选修课程化学与环境大气环境之酸雨2.2.ppt

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1、 第二节第二节 酸酸 雨雨 酸雨这个名词是酸雨这个名词是英国英国化学家化学家史密斯史密斯在在18521852年首先提出的。年首先提出的。一、什么是酸雨一、什么是酸雨 pHpHpHpH5.655.655.655.65的雨叫酸雨的雨叫酸雨的雨叫酸雨的雨叫酸雨;pHpHpHpH5.655.655.655.65的雪叫酸雪的雪叫酸雪的雪叫酸雪的雪叫酸雪;pH pH pH pH5.655.655.655.65的雾叫酸雾。的雾叫酸雾。的雾叫酸雾。的雾叫酸雾。酸雨的发现酸雨的发现 到到六十年代六十年代，欧洲开始关注酸雨问题，设立了，欧洲开始关注酸雨问题，设立了大气化学检测网，发现欧洲大陆存在大面积的酸雨，大气

2、化学检测网，发现欧洲大陆存在大面积的酸雨，并证实酸雨问题是洲际级的环境问题。并证实酸雨问题是洲际级的环境问题。一九六七年一九六七年，美国俄亥俄河上的跨河大桥倒塌，美国俄亥俄河上的跨河大桥倒塌，死亡人数高达四十六名，调查发现与酸雨侵蚀大桥死亡人数高达四十六名，调查发现与酸雨侵蚀大桥有关。有关。一九七五年一九七五年欧洲经济合作与发展组织开展了专欧洲经济合作与发展组织开展了专项研究，证实酸雨地区几乎覆盖了整个西北欧，北项研究，证实酸雨地区几乎覆盖了整个西北欧，北美有三分之二陆地面积受到酸雨威胁。美有三分之二陆地面积受到酸雨威胁。与此与此同时同时，东南亚日本、韩国等亦发现大面积，东南亚日本、韩国等亦发

3、现大面积酸雨。此项发现使人知悉酸雨不单是欧美的问题，酸雨。此项发现使人知悉酸雨不单是欧美的问题，亚洲地区也不能幸免。亚洲地区也不能幸免。在在五十年代初期五十年代初期，北欧国家瑞典和挪威的，北欧国家瑞典和挪威的渔业渔业突然无故减产，经研究之后，发现与酸雨有关。突然无故减产，经研究之后，发现与酸雨有关。现在现在美国地区酸雨现况美国地区酸雨现况亚亚洲地区酸雨分布洲地区酸雨分布现现况况想想看：现时世界酸雨的程度怎样？它们的分布有什么特点？酸雨的定义酸雨的定义 一八七二年，英国科学家史密斯分析了英国伦敦一八七二年，英国科学家史密斯分析了英国伦敦市的雨水成份，发现市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，市的雨水成份

4、，发现市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，呈酸性。于是史密斯在他的著作呈酸性。于是史密斯在他的著作空气和降雨：化学空气和降雨：化学气候学的开端气候学的开端中提出中提出“酸雨酸雨”这个名词。这个名词。酸雨就是酸性的雨，酸雨的正确名称应该是酸酸雨就是酸性的雨，酸雨的正确名称应该是酸性湿沉降，其实，带酸性的污染物是可以有两种沉性湿沉降，其实，带酸性的污染物是可以有两种沉降方式的，它们是降方式的，它们是湿沉降湿沉降及及干沉降干沉降 想想看：湿沉降与干沉降有什么区别？*（单击图片找答案）酸雨的定义酸雨的定义 一八七二年，英国科学家史密斯分析了英国伦敦一八七二年，英国科学家史密斯分析了英国伦敦市的雨水成份，发现

