跪求關(guān)于酸雨的資料和探究方案

【專家解說】：">酸雨
PH值小于5.6的雨叫做酸雨。

酸雨的發(fā)現(xiàn)

近代工業(yè)革命，從蒸氣機(jī)開始，鍋爐燒煤,產(chǎn)生蒸汽,推動機(jī)器；而后火力電廠星羅齊布,燃煤數(shù)量日益猛增。遺憾地是，煤含雜質(zhì)硫，約百分之一，在燃燒中將排放酸性氣體SO2；燃燒產(chǎn)生的高溫尚能促使助燃的空氣發(fā)生部分化學(xué)變化，氧氣與氮?dú)饣希才欧潘嵝詺怏wNOx。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(zhì)硫酸根、硝酸根和銨離子。1872年英國科學(xué)家史密斯分析了倫頓市雨水成份，發(fā)現(xiàn)它呈酸性，且農(nóng)村雨水中含碳酸銨，酸性不大；郊區(qū)雨水含硫酸銨，略呈酸性；市區(qū)雨水含硫酸或酸性的硫酸鹽,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空氣和降雨：化學(xué)氣候?qū)W的開端》中提出“酸雨”這一專有名詞。

什么是酸雨?

簡單地說，酸雨就是酸性的雨。什么是酸?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；小蘇打水有略澀的堿性，而苛性鈉水就澀澀的，堿味較大，它們是堿?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)酸味大小與水溶液中氫離子濃度有關(guān)；而堿味與水溶液中羥基離子濃度有關(guān)；然后建立了一個(gè)指標(biāo)：氫離子濃度對數(shù)的負(fù)值,叫pH值。于是，純水的pH值為7；酸性越大，pH值越低；堿性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7；當(dāng)它為大氣中二氧化碳飽和時(shí)，略呈酸性，pH值為5.65。被大氣中存在的酸性氣體污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨；pH值小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上彌漫的霧,pH值小于5.65時(shí)叫酸霧。

什麼是酸雨率?

一年之內(nèi)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(qū)的酸雨率為該地區(qū)酸雨次數(shù)除以降雨的總次數(shù)。其最低值為0%;最高值為100%。如果有降雪,當(dāng)以降雨視之。

有時(shí),一個(gè)降雨過程可能持續(xù)幾天,所以酸雨率應(yīng)以一個(gè)降水全過程為單位,即酸雨率為一年出現(xiàn)酸雨的降水過程次數(shù)除以全年降水過程的總次數(shù)。

除了年均降水pH值之外,酸雨率是判別某地區(qū)是否為酸雨區(qū)的又一重要指標(biāo)。

什麼是酸雨區(qū)?

某地收集到酸雨樣品,還不能算是酸雨區(qū),因?yàn)橐荒昕捎袛?shù)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(qū)的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)尚在討論之中,但一般認(rèn)為:年均降水pH值高于5.65,酸雨率是0-20%,為非酸雨區(qū);pH值在5.30--5.60之間,酸雨率是10--40%,為輕酸雨區(qū);pH值在5.00--5.30之間,酸雨率是30-60%,為中度酸雨區(qū);pH值在4.70--5.00之間,酸雨率是50-80%,為較重酸雨區(qū);pH值小于4.70,酸雨率是70-100%,為重酸雨區(qū)。這就是所謂的五級標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí),北京,西寧,蘭州,烏魯木齊等市也收集到幾場酸雨,但年均pH值和酸雨率都在非酸雨區(qū)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),故為非酸雨區(qū)。

酸雨的成因

酸雨的成因是一種復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理的現(xiàn)象。酸雨中含有多種無機(jī)酸和有機(jī)酸，絕大部分是硫酸和硝酸。工業(yè)生產(chǎn)、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(jīng)過“云內(nèi)成雨過程”，即水氣凝結(jié)在硫酸根、硝酸根等凝結(jié)核上，發(fā)生液相氧化反應(yīng)，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又經(jīng)過“云下沖刷過程”，即含酸雨滴在下降過程中不斷合并吸附、沖刷其他含酸雨滴和含酸氣體，形成較大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。我國的酸雨是硫酸型酸雨。

