【语文课件】课题研究“酸雨的研究”.ppt

小课题研究,关于酸雨的研究,天马行空官方博客：,课题的提出：,现代文明给人类带来了进步，人类成了自然的主人；但享福过了头自然又反过来惩罚人类，人类遇到了许多前所未见的麻烦。酸雨，人称“空中死神”，是目前人类遇到的全球性区域灾难之一。目前全球有三大块酸雨地区：西欧，北美和东南亚。在南极和北极也有酸雨，1998年上半年,中国南极长城站八次测得南极酸性降水。我国长江以南也存在连片的酸雨区域。在酸雨区域内湖泊酸化，渔业减产，森林衰退，土壤贫瘠，粮菜减产，建筑物腐蚀，文物面目皆非。基于以上思考我们决定在成立一个小课题研究小组，利用假期时间展开对酸雨的研究。,天马行空官方博客：,研究过程：,一、酸雨的发现,近代工业革命，从蒸气机开始，锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器；而后火力电厂星罗齐布,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；燃烧产生的高温尚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顿市雨水成份，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。于是史密斯首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。,一、酸雨的发现,什么是酸雨？,简单地说，酸雨就是酸性的雨。什么是酸?纯水是中性的，没有味道；柠檬水，橙汁有酸味，醋的酸味较大，它们都是弱酸；小苏打水有略涩的碱性，而苛性钠水就涩涩的，碱味较大，它们是碱。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关；而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关；然后建立了一个指标：氢离子浓度对数的负值,叫pH值。于是，纯水的pH值为7；酸性越大，pH值越低；碱性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7；当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性，pH值为5.65。被大气中存在的酸性气体污染,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)上弥漫的雾,pH值小于5.65时叫酸雾。,酸雨的形成,酸雨的形成与SOx和NOx有着很大的关系。可以说它们是形成酸雨的罪魁祸首。那么它们分别是怎样转换成酸雨的呢？我们通过上网查到：,1、SO2是如何变成硫酸的?人类活动向大气排放的是SO2气体,即使它溶于雨水也只能成为酸性较弱的亚硫酸,然而我们在雨水中测到的确是酸性较强的硫酸,SO2是如何变成硫酸的?这是通过三类反应实现的。气相光氧化反应。在纯净的空气中,SO2难于光氧化。但在污染的空气中,烃类与NOx生成某些有反应能力的基团,如OH,HO2,CH3O等,后者在日光照射下,将氧化SO2为SO3,再溶于水成为硫酸。固相氧化氧化反应。在污染的大气中悬浮着一定量颗粒物,颗粒物可能来自土壤,可能是烟囱排放的飞灰,成份相当复杂,但经化学分析,一般含有微量的过渡金属铁,铜的化合物,它们恰恰是SO2氧化为SO3的多相催化剂,在水滴内,在这些颗粒物的表面上实现了SO2向硫酸的转变。液相光氧化反应。日光下,大气中的烃类与NOx气相光氧化生成臭氧和过氧化氢,它们在水滴内表现出很强的氧化能力,SO2在水滴内被液相氧化为硫酸。,酸雨的形成,2、NOx是如何变成硝酸的?NOx是NO和NO2的总称。NO又叫笑气,人吸了可自动发笑。当浓度较大时,在空气中可被氧气自动氧化为NO2,尔后溶于水成为硝酸。,研究到这里我们想到，酸雨既然和NOx、SOx有很大的关系，那么NOx、SOx的排放源有哪些呢？为此我们查阅了大量的资料。,酸雨的形成,1、SOx和Nox的天然排放源：酸性物质SOx有四类天然排放源：海洋雾沫,它们会夹带一些硫酸到空中；土壤中某些机体，如动物死尸和植物败叶在细菌作用下可分解某些硫化物，继而转化为SOx；火山爆发,也将喷出可观量的SOx气体；雷电和干热引起的森林火灾也是一种天然SOx排放源,因为树木也含有微量硫。