酸雨、臭氧层空洞、全球变暖

酸雨、臭氧层空洞、全球变暖

酸雨

一、酸雨的成因

酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。由于我国多燃煤，所以的酸雨是硫酸型酸雨。而多燃、石油的国家下硝酸雨。

酸雨多成于化石燃料的燃烧：

⑴S→H2SO4 S+O2（点燃）→SO2

SO2+H2O→H2SO3（亚硫酸）

2H2SO3+O2→2H2SO4（硫酸）

（也可以被认为是SO2先被氧化为SO3，SO3再与水反应生成H2SO4）

总的化学反应方程式：

S+O2（点燃）＝SO2,2SO2+2H2O+O2＝2H2SO4

⑵氮的氧化物溶于水形成酸：

a. NO→HNO3（硝酸）

2NO+O2＝2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO

总的化学反应方程式：

4NO+2H2O+3O2＝4HNO3

b. NO2→HNO3

总的化学反应方程式：

4NO2+2H2O+O2→4HNO3

（*注：元素后的数字为脚标，化学式前的数为化学计量数。）

二、酸雨的危害

硫和氮是营养元素。弱酸性降水可溶解地面中矿物质，供植物吸收。如酸度过高，pH 值降到5.6以下时，就会产生严重危害。它可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康。

酸性雨水的影响在欧洲和美国东北部最明显，而且被大力宣传，但受威胁的地区还包括加拿大，也许还有加利福尼亚州塞拉地区、洛基山脉和中国。在某些地方，偶尔观察到降下的雨水像醋那样酸。酸雨影响的程度是一个争论不休的主题。对湖泊和河流中水生物的危害是最初人们注意力的焦点，但现在已认识到，对建筑物、桥梁和设备的危害是酸雨的另一些代价高昂的后果。污染空气对人体健康的影响是最难以定量确定的。

受到最大危害的是那些缓冲能力很差的湖泊。当有天然碱性缓冲剂存在时，酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有机酸)就会被中和。然而，处于花岗岩(酸性)地层上的

湖泊容易受到直接危害，因为雨水中的酸能溶解铝和锰这些金属离子。这能引起植物和藻类生长量的减少，而且在某些湖泊中，还会引起鱼类种群的衰败或消失。由这种污染形式引起的对植物的危害范围，包括从对叶片的有害影响直到细根系的破坏。

在美国东北部地区，减少污染物的主要考虑对象是那些燃烧高含硫量的煤发电厂。能防止污染物排放的化学洗气器是可能的补救办法之一。化学洗气器是一种用来处理废气、或溶解、或沉淀、或消除污染物的设备。催化剂能使固定源和移动源的氮氧化物排放量减少，又是化学在改善空气质量方面能起作用的另一个实例。

酸雨的损益值计

分析及计算公式

D=DH+DA+DF+DB+DC+DT

其中，

D——大气污染引起的总损失

DH——大气污染引起的人体健康损失

DA——大气污染引起的农业损失

DF——大气污染引起的林业损失

DB——大气污染引起的建筑材料损失

DC——大气污染增加的清洗费用

DT——酸雾影响能见度的交通损失

1.大气污染对人体损失的估算

DH=DHM+DMT+DHD

其中，

DHM——呼吸系统疾病医疗费用损失

DMT——呼吸系统疾病的误工损失

DHD——肺癌患者提前死亡引起的生产损失

2.大气污染对林业损失的估算

DA=DAV+DAG

其中，

DAV——大气污染引起的蔬菜减产的损失

DAG——大气污染引起的粮食减产的损失

3.大气污染对林业的损失估算

DF=DFW+DFE

其中

DFW——森林减产的木材经济损失

DFE——森林生态效益危害（非林产品）的经济损失

4.大气污染对建筑材料的损失估算

DB=DBS+DBP

其中

DBS——镀锌钢破坏的经济损失

DBP——油漆破坏的经济损失

5.大气污染增加的清洗费用估算

DC=DCH+DCR

其中

DCH——家庭清洗费用

DCR——城市房屋外观清洗费用

6.能见度降低对交通运输损失的估算

DT=DTH+DTW

其中

DTH——酸雾对陆路运输造成的经济损失

DTW——酸雾对水上运输造成的经济损失

三、酸雨的防治

控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。

目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有：

1.原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40％一60％的无机硫。

2.优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。

3.改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石，与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。

4.对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。目前主要用石灰法，可以除去烟气中85％-90％的二氧化硫气体。不过，脱硫效果虽好但十分费钱。例如，在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投资的25％之多。这也是治理酸雨的主要困难之一。

5.开发新能源，如太阳能，风能，核能，可燃冰等，但是目前技术不够成熟，如果使用会造成新污染，且消耗费用十分高.

臭氧层空洞

一、成因

对南极臭氧洞形成原因的解释有三种，即大气化学过程解释，太阳活动影响和大气动力学解释。其一，大气化学过程解释，认为臭氧层中可以产生某种大气化学反应，将3个氧原子含量的臭氧（O3）分解为分子氧（O2）和原子氧（O），从而破坏了臭氧层；其二，太阳活动影响解释，认为当太阳活动峰年（即太阳活动强烈的时期）前后，宇宙射线明显增强，促使双电子氮化物（如NO2）与O3发生化学反应，使得奇电子氮化物（如NO3）增加，O3转换为O2；其三，大气动力学解释认为，初春，极夜结束，太阳辐射加热空气，产生上升运动，将对流层臭氧浓度低的空气输入平流层，使得平流层臭氧含量减小，容易出现臭氧洞。一般认为，在人为因素中，工业上大量使用氟里昂气体是破坏臭氧层的主要原因之一。

二、臭氧层空洞的危害

臭氧层空洞威胁人类生存：大气中的臭氧每减少1％。照射到地面的紫外线就增加2％，人的皮肤癌就增加3％，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民，已尝到苦头，只要走出家门，就要在衣服遮不住的肤面，涂上防晒油，戴上太阳眼镜，否则半小时后，皮肤就晒成鲜艳的粉红色，并伴有痒痛；羊群则多患白内障，几乎全盲。据说那里的兔子眼睛全瞎，猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去，河里捕到的鲜鱼也都是盲鱼。推而广之，若臭氧层全部遭到破坏，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也遭到“灭顶之灾”，地球将会成为无任何生命的不毛之地。

全球变暖

如何减缓全球变暖

其一，地球升温使地球上的部分冰雪消融，全球液态水总量增加。而液态水的比热高于冰雪，因温室效应而增加的热量因为地球上液态水总量增加而未使水的温度显著上升，因温室效应而增加的热量虽然使地球上的岩石、土地等温度显著上升，但由于其与地球上的液态水发生热交换，使整个地球不再显著升温，一定程度上抵消了温室效应，延缓了地球上冰雪的融化。

其二，地球升温使地球上的绿色植物生长旺盛，其光合作用比地球升温前吸收了更多的二氧化碳(温室气体的主要部分)，固定了一部分温室气体，使这部分温室气体不再阻止地球上的热量向外辐射，也在一定程度上抵消了温室效应。