酸雨的危害

硫和氮是營養(yǎng)元素。弱酸性降水可溶解地面中礦物質(zhì)，供植物吸收。如酸度過高，pH值降到5.6以下時(shí)，就會產(chǎn)生嚴(yán)重危害。它可以直接使大片森林死亡，農(nóng)作物枯萎；也會抑制土壤中有機(jī)物的分解和氮的固定，淋洗與土壤離子結(jié)合的鈣、鎂、鉀等營養(yǎng)元素，使土壤貧瘠化；還可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水體底泥中的重金屬進(jìn)入水中，毒害魚類；加速建筑物和文物古跡的腐蝕和風(fēng)化過程；可能危及人體健康。

治理措施

控制酸雨的根本措施是減少二氧化硫和氮氧化物的排放。
酸雨、生物防治
世界觀察研究不久前發(fā)表的1994年全球趨勢報(bào)告《1994年生命特征》中說：總的來看，地球的情況并不太好，在所有衡量地球健康狀況的指標(biāo)中，我們僅成功地扭轉(zhuǎn)了一項(xiàng)指標(biāo)的惡化—使臭氧層出現(xiàn)空洞的氟里昂的減少。碳排放量沒有減少，大氣污染日益嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人類每年向大氣層排放SO2約1億噸，NO2約5000萬噸。全世界城市人口中有一半左右生活在SO2超標(biāo)的大氣環(huán)境中，有10億人生活在顆粒物超標(biāo)的環(huán)境中。大氣污染已成為隱蔽的殺手。而SO2則是罪魁禍?zhǔn)住Ｗ罱?，歐洲的26個(gè)國家和加拿大，在聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會提出的一份新協(xié)議上簽了字，休證把本國SO2的排放量減少87%，美國也承諾到了2010年將SO2的排放量減少80%。歐洲國家和加拿大稱贊這項(xiàng)新協(xié)議是防治大氣污染的一個(gè)里程碑。SO2不僅污染空氣、危害人類健康，而且是形成酸雨的主要物質(zhì)。大氣中的SO2和NO2，在空氣在氧化劑的作用下溶解于雨水中。當(dāng)雨水、凍雨、雪和雹等大氣降水的pH小于5.6時(shí)，即是酸雨。據(jù)美國有關(guān)部門測定，酸雨中硫酸占60%，硝酸占33%，鹽酸占6%，其余是碳酸和少量有機(jī)酸。
酸雨給地球生態(tài)環(huán)境和人類的社會經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重的影響和破壞，酸雨使土壤酸化，降低土壤肥力，許多有毒物質(zhì)被值物根系統(tǒng)吸收，毒害根系，殺死根毛，使植物不能從土壤中吸收水分和養(yǎng)分，抑制植物的生長發(fā)育。酸雨使河流、湖泊的水體酸化，抑制水生生物的生長和繁殖，甚至導(dǎo)致魚苗窒息死亡；酸雨還殺死水中的浮游生物，減少魚類食物來源，使水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂；酸雨污染河流湖泊和地下水，直接或間接危害人體健康。酸雨通過對植物表面（葉、莖）的淋洗直接傷害或通過土壤的間接傷害，促使森林衰亡，酸雨還誘使病蟲害暴發(fā)，造成森林大片死亡。歐洲每年排出2200萬噸硫，毀滅了大片森林。我國四川、廣西等省區(qū)已有10多萬公頃森林瀕臨死亡。酸雨對金屬、石料、木料、水泥等建筑材料有很經(jīng)的腐蝕作用，世界已有許多古建筑和石雕藝術(shù)品遭酸雨腐蝕破壞，如加拿大的議會大廈、我國的樂山大佛等。酸雨還直接危害電線、鐵軌、橋梁和房屋。
