO2氧化成酸;二是對酸起中和作用。但如果顆粒物本身是酸性的,就不能 起中和作用,而且還會成為酸的來源之一。目前我國大氣顆粒物濃度水平普遍很高,為國外的幾倍到十幾倍,在酸雨研究中自然是不能忽視的。
4.天氣形勢的影響
如果氣象條件和地形有利于污染物的擴散,則大氣中污染物濃度降低,酸雨就減弱,反之則加重(如逆溫現象)。
酸雨的危害
硫和氮是營養元素。弱酸性降水可溶解地面中礦物質,供植物吸收。如酸度過高,pH值降到5.6以下時,就會產生嚴重危害。它可以直接使大片森林死
酸性雨水的影響在歐洲和美國東北部最明顯,而且被大力宣傳,但受威脅的地區還包括加拿大,也許還有加利福尼亞州塞拉地區、洛基山脈和中國。在某些地方,偶爾觀察到降下的雨水像醋那樣酸。酸雨影響的程度是一個爭論不休的主題。對湖泊和河流中水生物的危害是最初人們注意力的焦點,但現在已認識到,對建筑物、橋梁和設備的危害是酸雨的另一些代價高昂的后果。污染空氣對人體健康的影響是最難以定量確定的。
受到最大危害的是那些緩沖能力很差的湖泊。當有天然堿性緩沖劑存在時,酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有機酸)就會被中和。然而,處于花崗巖(酸性)地層上的湖泊容易受到直接危害,因為雨水中的酸能溶解鋁和錳這些金屬離子。這能引起植物和藻類生長量的減少,而且在某些湖泊中,還會引起魚類種群的衰敗或消失。由這種污染形式引起的對植物的危害范圍,包括從對葉片的有害影響直到細根系的破壞。
在美國東北部地區,減少污染物的主要考慮對象是那些燃燒高含硫量的煤發電廠。能防止污染物排放的化學洗氣器是可能的補救辦法之一。化學洗氣器是一種用來處理廢氣、或溶解、或沉淀、或消除污染物的設備。催化劑能使固定源和移動源的氮氧化物排放量減少,又是化學在改善空氣質量方面能起作用的另一個實例。