环境地球化学中科院酸雨.ppt

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1、Acid rain,Both natural and anthropogenic processes cause acidification of precipitation.Natural:CO2 H2CO3(carbonic acid);acids from volcanoes(H2S mostly)Anthropogenic:Oxides of N and S are by-products(nitric and vitriol acid),IN-Press/dpa,自1950s以来，北美东部大面积发现酸雨沉降以来，东欧和中国也出现了非常严重的酸雨。酸雨正在侵蚀森林、湖泊和建筑物，特别是

2、水生生物、野生动植物和碳酸盐为主体的建筑物正在受到来自天上的危害。,北美,欧洲,中国,跨越前捷克斯洛伐克、前东德和波兰的国境地带(俗称黑三角)因遭受酸雨的集中攻击，生态系统遭到了全面的破坏。受害面积高达几千平方公里,1、东欧酸雨重灾区,欧洲,一、世界酸雨概况,库尔考偌谢国家公园“森林墓地”,1980年前后，是多年来少见的寒冬季节，一到春季，树木突然衰弱，从来也没有的木蠹(du)也大量出现。森林象防火林带一样（90）纷纷枯死。酸冲击(acid shock).在受到寒流、热浪、雨水不足、大雪等异常气象的冲击下，被酸雨一点一点侵蚀的树木突然开始枯萎的现象。,在受害的树种中，最严重的是针叶树，因为针叶

3、树属于“裸子植物”，由于胚珠“受精后变成种子的部分”是裸露的，因而针叶林的种子容易受到酸雨的侵害。,在冬季，酸性物质蓄积在积雪中，到了春季，积雪融化，水就流入河、池塘中，水在pH3.23.5，鱼和昆虫销声匿迹。在森林枯死的遗址中，微生物减少了1/10，游离的Al离子等有害金属增加，虽然用石灰中和，但大部分地区不起作用，土壤性质改变，已经很难种植任何植物了。同正常的土壤相比，遭受酸雨侵蚀的森林土壤因中和酸性而消耗的镁或钙离子减少了6.87.5倍，相反，铝离子则增加了32倍。铝是两性元素，在偏酸或偏碱的水体中，AL的溶解度都会增加，当土壤pH4.2时，土壤中可溶性Al3+大量增加。这种Al3+转化

4、形成Al(OH)3和不溶性的偏铝酸盐胶体，它们会堵塞植物根部传输管道，影响植物的吸收作用，进而阻碍其生长。Al还会影响植物体对Ca的吸收。,铝对水生生物的影响主要表现在Al对鱼腮生理功能和水生生物的幼体繁殖的影响。此外，单体Al自由态Al3+离子或Al(H2O)63+和聚合Al对单细胞的绿藻均有毒害。人体在通常条件下，不主动储存Al，Al在积累对人体的危害为：神经系统神经细胞内过量存在的Al会造成纤维缠结和形成淀粉蛋白沉淀，引发早老性痴呆、帕金森症等肾功能失调Al取代骨骼中的Ca，导致骨骼和肌肉变形，骨质疏松等引发血液及心血管疾病等,前东德埃尔茨山附近有大量煤矿，是前捷克斯洛伐克60能源的最大

5、褐煤产地，这一带中心城市是莫斯特。,褐煤含硫量高达15,燃烧不仅释放出大量的硫氧化物，还有大量的煤烟和重金属。这一带人平均寿命比全国少57岁，婴幼儿死亡率高达20。,前东德是东欧国家中工业化进程最快地区，是世界上最大的褐煤生产地，一年生产3亿吨。多数燃煤工厂设备陈旧、无净化设备或运行不良，靠近波兰国境的包科斯贝鲁库火力发电厂一年就排放多达50万吨的硫氧化物。前东德最大的化学工业区是比塔菲尔德，1990年被打上了“世界上污染最严重的城市”的印记，是人造卫星上看不见的“虚幻城市”。市内烟囱林立，硫氧化物和悬浮粉尘是全国浓度的15倍之多，50的人都有健康问题，人均寿命，女的少8岁，男的少5岁。199