目前，世界上已形成了三大酸雨區(qū)，一是以德、法、英等國家為中心，涉及大半個(gè)歐洲的北歐酸雨區(qū)。二是50年代后期形成的包括美國和加拿大在內(nèi)的北美酸雨區(qū)。這兩個(gè)酸雨區(qū)的總面積已達(dá)1000多萬平方千米，降水的pH小于5.0，有的甚至小于4.0。我國在70年代中期開始形成的覆蓋四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區(qū)，面積為200萬平方千米的酸雨區(qū)是世界第三大酸雨區(qū)。我國酸雨區(qū)面積雖小，但發(fā)展擴(kuò)大之快，降水酸化速率之高，在世界上是罕見的。由于大氣污染是不分國界的，所以酸雨是全球性的災(zāi)害。
酸雨的危害已引起世界各國的普遍關(guān)注。聯(lián)合國多次召開國際會議討論酸雨問題。許多國家把控制酸雨列為重大科研項(xiàng)目。全世界已有40多個(gè)國家通過有關(guān)污染限制汽車排污。1993年在印度召開的"無害環(huán)境生物技術(shù)應(yīng)用國際合作會議"上，專家們提出了利用生物技術(shù)預(yù)防、阻止和逆轉(zhuǎn)環(huán)境惡化，增強(qiáng)自然資源的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用，保持環(huán)境完整性和生態(tài)平衡的措施。專家們認(rèn)為：利用生物技術(shù)治理環(huán)境具有巨大的潛力。煤是當(dāng)前最重要的能源之一，但煤中含有硫，燃燒時(shí)放出SO2等有害氣體。煤中的硫有無機(jī)硫和有機(jī)硫兩種。無機(jī)硫大部分以礦物質(zhì)的形式存在，其中主要的是黃鐵礦（FeS2）。生物學(xué)家利用微生物脫硫，將2價(jià)鐵變成3價(jià)鐵，把單體硫變成硫酸，取得了很好效果。例如，日本中央電力研究所從土壤中分離出一種硫桿菌，它是一種鐵氧化細(xì)菌，能有效地去除煤中的無機(jī)硫。美國煤氣研究所篩選出一種新的微生物菌株，它能從煤中分離有機(jī)硫而不降低煤的質(zhì)量。捷克篩選出的一種酸熱硫化桿菌，可脫除黃鐵礦中75%的硫。據(jù)1991年統(tǒng)計(jì)，捷克利用生物技術(shù)已平均脫去煤中無機(jī)硫的78.5%，有機(jī)硫的23.4%，目前，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)能脫去黃鐵礦中硫的微生物還有氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫桿菌等。日本財(cái)團(tuán)法人電力中央研究所最近開發(fā)出的利用微生物膠硫的新技術(shù)，可除去70%的無機(jī)硫，還可減少60%的粉塵。這種技術(shù)原理簡單，設(shè)備價(jià)廉，特別適合無力購買昂貴脫硫設(shè)備的發(fā)展中國家使用。生物技術(shù)脫硫符合"源頭治理"和"清潔生產(chǎn)"的原則，因而是一種極有發(fā)展前途的治理方法，越來越受到世界各國的重視。
怎樣減少酸雨？
酸雨是我們當(dāng)今面臨的、更為顯著的空氣質(zhì)量問題之一。酸性物質(zhì)以及導(dǎo)致形成酸性物質(zhì)的化合物，是在燃燒礦物燃料來發(fā)電和提供運(yùn)輸時(shí)生成的。這些物質(zhì)主要是從硫氧化物和氮氧化物衍生而成的酸。這些化合物也有一些天然來源，例如雷電、火山、生物物料燃燒和微生物活動，但除了罕見的火山爆發(fā)外，這些天然來源同來自汽車、電廠和冶煉廠的排放氣相比，是相當(dāng)小量的。