5、市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，市的雨水成份，发现市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，呈酸性。於是史密斯在他的著作呈酸性。於是史密斯在他的著作空气和降雨：化学空气和降雨：化学气候学的开端气候学的开端中提出中提出“酸雨酸雨”这个名词。这个名词。酸雨就是酸性的雨，酸雨的正确名称应该是酸酸雨就是酸性的雨，酸雨的正确名称应该是酸性湿沉降，其实，带酸性的污染物是可以有两种沉性湿沉降，其实，带酸性的污染物是可以有两种沉降方式的，它们是降方式的，它们是湿沉降湿沉降及及干沉降干沉降 想想想想看：看：湿沉降湿沉降与与干沉干沉降降有有什么区别什么区别？指的是所有气状污指的是所有气状污染物或粒状污染物，随染物或粒状污染物，

6、随着雨、雪、雾或雹等降着雨、雪、雾或雹等降水型態而落到地面。水型態而落到地面。指在不下雨的指在不下雨的日子，从空中降下日子，从空中降下來的落尘所带的酸來的落尘所带的酸性物质。性物质。*（单击图片找答案）由于大气中含有大量的由于大气中含有大量的 COCO2 2，故正常雨水本身略故正常雨水本身略帶酸性帶酸性,pH,pH值约为值约为 5.655.65，因此一般是以雨水中的，因此一般是以雨水中的pHpH值值小于小于 5.65 5.65 称为酸雨。称为酸雨。可是，有些特别情况下，雨水受自然界许多自然可是，有些特别情况下，雨水受自然界许多自然现象影响，可使现象影响，可使pHpH值变化于值变化于4.94.9

7、6.56.5之间，因此以之间，因此以pHpH值小于值小于 5.0 5.0 作为酸雨比较可靠。作为酸雨比较可靠。各种物质的酸碱度与酸雨比较 二、酸雨的来源二、酸雨的来源污污染染来来源源自然物质自然物质：火山爆发喷出大量之火山爆发喷出大量之硫化物硫化物及及悬浮固体物悬浮固体物，自然水域表面释放之自然水域表面释放之硫化氢硫化氢，动植物分解，动植物分解产生产生有机酸有机酸，土壤微生物及海藻释放之，土壤微生物及海藻释放之硫硫化氢化氢、二甲基硫二甲基硫及及氮化物氮化物 人为物质人为物质：工业化后，燃料之大量使用，燃烧过程工业化后，燃料之大量使用，燃烧过程中产生中产生CO、HC、SO2、NOXNOX及悬浮及

8、悬浮固体物固体物，排放至大气环境中，经光化学，排放至大气环境中，经光化学反应生成反应生成硫酸、硝酸硫酸、硝酸等酸性物质等酸性物质 想想看：酸雨的污染来源有哪些？现在，人为的现在，人为的污染物质越来越多，污染物质越来越多，已成为主要的污染已成为主要的污染源。源。看右图，找出看右图，找出主要的污染物质，主要的污染物质，看看他们的看看他们的来源来源和和怎样怎样形成形成酸雨的。酸雨的。SO2HCLNOXH2SO4HNO3NO3二氧化硫（SO2）来源：二氧化硫主要来源是燃烧燃料，发电厂烧煤或石油时会来源：二氧化硫主要来源是燃烧燃料，发电厂烧煤或石油时会 排出，炼油厂、炼钢厂、硫酸工厂等在生产程序中也会排

9、出，炼油厂、炼钢厂、硫酸工厂等在生产程序中也会 排放不少该种气体。排放不少该种气体。形成过程：形成过程：SOSO2 2会在空气中被氧化成硫酸根会在空气中被氧化成硫酸根。首先，二氧化硫首先，二氧化硫与氧产生反应，造成与氧产生反应，造成三氧化硫三氧化硫。其过程非常复杂，有时还会涉。其过程非常复杂，有时还会涉及碳氢化合物及锰、铜、铁等金属离子。若有水蒸气存在时，及碳氢化合物及锰、铜、铁等金属离子。若有水蒸气存在时，三氧化硫会溶在水蒸气中，形成三氧化硫会溶在水蒸气中，形成硫酸硫酸，在空气中凝结成水点。，在空气中凝结成水点。或者，在空中被雨水溶解，或者，在空中被雨水溶解，成为雨水中的硫酸根。成为雨水中的