6、1年前孩子们不知道雪应该是白的。,比塔菲尔德市内75的森林死亡，在郊外的树林，枯亡的树枝伸向天空；水中重金属超过了欧洲共同体饮水标准的几倍到几十倍。除工厂外，汽车的污染也 是元凶之一。,污染从黑三角地区跨越波兰西部，经过东面的罗马尼亚，延伸到前苏联的乌克兰黑海北岸一带。在这个“污染带”里倾盆而下的硫氧化物、粉尘、雨雪等的酸度都比西欧高得多。,据联合国欧洲经济委员会1988年统计，前捷克斯洛伐克的森林受害率高达71，波兰为49。60年代以前，英国作为“欧洲最严重的大气污染国家”而受到指责。而今，黑三角地区成了各国非难的目标，大部分污染的大气通过风向吹到前苏联，一部分漂移到瑞典等国的斯堪的纳维亚半

7、岛，或通过前西德和法国飘至英国。,克拉科夫是这个地区的行政中心，1945年平均日照为5小时，1980S减少至3小时以下，浓厚的烟雾包围着城市，老弱病人呼吸困难，叫苦连天，一个接一个地倒下。硫氧化物浓度平均为0.035ppm，超出环境标准10倍。在下风向直接承受污染物的地区，监测出年降尘量为1公斤/米2，土壤中Cd超出16倍，铅超出44倍。,波兰西伦斯库地区是波兰污染最严重的地区，该地区有16家炼钢厂、68家煤矿、30个化工厂等、近3000个工厂和矿山集中在这一窄小的地区，这里生产波兰98的褐煤、52的钢铁、32的电力、100的锌和铅，同时生产60的工业固体废物和40的硫氧化物。该地区面积不到波

8、兰的2，却居住着10的人口。,铁路时速只有40公里/小时,铁路因酸雨腐蚀十分危险，从克拉科夫到卡托维亚火车仅能在时速40公里以下行驶。同全国相比，这个地区的癌症患者多30，呼吸道疾病多47，循环器官疾病多15，每月都有23名身体异常的孩子出生，50的儿童都有疾病，60的14岁孩子必需接受医生治疗，35的儿童发现有铅中毒症状，全波兰婴幼儿死亡率为18？，而在西伦斯库地区为50？。,匈牙利也是东欧污染严重的国家之一，1989年匈牙利环境部的环境白皮书公布的数据表明，一年里，排放的煤尘达80万吨，氮氧化物达30万吨，硫氧化物达130万吨，其中40来自工厂，35来自汽车，20来自取暖设备。197019

9、90年，哮喘发病率增加了23倍，肺癌增加了1倍。全国酸雨的pH值平均为4.6。,前苏联是世界上最大的硫氧化物排放国，自产2500万吨/年，从东欧飘来的硫氧化物达500万吨。酸雨发生地最大的是科拉半岛，而且，以乌克兰东部、黑海北部一带的顿巴斯煤矿为中心的工业地区，生产着前苏联的1/3褐煤，50的铁矿石，其污染程度可与西伦库斯地区匹敌。1984年真理报刊登了一幅孩子们带着防毒面具往返于幼儿园的照片。有报道说，4000万公顷的农田因酸雨侵害减产15以上，环境委员会主任尼古拉伊沃连采夫说“环境危机已不是以几年为单位，而是变成了以几天甚至几小时为尺度的问题了”。,1）英国开始出现的酸雨1984年2月20

10、日，苏格兰东北部的库朗皮安山脉中的凯安高姆山，降了一场黑色的雪，估计当天夜里有20吨的黑色煤尘覆盖了这一带约200Km2.调查结果表明，这是来自约克夏的12座火力发电厂的烟囱排放出来的煤烟横跨英国飘过来的。早在17世纪，英国就出现了大范围大气污染。1772年伦敦周围庭园的水果树不结果子，连树叶也纷纷凋零。生长发育中的孩子有半数在2岁以下就夭折了。,2、酸雨百年史,在18世纪，以英国鲁布朗法城市为中心的烧碱工业蓬勃兴起以后，大气污染变成了酸雨问题。以食盐和硫酸反应制造烧碱的工艺产生了盐酸，工厂附近成了酸雨降落的地区，带有树叶的树木一棵也看不见。,1862年罗伯特安加思史密斯被任命为环境公害监督官

