一、班級
高一實驗一
二、小組成員
秦潤軒,王琪松,孫浩,謝毅夫
三、內容摘要
1.成因:酸雨的成因是一種複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。
2.危害:城市大氣汙染嚴重程度的改變了季節變化和晝夜變化的規律;.
此外,城市雲量增多的結果,使城區日照時數和太陽輻射量均有減少;.酸雨可導致土壤酸化;酸雨能使非金屬建築材料(混凝土、砂漿和灰砂磚)表面硬化水泥溶解,出現空洞和裂縫,導致強度降低,從而建築物損壞。
3.防治:原煤脫硫技術;優先使用低硫燃料;改進燃煤技術;對煤燃燒後形成的煙氣在排放到大氣中之前進行煙氣脫硫;開發新能源。
四、**目的
通過對酸雨的成因危害防治3方面**,關注城市密布區域的酸雨問題,感受酸雨危害的嚴重性,了解解決方法,樹立保護環境,人與自然和諧共存的意識。
五、研究方式
上網查資料(**:百度百科——酸雨);實地勘察
六、研究結果
概念 酸雨 (acid rain)是指ph值小於5.65的雨雪或其他形式的降水。雨水被大氣中存在的酸性氣體汙染。
酸雨主要是人為的向大氣中排放大量酸性物質造成的。我國的酸雨主要是因大量燃燒含硫量高的煤而形成的,多為硫酸雨,少為硝酸雨,此外,各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因。近年來,我國一些地區已經成為酸雨多發區,酸雨汙染的範圍和程度已經引起人們的密切關注。
什麼是酸? 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;小蘇打水有略澀的鹼性,而苛性鈉水就澀澀的,鹼味較大,苛性鈉是鹼,小蘇打雖顯鹼性但屬於鹽類。科學家發現酸味大小與水溶液中氫離子濃度有關;而鹼味與水溶液中羥基離子濃度有關;然後建立了乙個指標:
氫離子濃度對數的負值,叫ph。於是,純水(蒸餾水)的ph為7;酸性越大,ph越低;鹼性越大,ph越高。(ph一般為0-14之間)未被汙染的雨雪是中性的,ph近於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為5.
65。ph小於5.65的雨叫酸雨;ph小於5.
65的雪叫酸雪;在高空或高山(如峨眉山)上瀰漫的霧,ph值小於5.65時叫酸霧。 檢驗水的酸鹼度一般可以用幾個工具:
石蕊試劑\酚酞試液\ph試紙(精確率高,能檢驗ph)\ph計(能測出更精確的ph值)。
酸雨率 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, 乙個降雨過程可能持續幾天, 所以酸雨率應以乙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之外, 酸雨率是判別某地區是否為酸雨區的又一重要指標。
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高於5.
65, 酸雨率是0-20%,為非酸雨區;ph在5.30--5.60之間, 酸雨率是10--40% , 為輕酸雨區; ph在5.
00--5.30之間, 酸雨率是30-60%,為中度酸雨區;ph在4.70--5.
00之間,酸雨率是50-80%,為較重酸雨區;ph小於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、拉薩、西寧、蘭州和烏魯木齊等市也收集到幾場酸雨,但年均ph和酸雨率都在非酸雨區標準內,故為非酸雨區。我國酸雨主要是硫酸型,我國三大酸雨區分別為:
1.西南酸雨區:是僅次於華中酸雨區的降水汙染嚴重區域。
2.華中酸雨區:目前它已成為全國酸雨汙染範圍最大,中心強度最高的酸雨汙染區。
3.華東沿海酸雨區:它的汙染強度低於華中、西南酸雨區。
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;而後火力電廠星羅棋布,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 so?;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。2023年英國科學家史密斯分析了倫敦市雨水成份,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。於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。
成因 酸雨的成因是一種複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。
天然排放源
1.海洋:海洋霧沫,它們會夾帶一些硫酸到空中 2.
生物:土壤中某些機體,如動物死屍和植物敗葉在細菌作用下可分解某些硫化物,繼而轉化為二氧化硫 3.火山爆發:
噴出可觀量的二氧化硫氣體 4.森林火災:雷電和乾熱引起的森林火災也是一種天然硫氧化物排放源,因為樹木也含有微量硫。
5.閃電:高空雨雲閃電,有很強的能量,能使空氣中的氮氣和氧氣部分化合生成一氧化氮,繼而在對流層中被氧化為二氧化氮 n?
+o?==放電==2no 2no+o?*****=2no?