酸性雨水的影響在歐洲和美國東北部最明顯，而且被大力宣傳，但受威脅的地區(qū)還包括加拿大，也許還有加利福尼亞州塞拉地區(qū)、洛基山脈和中國。在某些地方，偶而觀察到降下的雨水像醋那樣酸。酸雨影響的程度是一個(gè)爭論不休的主題。對湖泊和河流中水生物的危害是最初人們注意力的焦點(diǎn)，但現(xiàn)在已認(rèn)識到，對建筑物、橋梁和設(shè)備的危害是酸雨的另一些代價(jià)高昂的后果。污染空氣對人體健康的影響是最難以定量確定的。

受到最大危害的是那些緩沖能力很差的湖泊。當(dāng)有天然堿性緩沖劑存在時(shí)，酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有機(jī)酸)就會被中和。然而，處于花崗巖(酸性)地層上的湖泊容易受到直接危害，因?yàn)橛晁械乃崮苋芙怃X和錳這些金屬離子。這能引起植物和藻類生長量的減少，而且在某些湖泊中，還會引起魚類種群的衰敗或消失。由這種污染形式引起的對植物的危害范圍，包括從對葉片的有害影響直到細(xì)根系的破壞。

在美國東北部地區(qū)，減少污染物的主要考慮對象是那些燃燒高含硫量的煤發(fā)電廠。能防止污染物排放的化學(xué)洗氣器是可能的補(bǔ)救辦法之一?；瘜W(xué)洗氣器是一種用來處理廢氣、或溶解、或沉淀、或消除污染物的設(shè)備。催化劑能使固定源和移動源的氮氧化物排放量減少，又是化學(xué)在改善空氣質(zhì)量方面能起作用的另一個(gè)實(shí)例。



用以減少酸雨的各種戰(zhàn)略對策，可能每年需要幾十億美元的投資。由于耗資如此巨大，所以，至關(guān)重要的是要很好地了解涉及污染物遷移、化學(xué)轉(zhuǎn)化和歸宿的大氣過程。

酸沉降包括兩部分，即“濕”降水(如雨和雪的形式)和干沉降(氣溶膠或氣態(tài)酸性化合物的形式沉降到諸如土壤顆粒、植物葉片等表面上)。以被沉降而告終的物質(zhì)，往往以一種極其不同的化學(xué)形式進(jìn)入大氣。例如，煤中的硫被氧化成二氧化硫，這是它從煙囪排出的氣態(tài)形式。隨著它在大氣中運(yùn)動，便慢慢被氧化，并與水反應(yīng)生成硫酸——這是它可能被沉降在下風(fēng)向數(shù)百英里處的形式。

氮氧化物的生成、反應(yīng)以及最終從大氣中脫除所經(jīng)歷的路線也是非常復(fù)雜的。當(dāng)?shù)獨(dú)夂脱鯕庠诎l(fā)電廠、在民用爐灶和汽車發(fā)動機(jī)中的高溫下加熱時(shí)，生成一氧化氮(NO)，再與氧化劑反應(yīng)生成二氧化氮(NO2)，最終生成硝酸(HNO3)。全球氮氧化物衡算——它們來自何方及它們?nèi)ネ畏降亩抗烙?jì)值仍然相當(dāng)不確定。



可以容易地看到，在我們徹底了解各種不同化學(xué)形式的氮、硫和碳的生物地球化學(xué)循環(huán)以及這些化學(xué)物種的全球來源與歸宿之前，將難以滿懷信心地選擇空氣污染控制戰(zhàn)略。大氣化學(xué)和環(huán)境化學(xué)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)更清潔、更有益健康的環(huán)境的核心。發(fā)展空氣中痕量化學(xué)物種的可靠測定方法、重要大氣反應(yīng)的動力學(xué)、和發(fā)現(xiàn)可用以減少污染物排放的、新的、更有效的化學(xué)工藝，這些就是未來10年中必須受到國家承諾的目標(biāo)。