10、硫酸根。2SO2+O2 2 SO3 SO2+O2+O+M SO3+M SO2+O2+OH+M HOSO2+O2+M SO2+O2+HO2 SO3+OH-SO3+H2O H2SO4 SO2+O2+H2O SO32-+2 H+(M指催化剂)氮氧化物（NOx）氮氧化物（NOx）是高温燃烧下的产物，来源也跟二氧化硫相似，在燃烧燃料时被排出，另外，交通工具如汽车的废气中也含有大量的氮氧化物。形成：NO可与空气中之O2或O2及金属催化物发生化学反应，形成NO2、无机 性硝酸盐或过氧硝酸乙醯脂(PAN)等物质。NO2可被微粒表面吸收，转变为无机性硝酸盐或硝酸，硝酸再与氨(NH3)反应生成硝酸铵(NH4NO3

11、)而得;或经由水滴之直接吸收，将溶解之NO2转变为NO3-。来源：氯化氢（HCl）源自盐酸工厂、焚化炉等的废气、汽油车的排气等。氯化氢（HCl）三三、酸雨的危害、酸雨的危害 1 1、酸雨使土壤肥力减退、农业减产、酸雨使土壤肥力减退、农业减产 酸雨可导致土壤酸化，加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫脊化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产。在酸雨地区，土壤承受大部分酸性雨水。当酸雨输在酸雨地区，土壤承受大部分酸性雨水。当酸雨输入超过土壤缓冲能力时，土壤呈现酸化。随着酸化的入超过土壤缓冲能力时，土壤呈现酸化。随着酸化的发展，土壤中钾、钙、镁、铵等营养物质逐渐被淋

12、失、发展，土壤中钾、钙、镁、铵等营养物质逐渐被淋失、土壤变得贫瘠化，同时，酸化使土壤中的铝铁等金属土壤变得贫瘠化，同时，酸化使土壤中的铝铁等金属元素的活性增加，进而对植物产生毒害。元素的活性增加，进而对植物产生毒害。土壤酸化土壤酸化 n n酸雨对土壤环境的污染，首先是酸化土壤，酸雨对土壤环境的污染，首先是酸化土壤，其具体过程大致是，酸雨中的氢离子与土其具体过程大致是，酸雨中的氢离子与土壤胶体表面上吸附的盐基性离子进行交换壤胶体表面上吸附的盐基性离子进行交换反应而被吸附于土粒表面，被交换下来的反应而被吸附于土粒表面，被交换下来的盐基性离子随渗漏水淋失。土粒表面的氢盐基性离子随渗漏水淋失。土粒表面

13、的氢离子又自发地与矿物晶格表面的铝迅速反离子又自发地与矿物晶格表面的铝迅速反应，转化成交换性铝。这就是土壤酸化的应，转化成交换性铝。这就是土壤酸化的实质。实质。土壤酸化土壤酸化n n并不是所有的土壤都容易酸化。土壤的并不是所有的土壤都容易酸化。土壤的并不是所有的土壤都容易酸化。土壤的并不是所有的土壤都容易酸化。土壤的缓冲能力缓冲能力缓冲能力缓冲能力取决于土壤的无机物含量、组分、结构、取决于土壤的无机物含量、组分、结构、取决于土壤的无机物含量、组分、结构、取决于土壤的无机物含量、组分、结构、pHpH值、值、值、值、碱的饱和状态、含盐量以及土壤的渗透力等。由碱的饱和状态、含盐量以及土壤的渗透力等。