氮氧化物即為一氧化氮和二氧化氮之和,與空氣中的水蒸氣反映生成硝酸。 6.細菌分解:
既使是未施過肥的土壤也含有微量的硝酸鹽,土壤硝酸鹽在土壤細菌的幫助下可分解出一氧化氮,二氧化氮和氮氣等氣體。
人工排放源
煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒,無論是煤,或石油,或天然氣都是在地下埋藏多少億年,由古代的動植物化石轉化而來,故稱做化石燃料。科學家粗略估計,2023年我國化石燃料約消耗近700百萬噸;僅佔世界消耗總量的12%,人均相比並不驚人;但是我國近幾十年來,化石燃料消耗的增加速度,實在太快,2023年至2023年的四十年間,增加了30倍。不能不引起足夠重視。
煤中含有硫,燃燒過程中生成大量二氧化硫,此外煤燃燒過程中的高溫使空氣中的氮氣和氧氣化合為一氧化氮,繼而轉化為二氧化氮,造成酸雨。
工業過程,如金屬冶煉:某些有色金屬的礦石是硫化物、銅、鉛、鋅便是如此,將銅、鉛、鋅硫化物礦石還原為金屬過程中將逸出大量二氧化硫氣體,部分**為硫酸,部分進入大氣。再如化工生產,特別是硫酸生產和硝酸生產可分別產生可觀量二氧化硫和二氧化氮,由於二氧化氮帶有淡棕的黃色,因此,工廠尾氣所排出的帶有二氧化氮的廢氣象一條「黃龍」,在空中飄盪,控制和消除「黃龍」被稱做「滅黃龍工程」。
再如石油煉製等,也能產生一定量的二氧化硫和二氧化氮。它們集中在某些工業城市中,也比較容易得到控制。
酸雨的工業排放源
交通運輸,如汽車尾氣。在發動機內,活塞頻繁打出火花,象天空中閃電,氮氣變成二氧化氮。不同的車型,尾氣中氮氧化物的濃度有多有少,機械效能較差的或使用壽命已較長的發動機尾氣中的氮氧化物濃度要高。
汽車停在十字路口,不息火等待通過時,要比正常行車尾氣中的氮氧化物濃度要高。近年來,我國各種汽車數量猛增,它的尾氣對酸雨的貢獻正在逐年上公升,不能掉以輕心。 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氮氧化物,經過「雲內成雨過程」,即水汽凝結在硫酸根、硝酸根等凝結核上,發生液相氧化反應,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;又經過「雲下沖刷過程」,即含酸雨滴在下降過程中不斷合併吸附、沖刷其他含酸雨滴和含酸氣體,形成較大雨滴,最後降落在地面上,形成了酸雨。
由於我國多燃煤,所以的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃石油的國家下硝酸雨。 資料**:
聯合國環境署(unep) 酸雨形成的化學反應過程: (1) 酸雨多成於化石燃料的燃燒: 含有硫的煤燃燒生成二氧化硫 s+o?
(點燃)→so? 二氧化硫和水作用生成亞硫酸 so?+h?
o→h?so?(亞硫酸) 亞硫酸在空氣中可氧化成硫酸 2h?
so?+o?→2h?
so?(硫酸) (2)氮的氧化物溶於水形成酸:雷雨閃電時,大氣中常有少量的二氧化氮產生。
閃電時氮氣與氧氣化合生成一氧化氮 n?+o?(閃電或高溫)=2no 一氧化氮結構上不穩定,空氣中氧化成二氧化氮 2no+o?
=2no? 二氧化氮和水作用生成硝酸 3no?+h?
o=2hno?(硝酸)+no (3)酸雨與大理石反應: caco?
+h?so?=caso?
+h?o+co?↑ caso?
+so?+h?o=ca(hso?
)? (4)此外還有其他酸性氣體溶於水導致酸雨,例如氟化氫,氟氣,氯氣等其他酸性氣體
酸雨防治
1.開發新能源,如氫能,太陽能,水能,潮汐能,地熱能等 2.使用燃煤脫硫技術,減少二氧化硫排放 3.
工業生產排放氣體處理後再排放 4.少開車,多乘坐公共交通工具出行 5.使用天然氣等較清潔能源,少用煤 6.
改進發動機的燃燒方式
危害1.城市大氣汙染嚴重程度的改變了季節變化和晝夜變化的規律,大體可分為煤炭型和石油型兩類。煤炭型是燃煤引起,因此汙染強度以對流最強的夏季和白天為最輕,而以逆溫最強、對流最弱的冬季和夜間為最重。
倫敦煙霧事件就屬於這種型別。石油型是石油和石油化學產品和汽車尾氣所產生,由於氮氧化物和碳氫化物等生成光化學煙霧時需要較高氣溫和強烈陽光,因此汙染強度變化規律和煤炭型剛剛相反,即以夏季午後發生頻率最高,冬季和夜間少或不發生。洛杉磯光化學煙霧就屬於這個型別。
2.此外,城市雲量增多的結果,使城區日照時數和太陽輻射量均有減少。城市中煙塵粒子增多的結果,使大氣透明度變差,所以有人稱城市為「煙霾島」或「混濁島」。
煙塵大量削弱太陽光中的紫外線部分(在太陽高度較低時甚至可減少30%一50%),這對城市居民的身體健康也是不利的。 3.酸雨可導致土壤酸化。
我國南方土壤本來多呈酸性,再經酸雨沖刷,加速了酸化過程;我國北方土壤呈鹼性,對酸雨有較強緩衝能力,一時半時酸化不了。土壤中含有大量鋁的氫氧化物,土壤酸化後,可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風化而釋放大量鋁離子,形成植物可吸收的形態鋁化合物。植物長期和過量的吸收鋁,會中毒,甚至死亡。
酸雨尚能加速土壤礦物質營養元素的流失;改變土壤結構,導致土壤貧脊化,影響植物正常發育;酸雨還能誘發植物病蟲害,使作物減產。 4.酸雨能使非金屬建築材料(混凝土、砂漿和灰砂磚)表面硬化水泥溶解,出現空洞和裂縫,導致強度降低,從而建築物損壞。
建築材料變髒, 變黑, 影響城市市容質量和城市景觀, 被人們稱之為 「黑殼」效應。
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