酸性物质NOx排放有两大类天然源：闪电,高空雨云闪电,有很强的能量,能使空气中的氮气和氧气部分化合,生成NO,继而在对流层中被氧化为NO2,NOx即为NO和NO2之和；土壤硝酸盐分解，既使是未施过肥的土壤也含有微量的硝酸盐,在土壤细菌的帮助下可分解出NO,NO2和N2O等气体。,(2)SOx和Nox的人工排放源：酸性物质SOx，NOx排放人工源之一，是煤、石油和天然气等化石燃料燃烧，无论是煤，或石油，或天然气都是在地下埋；藏多少亿年，由古代的动植物化石转化而来,故称做化石燃料。科学家粗略估计，1990年我国化石燃料约消耗近700百万吨仅占世界消耗总量的12%,人均相比并不惊人；但是我国近几十年来,化石燃料消耗的增加速度,实在太快,1950年至1990年的四十年间,增加了30倍。不能不引起足够重视。酸性物质SOx,NOx排放人工源之二是工业过程,第一金属冶炼：某些有色金属的矿石是硫化物,铜,铅,锌便是如此,将铜,铅,锌硫化物矿石还原为金属过程中将逸出大量SOx气体,部分回收为硫酸,部分进入大气。例如：80年代初期,云南某地区乡镇企业起步,片面追求利润,实施土法炼硫,工艺陈旧落后,硫的回收率仅达30%。其余的硫都燃烧成为SO2,迷漫于大气之中,加之云南气候湿润，有人曾收集检测到每场降雨都是酸雨,pH值可达到3.2-3.8。其后果是生产区周围,树上看不到昆虫,地下找不到蚂蚁,天上望不到飞鸟,1500亩良田寸草不长,一片荒凉的灾区景象。,第二化工生产，特别是硫酸生产和硝酸生产可分别跑冒滴漏可观量SOx和NOx,由于NO2带有淡棕的黄色，因此,工厂尾气所排出的带有NOx的废气象一条“黄龙”,在空中飘荡，控制和消除“黄龙”被称做“灭黄龙工程”。比如某硫酸厂年产10万吨硫酸,通过废气向大气排放SO23750吨。厂区两平方公里范围被严重污染,形成局地酸雨。厂区降水pH值的最低值达到3.63;平均pH值为4.41;为重酸雨区。第三石油炼制等,也能产生一定量的SOx和NOx。它们集中在某些工业城市中，也比较容易得到控制。,(3)酸性物质SOx、NOx排放人工源之三是交通运输,如汽车尾气。在发动机内,活塞频繁打出火花，象天空中闪电,N2变成NOx。不同的车型,尾气中NOx的浓度有多有少，机械性能较差的或使用寿命已较长的发动机尾气中的NOx浓度要高。汽车停在十字路口,不息火等待通过时,要比正常行车尾气中的NOx浓度要高。近年来,我国各种汽车数量猛增,它的尾气对酸雨的贡献正在逐年上升,不能掉以轻心。人们常说车祸猛于虎,因为车祸看得见摸得着,血肉模糊,容易引起震动；污染是无形的,影响短时间看不出来,容易被人忽视,酸雨的形成,对我国酸雨情况的调查,1、我国SOx、NOx排放量逐年增加：50年代以来,随着经济发展，中国大陆SOx和NOx排放逐年增加,90年代为建国初期的10倍以上；近年来,我国经济发展出现腾飞,国民生产总值保持约8%的增长速度,能源消耗速度也在同步增长，故而中国大陆SOx和NOx的排放近年年增加20%左右。若不从排放源加以限制,我国酸雨状况恶化的现实将得不到有效控制。,我国酸雨形成的主要责任者煤炭中的杂质硫：与石油和天然气相比,在我国煤的消耗量要多得多。一般估计煤的消耗量占化石燃料总消耗量的90%左右。而煤的燃烧排放SOx的数量,除了决定于煤的消耗数量,尚决定于煤的含硫量。我国幅员辽阔，煤矿分布十分分散。我国南方产煤含硫量比北方要高,特别是西南地区,产含硫量高煤的中小煤窑如满天星斗,其煤的含硫量要比东北和华北地区产的高叁肆倍，当地居民称之为“臭煤”,因为家庭炊饭的炉子烧用此煤，能发出令人窒息的恶臭气味,它就SOx。一般情况是当地消耗当地产的煤,以减少运输过程的损失和增加成本,这也加速了我国长江以南酸雨区域的形成。此外，我国产石油和天然气含硫量一般比煤要低得多。而且它们的年消耗量为煤的消耗量的十分之一左右,因此，燃煤中的杂质硫将是我国目前酸雨的主要负责者。,对我国酸雨情况的调查,我国城市酸雨分布初步调查：福建省三明市是座新兴的工业城市,多年来城市东部降水呈明显酸性。庐山,黄山,衡山和峨嵋山都是风景胜地,但在约2000米的高山上也收集到酸雨和酸雾,有的酸性还很强。四川盆地是我国重酸雨区;其相邻的贵州盆地是我国另一个重酸雨区。两广专区也有酸雨。甘肃省是一个东西窄长的省份。有趣地是,其东南部属于酸雨区。而干旱的西部属于碱雨区。陕西省是一个南北窄长的省份。其南部为酸雨区。北部为碱雨区。安徽省南北为长江所截断,有趣的是,江南大致为酸雨区,江北大致为非酸雨区。