酸雨形成特點“指紋”

    　酸雨中含有一定濃度的鹽類,來自于降水過程中被沖刷的正漂浮在大氣中的酸堿物質(zhì)比例。此種鹽類的成份與該地區(qū)的排放源性質(zhì)有關(guān)，有點象反映地區(qū)排放特點的“指紋”,被稱做降水化學(xué)。中國南方降水化學(xué)中硫酸根濃度較高，平均是德國的4.5倍,美國的5.5倍；硫酸根與硝酸根之比是德國的7.0倍,我國南方酸雨屬于硫酸型的,主要由煤煙型大氣污染造成的；美國和德國降水是硝酸型的,主要由汽車尾氣型大氣污染造成的。中國酸雨特點的識別也為進(jìn)一步如何控制酸雨和減緩酸雨影響提供方向。

對酸雨的貢獻(xiàn), SO_x 和NO_x 哪個孰重?

　　就我國情況而言, 首先, 總體來看SO₂ 的排放量比NO_x 為大, 但是個別的南方省市, 如廣東, 福建等省, SO₂ 的排放量比NO_x 為小; 其次, 就發(fā)展而言, 汽車數(shù)量增加較快, 而NO_x 排放量主要取決于汽車的排放, 因此, 在未來的若干年內(nèi), NO_x 的排放量可能超過SO_x ; 最后, SO₂ 進(jìn)入大氣后, 通過光化學(xué)反應(yīng), 變?yōu)榱蛩岣?這需要一段時間, 可能經(jīng)過長距離大氣傳輸; 但是NO進(jìn)入大氣后, 很快與氧氣化合, 生成NO₂ , 繼而變?yōu)橄跛岣? 需要時間較短, 遇雨被局地沖刷降落地面。綜合來看, 目前SO₂ 對酸雨貢獻(xiàn)為大, 將來NO_x 的貢獻(xiàn)可能要超過SO₂ 。

SO₂ 是如何變成硫酸的?

　　人類活動向大氣排放的是SO₂ 氣體, 即使它溶于雨水也只能成為酸性較弱的亞硫酸, 然而我們在雨水中測到的確是酸性較強(qiáng)的硫酸, SO₂ 是如何變成硫酸的? 這是通過三類反應(yīng)實現(xiàn)的。
　　氣相光氧化反應(yīng)。在純凈的空氣中, SO₂ 難于光氧化。但在污染的空氣中, 烴類與NO_x 生成某些有反應(yīng)能力的基團(tuán), 如OH, HO₂,CH₃O等, 后者在日光照射下, 將氧化SO₂ 為SO₃ , 再溶于水成為硫
酸。這一反應(yīng)在完全純凈的空氣內(nèi), 進(jìn)行極慢, 可以忽略不計; 在污染很輕的自然本底地區(qū)也很慢;但在污染嚴(yán)重的城市上空, 其速度可達(dá)本底地區(qū)的百倍之多。冬季陽光弱, 夏季陽光強(qiáng), 其速率可高出前者近一倍。
　　液相光氧化反應(yīng)。日光下, 大氣中的烴類與NO_x 氣相光氧化生成臭氧和過氧化氫, 它們在水滴內(nèi)表現(xiàn)出很強(qiáng)的氧化能力, SO₂ 在水滴內(nèi)被液相氧化為硫酸。
　　固相氧化氧化反應(yīng)。在污染的大氣中懸浮著一定量顆粒物, 顆粒物可能來自土壤, 可能是煙囪排放的飛灰, 成份相當(dāng)復(fù)雜, 但經(jīng)化學(xué)分析, 一般含有微量的過渡金屬鐵, 銅的化合物, 它們恰恰是SO₂ 氧化為SO₃ 的多相催化劑, 在水滴內(nèi), 在這些顆粒物的表面上實現(xiàn)了SO₂向硫酸的轉(zhuǎn)變。
　　有科學(xué)家估計后兩種多相反應(yīng)的貢獻(xiàn)為90% 。
　　年平均SO₂ 轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的平均速率為1-2% /小時, 且因地區(qū)的自然和氣象條件而異。

NO_x 是如何轉(zhuǎn)化為硝酸的?

　　NO_x 是NO和NO₂ 的總稱。NO又叫笑氣, 人吸了可自動發(fā)笑。當(dāng)濃度較大時, 在空氣中可被氧氣自動氧化為NO₂ , 爾后溶于水成為硝酸。當(dāng)被空氣稀釋后, 速度變慢; 當(dāng)達(dá)到日常環(huán)境濃度時, 如百分之幾毫克/ 立方米時, NO的半衰期可達(dá)1000時之久。但是, 在污染的空氣中, 由于存在光氧化活性基團(tuán) (如臭氧, 烴類和一氧化碳等) 存在, 日光下, 環(huán)境濃度級的NO轉(zhuǎn)化為NO₂ 的反應(yīng)可在幾分鐘內(nèi)完成。