14、由碱的饱和状态、含盐量以及土壤的渗透力等。由碱的饱和状态、含盐量以及土壤的渗透力等。由沉积岩形成的土壤缓冲能力很强，尤其是含碳酸沉积岩形成的土壤缓冲能力很强，尤其是含碳酸沉积岩形成的土壤缓冲能力很强，尤其是含碳酸沉积岩形成的土壤缓冲能力很强，尤其是含碳酸盐高的土壤，而由水晶矿花岗岩、石英等形成的盐高的土壤，而由水晶矿花岗岩、石英等形成的盐高的土壤，而由水晶矿花岗岩、石英等形成的盐高的土壤，而由水晶矿花岗岩、石英等形成的土壤，则缓冲能力很弱；酸性较强的黄红壤、红土壤，则缓冲能力很弱；酸性较强的黄红壤、红土壤，则缓冲能力很弱；酸性较强的黄红壤、红土壤，则缓冲能力很弱；酸性较强的黄红壤、红壤的缓冲能

15、力较弱，而近中性的水稻土的缓冲能壤的缓冲能力较弱，而近中性的水稻土的缓冲能壤的缓冲能力较弱，而近中性的水稻土的缓冲能壤的缓冲能力较弱，而近中性的水稻土的缓冲能力则相对较强。因此，强酸性土壤受酸雨酸化的力则相对较强。因此，强酸性土壤受酸雨酸化的力则相对较强。因此，强酸性土壤受酸雨酸化的力则相对较强。因此，强酸性土壤受酸雨酸化的影响程度大于微酸性和近中性土壤。影响程度大于微酸性和近中性土壤。影响程度大于微酸性和近中性土壤。影响程度大于微酸性和近中性土壤。降低土壤酶活性n n在酸雨淋洗时间短、雨量在酸雨淋洗时间短、雨量不大（不大（1000mm3.5pH3.5）的情况）的情况下，土壤中微生物代谢活下，

16、土壤中微生物代谢活性虽然有所降低，土壤酶性虽然有所降低，土壤酶活大多无显著变化；但当活大多无显著变化；但当酸雨淋溶量较大酸雨淋溶量较大（2000mm2000mm）酸度较高）酸度较高（pH3.5pH3.5）时，随着土）时，随着土壤酸化加剧和微生物活性壤酸化加剧和微生物活性持续降低，土壤酶活随降持续降低，土壤酶活随降雨酸度增加而降低，抑制雨酸度增加而降低，抑制效应明显。效应明显。n n 2、酸雨使森林衰退、酸雨使森林衰退 酸雨可造成植物的叶面损伤和坏死，早落叶，林木生长不良，以致单株死亡。土壤肥力降低，产量下降，造成大面积森林衰退。重庆南山风景区约三万亩马尾松发育不良，虫害频繁；万州有华山松97万

17、亩，其中60万亩受到不同程度伤害；而奉节县有九万亩华山松，90%枯死。四川名胜峨眉山近十年来，冷杉林成片死亡。3 3、酸雨损坏建筑、酸雨损坏建筑 酸雨能使表面硬化的水泥等非金属建筑材料溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而建筑物损坏。科学家曾收集许多被酸雨毁害的石灰石和大理石建筑材料,分析发现该样品的碳酸盐的颗粒中总是嵌入硫酸钙晶体,硫从哪里来?认定与酸雨有关。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)。重庆市1956年建成的重庆体育馆水泥栏杆,由于酸雨腐蚀,石子外露,深达1 厘米之多,按时间估计,平均每年侵蚀0.4 毫米,十分惊人。许多电视铁塔或桥梁即使用高级

18、防护漆刷好几层，但在酸雨侵蚀下不出35年就会出现斑驳锈块，架空输电的金属器件寿命也大为缩短。酸化的地下水还腐蚀自来水管。酸化的地下水还腐蚀自来水管。瑞典南部马克郡的西里那村，有一户人家三个孩子的头发都从金黄色变成了绿色。这就是使马克郡出名的“绿头发”事件。原因是他们把井中的汲水管由锌管换成了铜管，而pH小于5.6的水对铜有较强的腐蚀性，产生铜绿。所以这户人家的浴室和洗漱台都已被染成铜绿色。这种溶有铜或锌离子的水还能使婴幼儿发生原因不明的腹泻。马克郡的幼儿园发生过的集体“食物中毒”也是这个原因(大约半数的瑞典人都是把地下水作为饮用水源的)。英国的兰克夏，水龙头里曾放出含有因水管腐蚀而造成大量铁锈