山东半岛是我国长江以北的,一个独立的酸雨区,主要是在胶东半岛的青岛和潍坊市附近。台湾岛、我国南方某些面向大陆的岛屿也有酸雨上面这些只是我们的初步调查，可能还有很多地区有不同程度的酸雨现象我们还没有查到。,对我国酸雨情况的调查,酸雨产生的危害：,1、酸雨与森林衰退：比较不同年代树木年轮，可知产生酸雨前后对林木生长的影响。在我国南方森林地区，50年前树木生长较为粗壮，近年来状况不佳。酸雨可造成叶面损伤和坏死，早落叶，林木生长不良，以致单株死亡。土壤肥力降低，产量下降，造成大面积森林衰退。,我国重酸雨地区四川盆地受酸雨危害的森林面积达28万公顷，占林地总面积的三分之一，死亡面积1.5万公顷，占林地面积6%。同样受酸雨侵袭的贵州省，受危害的森林面积达14万公顷，为四川盆地的二分之一。,酸雨产生的危害：,2、酸雨与建筑：科学家曾收集许多被酸雨毁害的石灰石和大理石建筑材料,分析发现该样品的碳酸盐的颗粒中总是嵌入硫酸钙晶体,硫从哪里来?认定与酸雨有关。重庆市1956年建成的重庆体育馆水泥栏杆,由于酸雨腐蚀,石子外露,深达1厘米之多,按时间估计,平均每年浸蚀0.4毫米,十分惊人。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。,酸雨产生的危害：,3、酸雨与文物：酸雨能使文物面目皆非。碑林文字模糊；著名的杭州灵隐寺的“摩崖石刻”近年经酸雨侵蚀，佛像眼睛、鼻子、耳朵等剥蚀严重，面目皆非，修补后，古迹不“古”。碑林、石刻大都由石灰岩雕成，遇到酸雨立即起化学反应，酸碱中和，即被腐蚀。南方某地属于酸雨区,有一块五百年历史的大理石碑,50年前字迹尚清晰,现在已一片模糊,这说明此事与近40至50年间的酸雨现象有关。,酸雨产生的危害：,4、酸雨与人类：人体耐酸能力高于耐碱能力，如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服,不带手套，手就会变得粗糙，皮革工人，经常接触碱液，也有类似情况；但皮肤角质层遇酸就好一些。可是，眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,尚可诱发肺病,这是酸雨对人体健康的直接影响。另一方面，农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属,如汞、镉、铅等,再溶出,继而为粮食，蔬菜吸收和富集,人类摄取后,中毒,得病。这是酸雨对人体健康的间接影响,酸雨产生的危害：,5、从酸雨到黑雨：1994年重庆及其郊区下了数场黑雨,色如墨汁,且有强酸性。人们发生了恐慌，纷纷询问地区环保部门，欲知其详。经化学分析,黑色物是煤屑，原来在锅炉内化石燃料未能燃烧充分,析出一些细的碳粒，也通过烟囱排向高空。酸性物主要是硫酸根,来自煤中燃烧的杂质硫。结论是：黑雨就是强酸性雨；也可以说是酸雨发展到某种极端情况。另外酸性加大还可以形成黑雪、酸雾等天气。,酸雨产生的危害：,5、从酸雨到毒雪：酸雨给人类敲响了警钟。90年代科学家又在冰雪世界的南极和北极收集到了含有有毒农药成份的“毒雪”。“毒雪”形成与酸雨或酸雪形成过程极为相似。也是人类活动，使用人造的农药到田间,杀虫增产，但农药却进入了环境；也是通过大气远程传输；也是在高空中，污染物被雨雪冲刷；也是最终降落地面,危害人类。由“酸雨”,发展到“毒雪”，如此严重的环境恶化趋势，能不令人类反省吗?!,酸雨产生的危害：,如何控制酸雨的形成,酸雨控制是个十分紧迫的事情,应该在近期得到控制,近年得到改善。因此需要两步走:先从实际情况出发,对目前的酸性物质排放加以消减,以求短期见效果；同时考虑根本改革,即能源结构的变更,从根本上解决问题,后者在短时间内难以奏效。目前着手控制酸雨的措施包括:限制高硫煤的开采与使用；重点治理火电厂二氧化硫污染；防治化工,冶金,有色金属冶炼和建材等行业生产过程中二氧化硫污染。酸雨控制的根本途径是减少酸性物质向大气的排放,目前的有效手段是使用干净能源,发展水力发电和核电站,使用固硫的型煤,使用锅炉固硫、脱硫、除尘新技术,发展内燃机代用燃料,安装机动车尾气催化净化器,培植耐酸雨农作物和树种等。,我们还查到了一些具体的措施：1、利用无污染干净能源比如风能，太阳能，潮汐和地热等。,如何控制酸雨的形成,2、在农村发展沼气3使煤前先将煤洗洗。3、烟囱内壁涂一层石灰乳5氨水吸收烟气中的二氧化硫4、用活性