11、,1872年史密斯首先使用了“酸雨”这个词，并提出了酸雨远距离输送的问题。,2）伦敦烟雾1873年、1880年、1882年、1891年伦敦连续出现了严重的烟雾，1880年的烟雾造成了1200人死亡，这是到1952年的烟雾为止的最糟糕的一次记录。烟雾(Smoke烟和fog雾的合成词)发生天数，19世纪40年代为20天，19世纪90年代为70天。19世纪后半叶伦敦每年降落的煤尘76000吨，相当于270吨/km2。,1952年12月5日夜里开始，伦敦上空被烟雾淹没，即使是白天，天也是灰蒙蒙的，6日交通陷入混乱，7日道路上，汽车无法行驶，泰晤士河上的船只无法航行，市中心的能见度在5米以下，剧院里演出

12、被迫停止，医院患者爆满，死亡人数不断增加。到了9日，烟雾进一步向市中心周围的30公里以外扩散，傍晚起风了，烟雾散开后，又下其了pH1.41.9的酸雨，几个月后4000人死亡。,1956年英国实施了大气净化法。当该法后来又成了被批评的对象。该法控制的目标是眼睛能看到的煤尘，而硫氧化物等气体污染物均未被列入控制对象，因此，酸雨成因的物质的排放仍在继续。而且，为了响应附近居民的抗议，发电厂均设置了高烟囱，这被认为是20世纪60年代加速北欧酸雨的原因之一（长途输送的结果）。20世纪70年代以后，北海油田廉价的石油和天然气代替了燃煤，伦敦空气质量才开始得到了改善。,在伦敦烟雾发生期间，世界范围内也发生了

13、多次大气污染事件。如1930年的比利时最大工业地区发生的“马斯河谷烟雾事件”炼钢厂、玻璃厂等的排烟由于逆温层而滞留，引起63人死亡；1948年美国宾夕法尼亚的工业区匹茨堡的郊外多偌拉，也因持续6天的烟雾，有近600人身体异常，20人死亡；1950年，在面临墨西哥湾的墨西哥包萨利卡，天然气中的硫化氢回收装置发生故障，硫化氢气体泄漏到周围，造成了居民320人住院，22人死亡的事件。,3）飘来的乌云,烟雾在英国并不停留，而随风向东漂移到欧州大陆，乌云首先出现在挪威上空。30年后，即1911年，在挪威南部，鲑鱼首先在科比那河大量死亡，2年后的曼达尔河死鱼事件再度出现。,70年代以后，捕鱼量几乎一瞬间就

14、变成了0,20世纪50年代以后，在部分山区的湖泊里，鱼也开始消失，19781983年期间，南部湖泊的鳟鱼捕捞量减少了30，河鱼予鱼也减少了12，到了本世纪，67的湖泊里，棕色鳟鱼濒于灭绝。现在，总面积达13000平方公里的1700个湖泊实际上已经没有鱼了。,鱼类减少地区鱼类灭绝地区,挪威的鱼类栖息地的变化,鱼血中钠离子异常地少，这是酸雨中毒的典型症状，原因是鱼腮被酸性侵蚀，鱼不能正常地从水中吸收盐分，因而无法维持体内的钠浓度。湖泊的酸雨污染初期征兆是，可以钓到从未见到的大鱼，这是因为一部分抵抗不了酸性而死去的鱼苗成了强壮成鱼增加的饵料的缘故。而且，酸雨中的硝酸盐起到了肥料的作用，促进了水生植物

15、等鱼饵的增殖，导致了鱼的大型化。,1940年至1950年，在瑞典南部的农村地区也发生了异常，即使不施肥，作物也长得很好。无论在湖泊或河流都能钓到大家伙，当地农民以为是上天的恩赐。不久，鱼开始从湖泊里消失了。酸雨监测的结果表明，它是从1001000公里的远处输送过来的硫氧化物和氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应而变成硫酸和硝酸，或作为粉尘，或溶于雨、雪而一起降落的。国际社会开始认识酸雨的危害，是从1972年的斯德哥尔摩联合国人类环境会议。,4）受到追查的原因,3、死亡的北欧湖泊,斯堪的纳维亚半岛南部,1）死湖假如把东欧作为欧州最大的酸雨发生地，那么，最大的“牺牲者”就是北欧各国。特别是，从瑞典