酸雨的黑色幽默
泡菜

酸雨酸化了土壤以后，進(jìn)一步也酸化了地下水。德國、波蘭和前捷克交界的黑三角地區(qū)(當(dāng)?shù)叵纫陨?，后以森林被酸雨破壞而著?的一位家庭主婦，在接待日本客人奉茶時(shí)說："我們這個(gè)地區(qū)只有幾口井的井水可供飲用。我們自己也常開玩笑說，只要用井水泡蔬菜，就能夠做出很好的泡菜(酯腋菜)來。"

染發(fā)

酸化的地下水還腐蝕自來水管。瑞典南部馬克郡的西里那村，有一戶人家三個(gè)孩子的頭發(fā)都從金黃色變成了綠色。這就是使馬克郡出名的"綠頭發(fā)"事件。原因是他們把井中的汲水管由鋅管換成了銅管，而pH小于5.6的水對銅有較強(qiáng)的腐蝕性，產(chǎn)生銅綠。所以這戶人家的浴室和洗漱臺都已被染成銅綠色。這種溶有銅或鋅離子的水還能使嬰幼兒發(fā)生原因不明的腹瀉。馬克郡的幼兒園發(fā)生過的集體"食物中毒"也是這個(gè)原因(大約半數(shù)的瑞典人都是把地下水作為飲用水源的)。英國的蘭克夏，水龍頭里曾放出含有因水管腐蝕而造成大量鐵銹的濁水。酸雨甚至使輸水管道因腐蝕而破裂。1985年圣誕節(jié)前4天，英國約克夏直徑1米的輸水管破裂，備用的也都不能使用，使20萬人一度處于斷水的恐慌之中。

慢車

波蘭的托卡維茲因酸雨腐蝕鐵軌，火車每小時(shí)開不到40公里，而且還顯得相當(dāng)危險(xiǎn)。

泰姬陵變色

大理石含鈣特多，因此最怕酸雨侵蝕。例如，有兩座高157米尖塔的著名德國科隆大教堂，石壁表面已腐蝕得凹凸不平，“酸筋”累累。通向人口處的天使和瑪麗亞石像剝蝕得已經(jīng)難以恢復(fù)。其中的砂巖(更易腐蝕)石雕近15年間甚至腐蝕掉了10個(gè)厘米。已經(jīng)進(jìn)入《世界遺產(chǎn)名錄》的著名印度泰姬陵，由于大氣污染和酸雨的腐蝕，大理石失去光澤，乳白色逐漸泛黃，有的變成了銹色。

國子監(jiān)遭殃

我國北京國子監(jiān)街孔廟內(nèi)的“進(jìn)士題名碑林”(共198塊)距今已有700年歷史，上面共鎊刻了元、明、清三代51624名中第進(jìn)土的姓名、籍貫和名次，是研究中國古代科舉考試制度的珍貴實(shí)物資料，已被列為國家級文物重點(diǎn)保護(hù)單位。近年來，許多石碑表面因大氣污染和酸雨出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕剝落現(xiàn)象，具有珍貴歷史價(jià)值的石碑已變得面目皆非。據(jù)管理人員介紹，這些石碑主要是最近3年中損壞得比較厲害，所以第198塊進(jìn)士題名碑距今雖只有不到百年的時(shí)間，但它的毀損程度也絲毫不亞于其他石碑。實(shí)際上，北京其他石質(zhì)文物，例如，大鐘寺的鐘刻、故宮漢白玉欄桿和石刻，以及盧溝橋的石獅等，也都不同程度存在著腐蝕或剝落現(xiàn)象。

自由女神化妝

酸雨同樣也腐蝕金屬文物古跡。例如，著名的美國紐約港自由女神像，鋼筋混凝土外包的薄銅片因酸雨而變得疏松，一觸即掉(而在1932年檢查時(shí)還是完好的)，因此不得不進(jìn)行大修(已于1986年女神像建立100周年時(shí)修復(fù)完畢)。意大利威尼斯圣瑪麗教堂正面上部陽臺上的四匹青銅馬曾被拿破侖掠到過巴黎，后來完壁歸趙。近來卻因酸雨損壞嚴(yán)重?zé)o法很好修復(fù)，只得移到室內(nèi)，在原處用復(fù)制品代替。世界上類似情況還有許多。荷蘭中部尤特萊希特大寺院中，有一套組合音韻鐘，是在17世紀(jì)鑄造的名鐘。300年來人們一直十分喜歡聽它的聲音?？墒墙?0年來鐘的音程出了毛病，音色也逐漸變得不洪亮。因?yàn)殓娛怯?0％的銅制的，由于敲鐘時(shí)反復(fù)震動銅銹逐漸剝落，酸雨腐蝕已經(jīng)進(jìn)入到鐘的內(nèi)部。

