时间：10月22日 星期一                地点：阶梯教室  

授课人：陶和林                         授课对象：初三学生

　　酸雨是pH值小于5.6的降水，5.6这个数值来源于蒸馏水跟大气中的CO2达溶解平衡时的酸度。
酸雨里含有多种无机酸和有机酸。绝大部分酸是硫酸和硝酸，通常以硫酸为主。我国从酸雨取样分析来看，硝酸的含量只有硫酸的1/10，这跟我国的燃料里含硫量较高有关。
煤的含硫量约为0.5～5%，石油则为0.5～3%，其中绝大部分为可燃性硫化物，硫在燃料中以无机硫化物或有机硫化物的形式存在。无机硫绝大部分以硫化物矿物的形式存在，燃烧时主要生成SO2，　　　　如： 4FeS2＋11O2→2Fe2O3＋8SO2
有机硫包括硫醇、硫醚等，在燃烧过程中先形成H2S，如硫醇的燃烧：
　　　　　　CH3CH2CH2CH2SH→H2S＋2H2＋2C＋C2H4
生成的H2S再被氧化为SO2：
　　　　　2H2S＋3O2→2H2O＋SO2
　　燃料中的硫酸盐类硫化物不参与燃烧反应，燃烧后多留存于灰烬中，称为非可燃性硫化物。
酸雨中的硫酸和硝酸主要来自人为排放的二氧化硫和氮的氧化物。煤、石油燃烧和通常金属冶炼中释放到大气里的SO2，通过气相或液相反应而生成硫酸。
　　气相反应：2SO2＋O2 2SO3 SO3＋H2O==H2SO4
　　液相反应：SO2＋H2O==H2SO3 2H2SO3＋O2==2H2SO4
催化剂大多是尘埃中的金属（铁、锰等化合物）。还有由矿物燃料不完全燃烧产生的烟炱，是碳黑和挥发性有机物的复合颗粒物。表面积较大，表面能很大，能大量吸附SO2，对SO2氧化具有催化作用，据报道用光电子能谱研究发现烟炱表面有硫酸根存在，山本等人报道过活性碳表面 SO2氧化速率可高达每一小时30％，不过这类干表面上的氧化过程，需要很高的温度，所以只能发生在烟道气中。
　　SO2的天然源主要来自火山、有机物分解和陆地、海洋中的微生物厌氧活动，将硫酸盐还原产生H2S进入大气，H2S又被原子态氮、氧气和臭氧所氧化。
　　　　H2S＋3O=SO2＋H2O
　　　　2H2S＋3O2＝2SO2＋2H2O
　　　　H2S＋O3＝SO2＋H2O
　　在气相中这些反应很缓慢，但在空气中的颗粒物质表面，这一反应能很快进行，由于H2S，O2，O3均能部分溶于水，故在云雾雨滴中这些反应速度很快。
NO排放到大气后，大部分变成NO2，被水吸收成硝酸和亚硝酸。
　　　　2NO＋O2==2NO2 2NO2＋H2O==HNO3＋HNO2
　　酸雨的危害很大，对酸雨的防治有许多措施，从减少SO2排放量出发，常采用烟气脱硫技术，用石灰浆或石灰石在烟气吸收塔内脱硫。但是主要排硫烟气如燃煤电厂和冶金烟气多以大气量低浓度（含SO2 0.1～0.8％）形式排放，故回收净化相当困难，已成为环境化学工程中一个具战略意义的课题。
　　我国的主要能源是煤，以烟尘和二氧化硫为主的煤烟型污染是我国大气污染的主要特征。尤其是北方冬季取暖期长，大气污染更为严重。煤炭燃烧排出的二氧化硫在空气中被氧化，进而与水蒸气结合生成硫酸酸雾，硫酸酸雾强烈刺激呼吸道，是严重危害健康的物质。同时，煤燃烧时还排放出大量的飘尘粒子，特别是那些直径在10 um以下的微粒，严重危害人体健康。当空气中的二氧化硫浓度达到0.3～1ppm时，大多数人就会感觉出来，达到3ppm时，就有了特殊的刺激气味，达到8ppm时，人就感到难受。二氧化硫能使人产生支气管收缩而痉挛，引起和加重呼吸系统和心血管的疾病。在空气中，二氧化硫常为飘尘粒子所吸附，并将其催化氧化，再与水蒸气接触形成硫酸酸雾，空气中硫酸酸雾达0.8ppm时人就受不了。值得重视的是二氧化硫和硫酸与飘尘具有协同作用，这是因为飘尘催化二氧化硫为硫酸并吸附于飘尘上可达到肺深部所致。1952年发生的“伦敦雾事件”，处于逆温的泰晤士河流域浓雾覆盖，连续四天，风尘不动，黑云压城，使近地空气中污染物浓度不断增加，烟尘浓度达到平时的10倍，二氧化硫浓度达平时的6倍，4天内使4 000余人死亡。1930年比利时“马斯河谷事件”，1948年美国“多诺拉烟雾事件”，均是二氧化硫扮演主角，二氧化硫与粉尘联合作用，使数千人患病甚至死亡。
