酸雨的危害及防治措施

酸雨的危害及防治措施酸雨的危害及防治措施 摘要 摘要 酸雨是当今世界普遍关注的环境公害之一 酸雨污染造成的危害日益成为制约我 国经济和社会发展的重要因素 控制酸雨和全球酸化是人类走向可持续发展进程中必须 解决的一个重大环境问题 本文对酸雨形成及危害进行分析 旨在寻求防治酸雨的有效 措施 关键词 关键词 酸雨 危害 防治措施 1 引言 近代工业革命 从蒸汽机开始 锅炉烧煤 产生蒸汽 推动机器 而后火力电厂星 罗棋布 燃煤数量日益猛增 遗憾地是 煤含杂质硫 约百分之一 在燃烧中将排放酸 性气体 SO2 燃烧产生的高温还能促使助燃的空气发生部分化学变化 氧气与氮气化合 也排放酸性气体 NOX 它们在高空中为雨雪冲刷 溶解 雨就成为了酸雨 这些酸性气体 成为雨水中杂质硫酸根 硝酸根和铵离子 1872 年英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水 成份 发现它呈酸性 且农村雨水中含碳酸铵 酸性不大 郊区雨水含硫酸铵 略呈酸 性 市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐 呈酸性 于是史密斯最先在他的著作 空气和降 雨 化学气候学的开端 中提出 酸雨 这一专有名词 20 世纪 80 年代以来 随着中国经济快速发展 煤炭 石油等化石燃料消耗迅速增长 相应向大气环境排放的酸性物质大幅增加 中国长江以南成为继欧洲和北美之后的世界 第三大酸雨区 1 2 酸雨的形成 大气中的酸性化学物质溶于雨水中 雨就会变成酸性 造成雨水酸化的污染物很多 其污染来源大致可分为两类 一为自然物质 二为人为物质 前者 如火山喷发出大量 的硫化物 动植物分解产生有机酸二甲基硫及氮化物等 由于是弱酸性 所以对生态环 境构不成太大的威胁 后者为工业生产 民用生活燃烧煤等产生大量的 SO2及氮氧化物 被空气中的 O2氧化后 再与空气中的水蒸气结合生成硫酸和硝酸等强酸性物质 使得雨 水的 pH 值降低 最后降落到地面形成所谓的 酸雨 2 其化学反应过程可表示为 1 酸雨多成于化石燃料的燃烧 含有硫的煤燃烧生成二氧化硫 S O2 点燃 SO2 二氧化硫和水作用生成亚硫酸 SO2 H2O H2SO3 亚硫酸在空气中可氧化成硫酸 2H2SO3 O2 2H2SO4 2 氮氧化物溶于水形成酸 雷雨闪电时 大气中常有少量的二氧化氮产生 闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮 N2 O2 放电 2NO 一氧化氮结构上不稳定 空气中氧化成二氧化氮 2NO O2 2NO2 二氧化氮和水作用生成硝酸 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3 此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨 例如氟化氢 氟气 氯气 硫化氢等其他酸 性气体 3 酸雨的危害 酸雨被称为 空中死神 酸雨危害是多方面的 包括对人体健康 生态系统和建筑 设施都有直接和潜在的危害 3 1 酸雨对人体健康的危害 酸雨对人类健康有着直接或间接的影响 首先酸雨中含有多种致癌因素 能破坏人 体皮肤 黏膜和肺部组织 诱发哮喘等多种呼吸道疾病和癌症 降低儿童免疫力 其次 酸雨还会对人体健康产生间接影响 在酸沉降作用下土壤和饮用水水源被污染 其中一 些重金属会在鱼类体中富集 人类因食用而受害 据统计 欧洲一些国家每年因酸雨导 致老人和儿童死亡的病例达千余人 美国国会调查表明美国和加拿大在 1990 