16、到挪威的斯堪的钠维亚半岛南部在地理上，时间上受到酸雨侵害最多的地区之一。,为了中和酸性，人们从空中往湖中撒石灰,1985年瑞典环境部对湖泊进行调查，湖面超过1公顷的约85000个湖泊中，15000个湖泊酸化，4500个湖中，鱼已灭绝，1800个湖水生昆虫等生物全都灭绝，正在变成“死湖”,农田土壤的pH为6.06.5属正常值，5.5以下的酸性土壤却在急速扩大，原因是，氨肥和氮肥引起的酸化为1550，酸雨引起的酸化为1020。土壤酸化的结果，在死堪的纳维亚半岛南部各地出现了作物衰弱和收成下降的问题。,2）绿头发在瑞典马克郡黑西纳村，由于酸雨浸入地下，污染了地下水，井水也在酸化，当pH5.5时，井水

17、腐蚀了铜制水管，铜被溶出，用铜离子含量高的水洗涤头发，头发变成了“绿发”。此外，马克郡幼儿园曾发生过集体“中毒事件”不明的腹泻。原因是酸性水溶解了铜制或锌制水管，使水中铜和锌离子增加造成的。在英国水管因酸雨腐蚀破裂，铁质水管中放出来的水是含有铁锈的浊水。,在瑞典估计有200万人在饮用被酸雨污染过的水,pH 7 6 5 pH 6 5 4,1979年,1960年,1950年,1970年,12,500B.C,盖尔萨雍湖湖水pH变化图,3）湖泊铭刻的历史,盖尔萨湖周围为针叶林。1950年前受火山的硫氧化物影响，pH值有过很小的变化，当均在67之间。但1980年后，从欧洲各国着手限制硫氧化物之后到199

18、0年左右为止，欧洲的硫氧化物沉降量减少了20，而另一方面，以汽车为主要排放源的氮氧化物增加了，降雨酸度也在增加。,1783年，冰岛拉基火山喷发，造成硫氧化物增加,18世纪后半叶到19世纪前半叶，以英国为首的欧洲各国进入产业革命时期，煤炭大量消耗，硫氧化物排放增加，19世纪后半叶石油燃烧排放的氮氧化物增加，pH持续下降，在上世纪，大气酸性恶化了2倍,在同一地区，森林内的土壤同湖面比，森林方面的酸性物质要远远要小于湖面，这是绿叶吸收的缘故。然而，正因如此，森林直接承受了酸雨的影响。沉降物中含有相当多的重金属，在过去的60年间，土壤酸度增强了60倍以上，由于土壤的酸化，原来已经成为稳定的重金属Al、

19、Cd、Hg、Pb等开始活化。,1988年410月，北海沿岸的10个国家有18000头之多的海豹突然死去。此后第二年调查的结果表明，莱茵河、泰晤士河、埃鲁拜河等大河的河口地区和北海海底，堆积着大量的氮和磷的化合物，引起赤湖的水生植物和藻类大量繁殖，异常发生的藻类等覆盖了海底，使海豹陷入了饵料不足，藻类腐烂引起缺氧，打乱了海洋的生态系统，使海豹免疫力下降，病毒性疾病流行。大量繁殖的水生植物，如果缺失钴就不能合成维生素B12。酸雨侵蚀导致土壤中的重金属流失，钴迁移到海里，再加上氮和磷增加，水生植物爆发性地增殖，引发了赤潮。,4）北海发生的赤潮,令人震惊的是，从腐烂的藻类流出来的硫化甲醇被释放到大气中

20、，能够被氧化成酸雨的成因物质硫氧化物，如果估算一下其重量，在倾注到全欧洲的酸雨中，有25源于北海。这表明，酸雨与海洋的关系必须加以考虑。世界上最早出现酸雨危害的是挪威，其南部面临刮过欧洲工业地区的风道，北部的污染大气由俄罗斯冶炼厂飘来，由于靠近海岸的斯堪的纳维亚山脉的阻断，酸性物质一起倾注到挪威的海岸地带，这其中本国产的只有1020。酸性湖泊中氮氧化物和钴的浓度都上升了。,4、蔓延到整个欧洲的酸雨,德国黑森林,黑茨山地处前西德的鲁尔地区和前东德的拉伊普乞黑工业区的正中间，无论风从东还是从西刮来，污染大气都正对着黑茨山脉。,葱绿的森林,裸露的土地,酸雨正在降临整个欧洲，23个国家4964万公顷的