19、的浊水。酸雨甚至使输水管道因腐蚀而破裂。1985年圣诞节前4天，英国约克夏直径1米的输水管破裂，备用的也都不能使用，使20万人一度处于断水的恐慌之中。酸雨使桥梁以更快的速度被腐蝕，不僅造成了经济负担上的酸雨使桥梁以更快的速度被腐蝕，不僅造成了经济负担上的问题，而且也对一般大众的安全产生危险。问题，而且也对一般大众的安全产生危险。1967年俄亥俄河上的桥倒塌，造成46人死亡。原因为何？由于酸雨的腐蝕。1967年12月15日，美国俄亥俄河上的银桥边排满了等待过桥的人。这正是圣诞节的采购高峰期，很多人手里拎着大包小包，正在往家赶。下午5点，正值下班高峰期。圣诞购物和下班回家的人们挤满了这座桥。谁也没

20、有想到，悲剧就在这时发生了。坍塌的速度是惊人的短短一分钟之内，银桥就彻底倒塌了。汽车、货车、卡车和上面的人一起坠入了俄亥俄河冰冷的河水中。银桥倒塌事件直接导致50余辆汽车坠入俄亥俄河中，46人丧生，其中两具尸体始终没能找到。4 4、酸雨损坏文物、酸雨损坏文物 酸雨能使文物面目皆非，碑林、石刻大都由石灰岩雕成，遇到酸雨立即起化学反应，酸碱中和，即被腐蚀 南方某地属于酸雨区南方某地属于酸雨区,有一块五百年历史的大理石碑有一块五百年历史的大理石碑,50,50年前字年前字迹尚清晰迹尚清晰,现在已一片模糊现在已一片模糊,这说明此事与近这说明此事与近4040至至5050年间的酸雨现年间的酸雨现象有关象有关

21、我国的乐山大佛、大足石刻受酸雨损害的程度也相当严重。我国的乐山大佛、大足石刻受酸雨损害的程度也相当严重。大理石含钙特多，因此最怕酸雨侵蚀。大理石含钙特多，因此最怕酸雨侵蚀。例如，有两座高例如，有两座高157157米尖塔的著名德国科隆大教堂，石壁表面米尖塔的著名德国科隆大教堂，石壁表面已腐蚀得凹凸不平，已腐蚀得凹凸不平，“酸筋酸筋”累累。累累。我国北京国子监街孔庙内的我国北京国子监街孔庙内的“进士题名碑林进士题名碑林”(共共198198块块)距今距今已有已有700700年历史，上面共刻了元、明、清三代年历史，上面共刻了元、明、清三代5162451624名中第进士的名中第进士的姓名、籍贯和名次，是

22、研究中国古代科举考试制度的珍贵实物资姓名、籍贯和名次，是研究中国古代科举考试制度的珍贵实物资料，已被列为国家级文物重点保护单位。近年来，许多石碑表面料，已被列为国家级文物重点保护单位。近年来，许多石碑表面因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象，具有珍贵历史价值因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象，具有珍贵历史价值的石碑已变得面目皆非。的石碑已变得面目皆非。5 5、酸雨危害人体健康、酸雨危害人体健康 6 6 6 6、酸雨造成了新的国际环境问题和争端、酸雨造成了新的国际环境问题和争端、酸雨造成了新的国际环境问题和争端、酸雨造成了新的国际环境问题和争端酸雨问题长期以来一直是美加关系的焦点之一。加拿

23、大声称其湖泊酸雨问题长期以来一直是美加关系的焦点之一。加拿大声称其湖泊,溪流以溪流以及森林的酸性物质有及森林的酸性物质有50%50%来自美国中西部的发电厂。这些厂排放的二氧化硫以来自美国中西部的发电厂。这些厂排放的二氧化硫以及氮氧化物在空气中转变成酸性物质，向北飘荡及氮氧化物在空气中转变成酸性物质，向北飘荡,随雨雪降落到加拿大。随雨雪降落到加拿大。7070年代以来，加拿大一再要求美国强化排烟控制。年代以来，加拿大一再要求美国强化排烟控制。19801980年，美加两国年，美加两国达成合作意向达成合作意向,但美国认为一年需要花费五十至七十亿美元但美国认为一年需要花费五十至七十亿美元,因而以因而以“