酸雨襲擊南極

令人震驚的是，南極也觀測到了酸雨，而且是比較強(qiáng)的酸雨。例如，我國南極長城站1998年4月曾先后8次觀測到酸雨，其中最低pH值只有4.45。長城站的鐵質(zhì)房屋和塔臺被銹蝕得成層剝落，有的不得不進(jìn)行更新。為了減緩腐蝕，每年要刷2-3次油漆。

洞穿珍貴彩色玻璃

在歐洲，鑲有中世紀(jì)古老彩色玻璃的教堂等建筑超過10萬棟。這些彩色玻璃彌足珍貴，在第二次世界大戰(zhàn)中曾卸下來疏散開，多數(shù)安然無恙?？墒菂s和其他古建筑一樣，不能躲過酸雨的侵襲。這些彩色玻璃逐漸失去神秘的光澤，變褐，有的甚至完全褪色。仔細(xì)觀察玻璃表面，有無數(shù)細(xì)小的洞。酸雨在小洞中繼續(xù)和鉀、鈉、鈣發(fā)生反應(yīng)(鈣是中世紀(jì)生產(chǎn)的玻璃中才有的)。例如和鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后生成石膏。酸雨從內(nèi)部損害了玻璃。

書畫遭劫

帶有酸性的細(xì)小粉塵(干沉降)進(jìn)入室內(nèi)，在空氣相對濕度較大時(shí)，開始侵蝕圖書館中的古老藏書。紙張氧化成茶色，紙質(zhì)變差以至毀損。大英圖書館20-30年代的藏書的皮封面也遭到硫酸侵害，好像浮著紅銹似地正在變色。壁畫情況也是如此。所幸80年代中后期開始，歐洲治理大氣污染加速，所有各種腐蝕和損害的速度又明顯緩和下來了。油畫腐蝕現(xiàn)象的恐怖癥也在收藏家中間擴(kuò)大開來。白色或透明結(jié)晶的粒子，不僅在畫的表面，而且在畫布的背后，像粉一樣的噴出。過一段時(shí)間，這些粒子還會深入油彩層，使含化學(xué)顏料的油漆全部損壞。而不暴露在空氣中的部位則沒有這種現(xiàn)象。可見污染大氣和干性沉降的危害之大。

酸雨冰溜溜

建筑物中出現(xiàn)“酸雨冰溜溜”，又是酸雨危害的一件“新事物”?；炷烈蛩嵊甓芙猓缓笤谙碌芜^程中水分蒸發(fā)而硫酸鈣等固體成分留了下來，形成類似石灰?guī)r溶洞中的“石鐘乳”。而下滴到地面上的硫酸鈣留下來則形成“石筍”。之所以叫“冰溜溜”，是因?yàn)檫@種“石鐘乳”很像冬季中從屋檐上流下來的冷水，在流動過程中逐漸結(jié)冰，形成下垂的“冰溜溜”。日本許多城市立交橋下和建筑物中都有這種酸雨冰溜溜。它使建筑物松散不牢固，甚至成為危險(xiǎn)建筑物。關(guān)于酸雨對建筑物造成的損失，美國聯(lián)邦環(huán)保局1985年曾有一個(gè)估計(jì)，在17個(gè)州共造成的損失高達(dá)50億美元。主要原因是大樓損傷加速，涂料裝飾很快剝落和窗框腐蝕此外因旅游減收帶來的損失也有20億美元。