21、森林受害，整个欧洲受害面积达35，也就是说，每3棵树就有1棵以上衰弱枯死。,1702年建造的维斯敏斯特城墙的石像，右边图像摄于1908年，左边摄于近期(据瑞典环境部),蔓延整个美国的酸雨危害,5、北美,佛罗里达州,南卡罗莱纳州,北卡罗莱纳州,佐治亚洲,亚拉巴马州,路易斯安娜州,田纳西州,肯塔基州,弗吉尼亚州,新泽西州,宾夕法尼亚州,俄亥俄州,印第安那州,伊利偌伊州,密西西比州,纽约州,缅因州,新罕布什尔州,阿蒂伦达克山岳公园,阿蒂伦达克山岳公园位于保护得非常好的一个国家自然保护区内，由于酸雨，保护区内的科尔敦湖里的植物、浮游生物和水藻已全部灭绝。周围的森林已成了“白骨”山了，占公园面积60以上

22、的森林，有40已受到严重损害，正在枯死。30年代，湖水pH5的数据为4 70年代，湖水pH5的数据为51，其中90的湖里，鱼类完全匿迹。,北美的酸雨状况阴影处为河流湖泊酸化地区,在加拿大蔓延的“酸死”尽管酸雨的严重性频繁地从欧洲传来，受害报道也从美国开始传来，但加拿大人对酸雨的关心极其薄弱。直到1966年春，哈贝教授在位于安达略省中北部自然保护区里的一个拉姆斯丹湖中投放了4000尾虹鲑鱼鱼苗，到1967年和1968年，放流的鲑鱼连一尾也没发现，活着的吸盘鱼出现了畸形。为此，1969年1971年他们调查了150个湖，半数湖水pH5.5，其中33个湖pH4.5，到了“生态死亡”的边缘；湖岸上的降水

23、大部分pH4.0，湖岸的积雪pH3.3。1971年哈贝教授对异常事态的进展发出了警告。,人们接受了警告，1973年1975年往4个湖里投加了石灰。湖水酸度被改善了100倍，1976年人们期待着该湖复活，把2500尾霸丝鱼苗放流于此，但它们一年后全部死亡；虽然pH值改善了，但因湖水酸化溶出了大量的Al、Cu、Zn、Ni有害重金属，使鱼不能生存下去。据1988年安达略省政府报告，省内40的湖泊已酸化，30鱼类全部绝迹。,日本酸雨的年平均值分布图,6、亚洲,日本,5.0,4.5,5.5,5.0,4.5,5.5,中国西南地区1982年8月酸雨分布等值线图,瑞典,奥斯陆,挪威,加拿大,美国,北冰洋,格林

24、兰,赫尔辛基,芬兰,莫斯科,蒙切戈尔斯克,科拉半岛,尼凯利伦,巴,支海,拉普兰,斯瓦尔巴群岛,阿拉斯加州,80o,70o,60o,北冰洋及其周围的国家,北极尽管远离工业地区，可是一到春季，万里迢迢顺着吹向北极圈的风，污染物质随之输送，甚至有来自撒哈拉沙漠飘升起来的沙子。北极任何一处都显示，pH值为5.25.3的酸性。,7、北极,在遥远的刀耕火种的非洲难道也有酸雨？,8、非洲,1989年7月9日，纽约时报登载了题为在非洲热带雨林也监测到了高浓度的臭氧和酸雨的重要通讯，引起了哗然？在热带地区，由于焚烧热带雨林以开垦新的田地和牧场，或为引烧枯萎的草原使其快速成为家畜饲料的新芽而频繁地放火烧荒。自然的

25、喷火的火山事件近年来也在增加，在这时出现的高温条件下，氮氧化物当然会产生并发生酸雨。尼日利亚北部的热带草原地区，每年要野烧3000万公顷。此外，尼日利亚是非洲产油国，炼油厂排放的硫氧化物和氮氧化物自79年代以来迅速增加。酸雨中除常见的硫酸和硝酸外，还有甲酸和醋酸，以及臭氧。,pH是指数值，数值差1，酸性物质就有10倍之差。饱和碳酸的水中，pH为5.6，当pH小于此值时，就意味着水中还含有其他酸性物质，因此叫酸雨(acid rain)。,酸性物质的来源：1、自然来源，如火山喷发；海面产生二甲基硫化物，沿岸也产生硫化氢等硫化物，估计1.32亿吨/年。2）硝酸是由氮氧化物形成的，氮氧化物由于土壤中的