24、努力削努力削减，但建议的时间尚早减，但建议的时间尚早”为辞而未予以行动。为辞而未予以行动。19871987年，美国同意在五年内投资年，美国同意在五年内投资5050亿美元开发使燃煤造成的大器污染亿美元开发使燃煤造成的大器污染物质减半的方法。但物质减半的方法。但19881988年年1 1月月,美国前总统里根只确认投资美国前总统里根只确认投资1717亿美元亿美元,这招致这招致加拿大的抗议。据估计加拿大的抗议。据估计,在这个时期，美国每年越境输入加拿大的二氧化硫为在这个时期，美国每年越境输入加拿大的二氧化硫为320320万吨，而从加拿大进入美国为万吨，而从加拿大进入美国为120120万吨左右。所以加拿

25、大始终力促美国减万吨左右。所以加拿大始终力促美国减少排放量。少排放量。人体耐酸能力高于耐碱能力，但眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,这是酸雨对人体健康的直接影响。7 7、酸雨的其它危害、酸雨的其它危害（1）北极也有酸雨：80年代,挪威科学家在北极圈内大面积地区都测到酸雨(酸雪)，是前苏联南部工业区排放的大气酸性物质,随气流,飘移几千公里到北极。酸雨不但没有国界，也没有洲界。（2）中国南极长城站测到酸雨：我国南极长城站1998年4月曾先后8次观测到酸雨，其中最低pH值只有4.45。长城站的铁质房屋和塔台被锈蚀得成层剥落，有的不

26、得不进行更新。为了减缓腐蚀，每年要刷2-3次油漆。当刮西北风时,来自南美洲和亚太地区的大气污染物将吹到中国南极站所处的南极半岛,遇到降水,形成酸雨。这说明:南极也不是“净土”。（3）从酸雨到毒雪：90年代科学家又在冰雪世界的南极和北极收集到了含有有毒农药成份的“毒雪”。“毒雪”形成与酸雨或酸雪形成过程极为相似。也是人类活动，使用人造的农药到田间,杀虫增产，但农药却进入了环境；也是通过大气远程传输；也是在高空中，污染物被雨雪冲刷；也是最终降落地面,危害人类。四、如何防治酸雨？要防治酸雨的污染，要防治酸雨的污染，最根本的途径最根本的途径是减少人为的污染是减少人为的污染物排放。物排放。人为排放的二氧

27、化硫主要是由于燃烧高硫煤造成的，人为排放的二氧化硫主要是由于燃烧高硫煤造成的，因此，研究煤炭中硫资源的综合开发与利用，是防治酸因此，研究煤炭中硫资源的综合开发与利用，是防治酸雨的雨的有效途径有效途径。具体做法：是大力进行煤炭洗选加工，综合开发煤、是大力进行煤炭洗选加工，综合开发煤、硫资源。对于高硫煤和低硫煤实行分产分运合理使用。硫资源。对于高硫煤和低硫煤实行分产分运合理使用。在煤炭燃烧过程中，采取排烟在煤炭燃烧过程中，采取排烟脱硫脱硫技术，技术，回收回收二氧化硫，二氧化硫，生产硫酸；发展脱硫煤、成型煤供民用；有计划地进行生产硫酸；发展脱硫煤、成型煤供民用；有计划地进行城市煤气化等。城市煤气化等。降低车辆排放、减少车辆数量降低车辆排放、减少车辆数量尝试设计实验方案n n验证温室气体对热量的吸收性能（二氧化碳、甲烷等）n n测量本地区降雨的酸碱度（时间、地点、）（参照化学或生物的实验报告册中的活动与探究进行实验设计）