核工程与核技术
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“酸雨”是如何形成的？解释它的形成，如何防治？
1、酸雨的发现者和年代。“酸雨”一词最早是由英国化学家史密斯于1872年在他的著作《空气和降雨：化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词
2、酸雨的定义。pH值小于5.6的雨雪或者其他方式形成的大气降水称为“酸雨”，是一种大气污染现象。
3、酸雨频率的概念。某地区的酸雨频率为该地区酸雨次数占总降雨次数的比例。
4、干沉降与湿沉降的概念。不下雨时，大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面叫“干沉降”；下雨时，高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面叫“湿沉降”。
5、酸雨区的概念。某地是不是酸雨区，要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中, 但一般认为: 年均降水pH值高于5.65, 酸雨率是0-20% , 为非酸雨区。
6、酸雨是一个全球性，跨地区的环境污染问题。
酸雨形成原因
人类活动造成的酸雨成分中，以硫酸为最多，一般约占60％一65％，硝酸次之，约30％，盐酸约5％，此外还有有机酸约2％左右。硫酸主要是因为燃烧矿物燃料释放的二氧化硫，其中最大的排放源是发电厂、钢铁厂、冶炼厂等，还有家家户户的小煤炉。目前全世界人为释放的二氧化硫每年约1．6亿吨。硝酸是由氮氧化物形成的。氮氧化物气体主要是在高温燃烧的情况下产生的。例如，汽车发动机燃烧室中，以及矿物燃料在高温燃烧时都会放出氮氧化物。的人工源除了使用的工厂以外，焚烧垃圾(塑料制品中有大量的氯)和矿物燃料燃烧时也都会释放这种气体。人类活动造成的二氧化硫和氮氧化物与自然源相比数量上虽然大体相当(即各占约50％左右)，但是因为自然界自我清洁能力有限。这好比一个人吃饭，肚量再大，让他多吃一倍的饭，也是会把肚子撑坏的。硫氧化物和氮氧化物在大气中形成酸雨的过程是十分复杂的大气化学和大气物理过程。如果形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上，这叫做干性沉降，以区别于酸雨、酸雪等湿性沉降。干性沉降物在地面遇水时复合成酸。酸云和酸雾中的酸性，由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸雨强得多。高山区由于经常有云雾缭绕，因此酸雨区高山上森林受害最重，常首先成片死亡。
怎样形成酸雨
酸雨中的硫酸与硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的，形成酸雨的主要物质之一是SO2。S02和N0x可以是当地排放的，也可以是从远处迁移来 的。酸雨是大气污染物徘放、迁移、转化、成云和在一定气象条件下产生降雨的综合过程的产物。煤和石油燃烧以及金属冶炼等释放到大气中的S02，通过气相或液相氧化反应而生成硫酸，这个化学过程可以简单表示如下：
气相反应 2S02+02--2S03
S03+H20—H2S04
液相反应 S02十H20—H2S03
2H2S03+O2—2H2S04
原来人们普遍认为，进入大气中的硫氧化物要跟至少200个水分子反应才能形成酸雨。近年，英国曼彻斯特大学的科学家的试验证明，仅跟12个水分子反应即可形成酸雨。这说明如果不减少硫的污染，在干燥的大气中同样会形成酸雨。高温燃烧生成一氧化氮，排入大气后大部分转化成二氧化氮，遇水生成硝酸和亚硝酸。这个化学过程可以大致表示如下：
2NO+02—2N02
2N02+H20—HN03+HN02
人类活动和自然过程，还使许多气态或固态物质进入大气，对酸雨的形成也产生影响。大气颗粒物Fe、Mn、Cu、Mg、V等变成酸反应的催化剂。大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢等又是使S02氧化的氧化剂。
酸雨中的硫是否全是由人为排放的二氧化硫造成的呢?情况并非如此。从1987年起，中国科学院地球化学研究所的科学家们参加了国家“七五”攻关课题“西南和华南酸雨的来源、影响和控制对策的研究”，他们在世界上第一次运用稳定同位素理论和技术来研究雨水中硫的来源问题。这种方法根据雨水中硫所带有不同同位素组成标记，判断其不同来源。经过3年的努力，他们在我国酸雨最严重的贵州省中部地区系统收集了160个大体积雨样，若干大气和大气颗粒物样以及15个省区主要煤矿的煤样，分析测定了这些样品中的同位素硫34和硫32的比值及其他化学成分。他们的研究结果确认，贵州中部雨水中的硫至少有5种重要来源：燃煤释放的气态二氧化硫、大气颗粒物、生物活动释放的天然挥发性硫化物、贵州以北邻近省区传输来的含硫气溶胶以及孟加拉湾暖湿气流带来的海洋溅出物。
更重要的是，在不同季节，这5种硫来源对雨水中硫的贡献率有明显变化。在11月至次年4月的冬春季，人为排放的二氧化硫所占比率大大上升，成为仅次于当地颗粒物的主要来源，占雨水硫的30％，水气溶胶形式从我国北方远距离传输来的硫也可达20％，而天然硫来源则可忽略不计。相反，在5-10月的夏秋季，天然硫来源则上升到30％，超过了人为燃煤活动排放的二氧化硫，而远距离传输来的硫的份额很小。研究证实，这种天然来源的硫主要是天然生物活动释放的。贵州中部分布着许多天然湖泊、水库、河流及稻田，构成了生物成因的硫化物的天然还原环境。特别是水稻田，已确认为若干生物成因的挥发性硫化物的源区。因此，地球化学研究所的科学家们把冬春季降雨和夏秋季降雨区分为两种类型，前者定义为人为燃煤污染型，后者则定义为受到污染的天然环境型。
酸雨中是不是只含有酸性物质呢?情况也并非这样。酸雨中除含有酸性物质之外，还有来自大气中的碱性物质，其中主要是土壤粒子、工业粉尘和天然来源氨等。酸碱物质发生中和反应，雨水的pH值实际上是酸碱中和平衡的结果。
南方和北方的气态氨浓度相差甚大，这是北方很少酸雨的一个原因。
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