26、细菌和雷电作用被大量释放出来，其数量约6000万吨到4亿吨以上。,二、酸雨产生的原因,2、人为活动1）化石燃料的燃烧：原油中含有0.13%的硫，煤炭中最高时甚至含有百分之十几的硫。硫的最大排放源是发电厂和炼铁厂等大量使用矿物燃料的工厂，还有发展中国家家庭使用的煤炭、焦炭的烤炉和火炉。另外，在含有大量硫的铜、镍等矿石的冶炼厂，在冶炼过程中也排放出很多硫氧化物。,100万吨/年,200180160140120100806040200,1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000年,持续增长的世界硫氧化物排放量,人工源的排放量与自然界的排放量大致相同,2）作为污染物

27、的氮氧化物的大部分是在汽车引擎内燃时的高温下，由空气中的氮和氧相互反应形成的。矿物燃料燃烧也会生产大量的氮氧化物，因此，最大的污染源是工厂排烟和汽车尾气。3）目前，认为氮肥是氮氧化物成因物质的呼声越来越高，但实际情况还不太清楚。在用火烧地和树木燃烧时的高温下，氮氧化物也会形成。,6040200,能力,万千瓦,100,SO2,万吨,100,6040200,4030200,能力,能力,万千瓦,100,NOX,万吨,100,22201816,421,1970 75 80 85 90 年,1975 1980 1985 1990 年,1960 70 75 80 85 年,1965 70 75 80 85

28、 年,各国的排烟脱硫能力,各国的排烟脱硫能力,(除少数使用自产催化剂外，其余为日本产),美国,日本,前西德,荷兰,日本,奥地利,前西德,美国,美国,中国,加拿大,英国,前西德,日本,日本,英国,前西德,美国,不同国家硫氧化物年排放量,不同国家氮氧化物年排放量,估算值,1990年全国各地区SO2的年排放强度分布图,3、其他原因在自然状态下，海水溅入大气后，即使在大气中反应也能产生少量的盐酸；垃圾焚烧，尤其是含有大量氯乙烯的塑料制品可以产生大量的氯和氯化氢。此外，石油和煤炭也含有少量的氯，氟里昂分解也会产生氯等等若仅仅是这些硫、氮、氯的自然产生量是不会搅乱生态系统的平衡的，人工污染物的增加是酸雨产

29、生的元凶。,(10亿吨/年),原子力(5%),可再生能源(17%),石油(33%),天然气(18%),煤炭(27%),天然气石油煤炭,543210,1860 1885 1910 1935 1960 1985 年,工业革命后持续快速增长的世界矿物燃料消耗量图,另一方面，在自然界中也存在着中和酸性物质的碱性物质土壤中的氧化钙和氧化镁，黄土中的碳酸钙以及由微生物制造出来的氨等等。由汽车摩擦公路引起的扬尘也是碱性的，在充满汽车尾气的大城市之所以也会意外地降下酸性不强的雨，就是由于扬尘中和作用的结果。因此，一个地区，若碱性灰尘不多，雨水pH就低。,O3臭氧,HNO3,HO,NO2,O,HO2,H2SO4

30、,H2O2,硫酸粒子,O2,H2O,NO2,NO,(CO2),CO,O2,+SO2,O2,SO3,H2O,HO2,SO2,H2SO2,SO2 NONO2,酸雨,4、酸雨形成的机理,在太阳光的照射下，由平流层下降到对流层的臭氧，释放出活性非常高的氧原子。氧原子与水蒸气反应，形成活性很高的HO。,1、酸雨对森林的影响,直接原因：酸雨损害对许多植物叶子的毛孔和气孔，其光合作用和分泌作用受到了损害，而且，植物所必须的钙、镁等体内成分都被酸水从叶子和茎干夺去了，植物逐渐衰弱。针叶树除了裸露的种子受到侵害以外，常年叶子不落，酸损害会累积起来，因此，针叶树比宽叶树更易受伤害,三、酸雨的危害,酸雨对中国森林的

