(2.12.1)--2.12酸性降水环境化学.pdf

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1、大气环境化学大气环境化学酸性降水酸性降水酸性降水：酸性降水：指通过降水，如雨、雪、雾、雹等将大气中的酸性物质迁移到地表的过程。通常指的是湿沉降，又称酸雨。湿沉降 指大气中的物质通过降水而落到地面的过程。干沉降 是指大气中的酸性物质随气流的对流、扩散作用被地球表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程，具体包括重力沉降，与植物、建筑物或地面(土壤)碰撞而被捕获(被表面吸附或吸收)的过程。酸沉降 是指大气中的酸性物质通过干、湿沉降两种途径迁移到地表的过程。1、降水的化学组成1）大气中固定的气体组分：N2、O2、CO2、H22）无机物：土壤衍生矿物 Al3+、Ca2+；海洋盐类 Na+、K+、Ca2+、

2、Mg2+；气体转化物质 SO42-、NO3-；人为排放的各种金属As、Cu、Pb、Hg等3）有机物：有机酸、醛、烷烃、烯、芳烃等。4）光化学反应产物：H2O2、O3、PAN等5）不溶物：土壤颗粒、燃料燃烧尘粒降水的离子组成中对环境影响最大的是：降水的离子组成中对环境影响最大的是：SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、H2、降水中的主要离子成分3、降水的pH清洁大气中，一般只考虑CO2溶于水导致的酸度CO2（g）+H2O CO2 H2O亨利常数=3.3610-7molL-1Pa-1222COHpOHCOKCO2 H2O HCO3-+H+一级电离=4.4710-7molL-1HCO3-

3、CO32-+H+二级电离=4.6810-11molL-12231OHCOHCOHK3232HCOCOHK所以，222COHpKOHCO212213HpKKHOHCOKHCOCOH根据电中性原理：H+=OH-+HCO3-+2CO32-将H+、HCO3-、CO32-带入上式，得：22132232HpKKKHHCOKCOCOH其中：KH=3.3610-7mol L-1Pa-1K1=4.4710-7mol L-1K2=4.6810-11mol L-1pCO2=33 PaKw=1.010-14所以 H+=2.5110-6mol L-1pH=5.62211222HpKKKHpKKHKHCOHCOHW02)

4、(222113COHCOHWpKKKHpKKKH3、关于pH=5.6判别降水是否为酸性降水及是否受到人为污染的标准争论：1）在清洁大气中，除CO2外还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物质，它们通过成云和降水冲刷进入雨水中，降水酸度是各物质综合作用的结果，其pH值不一定是5.6。2）硝酸和硫酸并不都是来自人为源。3）pH大于5.6的降水并不都意味着没有人为污染。4）pH相同的降水受污染的程度不一定相同。由于世界各地区自然条件不同，如地质、水文和气象等的差异，会造成各地区降水pH不同。根据实际情况，认为 pH 为5.0 更符合实际情况。推荐标准：pH=5.05、酸雨的形成机理1）与酸性有关的物质HNO

5、2、HNO3：前驱物NOx H2SO4：前驱物SO2有机酸：前驱物含碳有机物 HCl:前驱物天然源的火山喷发或氯化钠与酸反应；人为源的含氯物被氧化 Fe3+、Mn2+等金属离子在氧化过程中起催化剂的角色。大气中NH3、Ca2+、Mg2+等则使降水的pH有升高的趋势。2）降水的酸化过程 在自由大气里，由于存在0.ll0m范围的凝结核而造成了水蒸气的凝结，然后通过碰并和聚结等过程进一步生长从而形成云滴和雨滴。在云内、云滴相互碰并或与气溶胶粒子碰并，同时吸收大气气体污染物，在云内部发生化学反应，这个过程叫污染物的云内清除或雨除。在雨滴脱离云基下落过程中，雨滴冲刷着所经过空气中的气体和气溶胶，雨滴内部

6、也会发生化学反应，这个过程叫做污染物的云下清除或冲刷。形成过程包括雨除和冲刷3）机理：SO2、NOx作为酸雨的核心物质,总的转化过程：SO2和NOx在气相中氧化成H2SO4和HNO3以气溶胶或以SO2、NOx气体的形式进入液相；SO2和NOx溶入液相后，在液相中被氧化成SO42和NO3；SO2和NOx在气液界面发生化学反应转化为SO42和NO3。6、影响酸雨形成的因素1）酸性污染物的排放（在有适宜的转化条件下）降水酸度的时空分布与大气中 SO2和降水中 SO2浓度的时空分布 存在着一定的相关性2）大气中的NH3大气中的NH3与H2SO4气溶胶形成中性的NH4HSO4，它降低了雨水的酸度，从而抑

7、制了酸雨的形成。3）颗粒物的酸度及其缓冲能力金属催化SO2氧化颗粒物酸性物贡献酸雨碱性物中和酸起缓冲作用4）天气形势的影响如果地形和气象条件有利于污染物的扩散，则大气中污染物的浓度降低，酸雨就减弱，反之则会加重。重庆地区燃煤量仅仅相当于北京的1/3，但是每年由于重庆地区山地不利于污染物扩散，所以容易形成酸雨。湖泊酸化。酸雨使流域土壤和水体底泥中的金属(例如铝)可被溶解进入水中毒害鱼类。酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定、淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。酸雨伤害植物的新生芽叶，干扰光合作用，影响其发育生长。酸雨腐蚀建筑材料，金属结构、油漆及名胜古迹等。8、酸雨的危害Thank You!