年一年约有 5200 人因遭受酸雨污染而死亡 1981 年瑞典马克郡有一家 3 名孩子为绿头发 原因是酸 雨使其饮用井水酸化 井水腐蚀了铜质的水管 洗涤过的头发被溶出的铜化合物所染绿 在墨西哥 pH 为 3 4 4 9 的酸雨并不罕见 该国卫生部调查表明 墨西哥的呼吸器官疾 病死亡率为世界最高 3 3 2 酸雨对农业生产的危害 酸雨对土壤有直接的影响 酸雨下降时直接影响植物的叶片 同时土壤中的金属元 素因被酸雨溶解 造成矿物质和土壤中的养分大量流失 酸雨使土壤酸化 肥力降低 有毒物质更毒害作物根系 杀死根毛 导致植物无法获得充足的养分而枯萎 死亡 并 非所有的二氧化硫都会转变成硫酸 有相当一部分会漂浮在大气中 当最后降落到地面 时 会阻凝叶子的气孔进行光合作用 影响植物正常发育 酸雨还能诱发植物病虫害 使作物减产 在土壤中生长着许多的细菌 这些生物对植物的生长有着极为重要的作用 如在黑土里生长着细菌 土壤被酸雨侵蚀 土壤中的大多数细菌都将无法存活 酸雨还 破坏了农业系统的生态平衡 经调查发现 我国南方 7 省的大豆因酸雨受灾害面积达 158 7 万 hm 减产 20 万 t 减产幅度约 6 每年经济损失 1400 万元 3 3 酸雨对水生生态系统的危害 酸雨还能杀死水中的浮游生物 减少鱼类食物来源 破坏水生生态系统 酸雨降到 地面后 导致水体酸化 其中生长的各种鱼虾等动物 水生植物及微生物等都会受到严 重影响 中国科学院水生生物研究所庄德辉认为 藻类是水体的主要初级生产者 在酸 化水体中 藻类数量减少 特别是在藻类形成水华季节 与邻近非酸化水体相比 种类 明显偏少 广东省中山市东升镇利生村一虾农 在 2008 年 4 月中旬 所养白虾刚开塘 2 周多 就暴发红体病 4 月初一场雨后 2 3d 周边虾塘就出现了红体病 至月中大规模 暴发 环保专家指出这就是酸雨的影响 4 3 4 酸雨对建筑物的危害 3 4 1 酸雨对非金属建筑材料的危害 酸雨能使非金属建筑材料 混凝土 砂浆和灰砂砖 表面硬化使水泥溶解 出现空 洞和裂缝 导致强度降低 从而建筑物损坏 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 建筑材料变脏 变黑影响城市市容质量和城市景观 被人们称之为 黑壳 效应 我国雾都重庆 黑壳 效应相当明显 天然大理石 俗称汉白玉 三年之后 经酸雨淋 洗 完全变色 失去光泽的时间为 3 至 8 年 大理石含钙特多 因此最怕酸雨侵蚀 例 如 有两座高 157 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 酸筋 累累 通向人口处的天使和玛丽亚石像剥蚀得已经难以恢复 其中的砂岩 更易腐蚀 石雕近 15 年间甚至腐蚀掉了 10 个厘米 已经进入 世界遗产名录 的著名印度泰姬陵 由于大气污染和酸雨的腐蚀 大理石失去光泽 乳白色逐渐泛黄 有的变成了锈色 3 4 2 酸雨对金属文物的危害 酸雨同样也腐蚀金属文物古迹 例如 著名的美国纽约港自由女神像 钢筋混凝土 外包的薄铜片因酸雨而变得疏松 一触即掉 而在 1932 年检查时还是完好的 因此不 得不进行大修 已于 1986 年女神像建立 100 周年时修复完毕 意大利威尼斯圣玛丽教 堂正面上部阳台上的四匹青铜马曾被拿破仑掠到过巴黎 后来完壁归赵 近来却因酸雨 损坏严重无法很好修复 只得移到室内 在原处用复制品代替 世界上类似情况还有许 多 荷兰中部尤特莱希特大寺院中 有一套组合音韵钟 是在 17 世纪铸造的名钟 300 年来人们一直十分喜欢听它的声音 可是近 30 年来钟的音程出了毛病 音色也逐渐变得 