31、危害主要是在长江以南的省份。根据初步的调查统计，四川盆地受酸雨危害的森林面积最大，约为 28 万公顷，占有林地面积的32%,顶冷杉死亡40%;贵州受害森林面积约为14万公顷。我国峨嵋山金顶冷杉死亡40%，奉节县山区9万亩华山松林中90%已枯死，均与酸沉降有关。,间接原因：土壤变质。酸雨沉降后，土壤中的钙、镁、钠等离子会中和酸性物质，但中和掉的碱性离子得不到地表下层基质的及时补充，酸化就会加重，叶子变黄，是因为叶绿素核心的镁补给不足，致使叶绿素不能形成的缘故。土壤酸化后有害的Al、Cd、Hg、Pb等溶出。Al首先损害须根的尖端部位，细胞分裂基磷和钙的吸收受阻，植物无法获取养分。由于Al离子对土壤

32、质的动物和微生物也产生恶劣影响，所以有机物不能降解，植物的营养补给也被切断了。研究表明，在深10cm 的土壤内，因酸雨而溶出5ppm的Al离子，在日本西南平原区的赤黄壤中时间是13年，在关东地区的腐殖型黑牧土中为38年。,森林枯死的其他可能原因：“臭氧论”：臭氧有漂浮在平流层中“善”臭氧和存在于地表附近的“恶”臭氧两类。汽车尾气、化石燃料燃烧、提炼和储存过程中释放出的烃类物质，只要受到强烈的阳光照射，烃类物质同氮氧化物发生反应，就会生成臭氧。“氮过剩论”：氨的主要发源地是堆肥、家畜粪便等，撒于田地的堆肥发出的氨可以中和96的硫氧化物。氮氧化物变成硝酸盐以及氨与硫氧化物反应生成硫酸铵，它们尽管能

33、促进植物生长，但这些物质一旦过剩，植物对其他的营养物质成分的吸收就不足，呈营养不良状态。氨在土壤中有再次释放出酸的问题。“紧张论”复合因素论：由于酸化和氮过多等引起的土壤变化、长期反复植树造林引起的土壤贫瘠、干旱和寒流等气象异常、甚至病虫害等原因的复合作用，才是引起森林大量的枯死的原因。,2.酸雨对农作物产量的影响 试验结果表明，酸雨对农作物产量的影响,不同作物反映不一。,模拟酸雨对农作物产量影响的基准值表,3.酸雨对土壤重金属元素的影响 一般说来，随着酸度（H+）增加，Cu、Cd、Cr、Ni、Fe、Pb等重金属淋溶程度增加，活性增大，交换态和水溶态比例明显增加，同时对生物毒性影响也增大。如反

34、应：Cd2+H2OCdOH+H+当H+浓度增加时抑制了反应向右进行，导致土壤中Cd2+浓度增加。,4.酸雨对土壤微生物的影响 微生物对C、N、O等元素的循环起着重要的作用，它们可把有机物质转换为植物可直接吸收的无机矿物。土壤酸化对微生物产生严重影响，导致细菌活性降低，数量减少而真菌数量增加。酸雨抑制了放线菌中具拮抗作用菌群的发育，还会影响根瘤菌和自身固氮菌的存活，从而影响植物生态系统的养分循环。,5、酸雨对河流的危害,水一旦被酸化，鱼就会因体内的盐分浓度下降而衰弱。其次，酸化溶出的Al、Cd和Hg有害离子的毒性，浮游生物由弱到强依次灭绝，鱼卵不能孵化，成鱼因腮受到侵害而不能呼吸。,四、影响酸雨

35、形成的因素,大气颗粒物 大气中颗粒物普遍处于较高的水平，其对酸雨的形成起着不可忽视的作用。大气颗粒物由不同粒径的粒子所组成，不同大小粒子的来源和性质都不尽相同，所具有的缓冲能力当然也不一样。由于随着粒径的减小，SO42-与Ca2+含量的比值增大，所以小粒径粒子的pH和缓冲能力都低于大粒子。,地理环境与气象条件 盆地地形以及低压天气系统往往不利于污染物的扩散，加剧了污染物的聚集；高压系统控制下的天气，地形开阔，风速较大则易于污染物扩散。如我国四川盆地，多山、静风的频率达73%，大气层结构稳定，不利于SO2的稀释扩散，在有降水过程时则会形成酸雨。气象条件对酸雨形成的影响具体表现在两个方面：在化学方