　　此外，植物有庞大的叶面积同空气接触并进行活跃的气体交换，故二氧化硫会对植物造成严重影响浓度低于0.3ppm时即开始对植物产生影响，低浓度长时间（几天或几周）的作用由于抑制叶绿素的生长，使叶子慢性损伤而变黄，高浓度短时间可造成急性叶损伤。固在未经处理的硫酸厂或有色金属冶炼厂周围的原野上，往往常年一片桔黄色，长期污染可使植物无法生长。所以，二氧化硫对植物能造成严重影响。
　　还有，二氧化硫气体，可以穿窗入室，或渗入建筑物的其他部位，使金属制品或饰物变暗，使织物变脆破裂，使纸张变黄发脆。
大气中SO2的平均停留时间约为3～6.5天，它主要是通过降水清除或氧化成硫酸盐微粒后再沉降或被雨水除去，此外，土壤的微生物降解，化学反应，植被和水体的表面吸收等都是大气SO2的去除途径。
　　上一部分谈到过SO2的危害，现在谈谈酸雨的危害。
　　1．使河流、湖泊等地表水酸化，污染饮用水源，危害渔业生产（pH值小于4.8时鱼类就消失）。
　　2．使土壤酸化，并使土壤中铝离子增多，致使植物受害而生长不良，并能从土壤胶体中置换出其他盐基性高于，并使之遭受淋浴损失而加速土壤的酸化，损害农物和林木生长，特别对于我国南方酸性土壤地带有更大危害性。酸雨使土壤中Ca、Mg、K等养分被淋浴，使土质日趋酸化，贫瘠化。土壤微生物固氮细菌一般生存在碱性、中性或微酸性的土壤中，过量酸雨的降落，造成土壤微生物生态系统的混乱，影响生物固氮。
　　3．腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹（建筑材料中含CaCO3）腐蚀油漆、皮革、金属、纺织品。重庆嘉陵江大桥，其腐蚀速度为每年0.16mm，用于钢结构的维护费每年达20万元以上。
　　4．影响人类健康，硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比SO2要高10倍，其微粒可侵入人体的深部组织，引起肺水肿和肺硬化等疾病而导致死亡。当空气中含0.8mg/l硫酸雾时，就会使人难受而致病。
饮用酸化的地面水和由土壤渗入金属含量较高的地下水，食用酸化湖泊和河流的鱼类对人体健康可能产生危害。
　　在一般情况下，金属Al牢固地包裹在土壤中，不被水溶解。但酸雨使土壤中金属Al活化，以离子形式或其他易溶物形式流入江河湖海，对淡水鱼产生危害，人食用后也有危害。在酸化的地下水中Al、Cu、Zn和Cd的浓度常常比中性地下水高l～2个数量级，饮用水管道为酸性地下水腐蚀，将进一步使 Pb、Cu、Zn、Cd等溶入水中，在人体积聚有害重金属。
　　5．影响地球气候
酸雨增强了地下水和地表水对石灰岩的溶蚀，间接地使大气中的二氧化碳浓度增大，据我国学者孙立广等估计，我国南方高硫撤料煤所形成的酸雨使石灰岩地区每年将间接释放出（6.48～6.73）× 1010molCO2，从全球范围来看，受酸雨影响的石灰岩溶蚀量是温室气体CO2的一个不容忽视的来源。
　　那么为了防治酸雨我们能采取那些对策呢？
　　我们知道矿物燃料燃烧排放出来的硫氧化物、氢氧化物以及它们的盐类，是形成酸雨的主要原因，因此，减少硫氧化物和氢氧化物的排放量。是防止酸沉降的主要途径。
　　一．制定严格的大气环境质量标准，限制固定污染源和汽车污染源的排放量，加强排放控制地。
　　二．调整能源结构，增加无污染或少污染的能源比例，发展太阳能、核能、水能、风能、地热能等不产生酸雨污染的能源。
　　三．积极开发利用煤炭的新技术，推广煤炭的净化技术、转化技术，改进燃煤技术，改进污染物控制技术，采取烟气脱硫、脱氮技术等重大措施。
　　四．加强大气污染的监测和科学研究，及时掌握大气中的硫氧化物和氮氧化物的排放和迁移状况，了解酸雨的时空变化情况和发展趋势，以便及时采取对策。
　　五．调整工业布局，改造污染严重的企业，改进生产技术，提高能源利用率，减少污染

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