不洪亮 因为钟是用 80 的铜制的 由于敲钟时反复震动铜锈逐渐剥落 酸雨腐蚀已经 进入到钟的内部 在欧洲 镶有中世纪古老彩色玻璃的教堂等建筑超过 10 万栋 这些彩 色玻璃弥足珍贵 在第二次世界大战中曾卸下来疏散开 多数安然无恙 可是却和其他 古建筑一样 不能躲过酸雨的侵袭 3 4 3 酸雨对保护涂层的破坏 各种交通工具以及许多仪器设备 电力和通信设备 基础设施建设等无不涂抹金属 非金属及有机涂层进行保护 但是 酸雨对这些保护层特别是金属保护层的腐蚀是非常 快的 就油漆类防腐涂层来说 酸雨对漆膜的光泽 颜色 粉化的破坏也比较快 对于 普通油漆而言 使用 1 2 年 即出现明显的失光和变色 3 年后出现明显粉化缺陷 4 酸雨的防治 燃料燃烧排放的二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要原因 因此 减少二氧化硫 和氮氧化物的排放量是防止酸雨的主要途径 4 1 健全环境法规 控制固定污染源和汽车污染源的排放量 制定严格的大气环境质量标准 通过法律手段促使排放源实施各种有效措施控制大 气污染物的排放量 如美国不许新建大型火力发电厂以及限制燃煤发电厂的排放量的作 法 使美国 SO2 的排放量减少了一半 4 2 调整能源结构 改善燃料质 增加清洁能源的使用比例 为了减少酸雨形成源 改变能源结构 增加无污染或少污染的能源比例 改造供热 方式 大力开发并利用无污染能源如风能 水能 太阳能等 发展太阳能 水能 风能 地热能等不产生酸雨污染的清洁能源 清洁能源的使用 可减少 SO2和 NOX酸性气体的排 放量 长期持续使用 对环保十分有利 用核电站来发电也可减缓酸雨的污染 用甲醇 代替汽油 降低 NOx 的排放 燃煤电厂等二氧化硫排放源 可通过逐步燃用天然气等清 洁能源 减少煤的使用量 改变供热方式 利用工厂的余热等实行集中供热 饮食服务 行业必须使用燃油 燃气 电或者固硫煤及其它清洁能源 禁止原煤散烧 要安装油烟 净化装置 并保证使用期间正常运行 禁止排放未经净化处理的油烟 不得在露天燃用 煤炭 木材加工食品 4 3 积极开发利用煤炭的新技术 推广煤炭的净化技术 改进燃煤技术 改进污染物控制技术 使用低硫优质煤 使 用天然气和燃料油代替煤 减少酸性物质的排放 此外应用型煤 湿法脱硫除尘 电厂 锅炉排烟脱硫和流化床除尘脱硫等新环保技术有效减少酸性物质向大气排放 禁用使用 含硫量高的燃料 4 4 加强大气污染的监测和科学研究 建立酸雨自动监测站 及时掌握大气中的硫氧化物和氮氧化物的排放和迁移状况 了解酸雨的时空变化情况和发展趋势 及时采取对策 4 5 加大执法力度 减少污染物排放取缔污染物排放量大的企业 使用锅炉的企业必须安装脱硫除尘设 施 汽车要求安装尾气净化器 确保污染物达标排放 报废经过改造尾气仍不达标的汽 车 4 6 发挥舆论宣传的作用 促进全民共同参与加大宣传力度 促使全民从身边的小事做起 共同防治酸雨 如 节约能源 随手关灯 使用节能灯 尽可能使用公共交通工具 减少交通工具的使用次 数及尾气排放量 5 结论 任何公共政策的制定都要考虑政策实施的经济效果 酸雨控制战略目标的确定也不 例外 确定减排目标必须进行费用效益分析 减少致酸物质排放势必花费成本 通过减 排改善大气环境 减少酸沉降 最终改善受体的福利状况是减排带来的环境收益 酸雨 政策的费用效益分析就是要比较酸雨治理成本同环境收益之间的关系 酸雨治理同样遵 循边际成本递增和边际收益递减规律 因此 酸雨控制战略目标并非定得越高越好 理 论上 只有在环境容量约束条件下的边际收益等于边际成本的减排量才是最优的酸雨控 制战略目标 5 参考文献