36、面影响前体物的转化速率；在大气物理方面影响有关物质的扩散、输送和沉降。,3.土壤的性质 我国的土壤，北方偏碱性pH78，南方偏酸性pH56。土壤的酸性是土壤中各种化学成份综合作用呈现的一种物化性质，它的等值线变化规律与土壤中碱性物质含量一致，而且酸雨区恰与土壤碱性物质低含量区、土壤的低PH值区重叠，这就表明土壤的酸碱性质是影响酸性降水形成的一个基本因素。,我国土壤pH等值线图,我国降水pH等值线图,我国土壤中钙含量(%)等值线图,土壤碱性物质低含量区,土壤的低pH值区,酸雨区,五、酸雨在我国的分布,我国是继欧洲、北美之后世界第三大重酸雨区。在80年代，我国酸雨主要还只发生在以重庆、贵阳和柳州为

37、代表的川、黔和两广地区，酸雨面积170万km2。到90年代中期，酸雨已发展到长江以南、青藏高原以东的广大地区，酸雨面积已扩大到270多万km2。,1995年我国酸雨分布图,酸雨率 某地区的酸雨率为一年之内该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为0%，最高值为100%。酸雨区 我国酸雨区特点是硫酸型，主要由燃煤排放的SO2造成。一个地区是否属于酸雨区主要是根据该区的年均降水pH值来判断。目前我国把酸雨区划分为五级标准：,年均降水pH值高于5.60,酸雨率是0-20%,为非酸雨区;pH值在之间,酸雨率是10-40%,为轻酸雨区;pH值在之间,酸雨率是30-60%,为中度酸雨区;pH值在之间,酸雨

38、率是50-80%,为较重酸雨区;pH值小于4.70,酸雨率是70-100%,为重酸雨区。,我国酸雨主要分布在长江以南,并以主要工业城市为中心形成了六大酸雨区，分别是：1）以重庆、贵阳为代表的西南酸雨区，是我国酸雨出现的高频区和严重地区，中心地区的pH年均值为4.3；2）以柳州、广州为代表的华南酸雨区3）以长沙和南昌为代表的华中酸雨区,5.0,4.5,5.5,5.0,4.5,5.5,4）以福州和厦门为代表的沿海酸雨区5）以杭州和温州为代表的沪杭酸雨区6）以青岛为中心的胶东半岛酸雨区 此外，北方的图门地区也经常发生酸雨污染。,广东省各主要城市酸雨情况,较重酸雨区,四、我国对酸雨污染的防治措施,两控

39、区 两控区：酸雨控制区和二氧化硫污染控制区 为了遏制酸雨和二氧化硫污染的发展，国家 环境保护局于1995年底组织开展了“两控区”划分，划分结果如图。,1995年我国酸雨分布,2004年我国酸雨分布,各国的大气环境标准,世界卫生组织的环境标准为4060微克/米3,微克/立方米,酸雨百害，却有一利联合国创建的国际气候变化委员会的专家们认为，酸雨或许能保护我们的地球免遭全球变暖。酸雨是因燃烧煤或石油而排放到空气中的硫酸盐微粒溶解于雨水而生成的。现在发现，大气中的硫酸盐微粒能非常有效地将太阳热量反射回宇宙空间。计算表明，在北半球含有硫酸盐微粒的大气层平均每平方米表明发射1瓦太阳热能，在燃烧矿物燃料时还会产生二氧化碳，而大气中的二氧化碳每平方米表面能吸收2.5瓦太阳能。故大气中的硫酸盐微粒使温室效应减弱一半。,此外，酸雨中的硫能中和沼泽地区的微生物所产生的沼气，从而有助于限制全球升温。沼泽地区的微生物是沼气的最大制造者，他们消耗泥沼中的氢和醋酸盐，放出沼气。全球升温将刺激微生物放出更多的沼气，但酸雨产生的硫却可将其抵消。如今，酸雨产生的硫将沼气减少了8，据估计，到2030年，这个数字将上升到15。,