宜宾市中心城区酸雨现状、危害及成因分析化学毕业论文

宜宾市中心城区酸雨现状、危害及成因分析目 录前言11宜宾市酸雨现状及危害11.1宜宾市大气降水监测情况11.2宜宾市酸雨特征21.2.1宜宾市大气降水PH值时间分布特征21.2.2宜宾大气降水成分31.3宜宾市酸雨的危害现状41.3.1酸雨对市区环境的危害41.3.2酸雨对宜宾市民的健康影响62宜宾市酸雨成因分析62.1酸雨形成机理62.2污染源72.2.1工业排放酸性气体72.2.2机动车辆排放酸性气体72.2.3雷电产生酸性气体82.2.4人们生活排放酸性气体92.3酸雨形成环境条件92.3.1地形92.3.2气候气象92.3.3大气颗粒物10结论11致谢 12参考文献13摘要近年来我国酸雨区域不断扩大,并有向北方扩展的趋势,酸雨发生率也呈上升之势,由于经济发展程度不断提高,酸雨造成的损失也在不断增加，防治酸雨危害受到国家环保部门的高度重视，宜宾市位于我国西南重酸雨区,是全国酸雨危害仅次于华中的地区,年酸雨发生率在90%以上,年平均酸雨PH值在4.0以下。宜宾市酸雨频率高、酸度强,酸雨污染呈逐年加重趋势。大气降水有很大的腐蚀性，区内建筑物,露天公共基础设施,工厂露天设备,城市绿化带受到其严重腐蚀,也影响着人类的身体健康。宜宾市是西南重要的工业基地，又是一个资源开发型城市，工业能源消耗巨大，工艺技术陈旧，宜宾市区人口多，机动车辆和人类生活排放大量污染物，空气污染严重。为宜宾酸雨出现提供了污染源，加之，其独特的地理位置，地形、气候为酸雨形成提供了极其有利的条件。关键词：宜宾市中心城区；酸雨现状；成因分析A Yibin status and causes of acid rain in downtown AnalysisAbstractIn recent years, expanding Chinas acid rain area has a tendency to spread to the north, the incidence of acid rain on the rise, due to rising level of economic development; acid rain damage is also creasing. Combating acid rain, harmful by national environmental protection department of the high degree of attention. Yibin city is located in southwest Chinas heavy acid rain area in China, second only to central areas of acid rain hazard, the annual incidence of acid rain more than 90% acid rain, the annual average PH value below 4.0. Yibin City, the high frequency of acid rain, strong acidity and acid rain pollution, the was increasing year by year. Great corrosive precipitation, local buildings, open-air public infrastructure, plant outdoor equipment, urban green belts by its severe severe ion, but also affects human health. Yibin City is an important industrial base in he southwest, but also a resource- developing cities, industrial energy consumption of large, technology obsolescence, Yibin urban population, motor vehicles and emissions of human life, a large large mber of pollutants, air pollution is serious. To Yibin acid rain appeared to offer the sources of pollution, combined with its unique geographical location, topography climate for the formation of acid rain extremely favorable conditions.Key words:The downtown of yibin city；Acid rain present situation；Origin analysis前言 我国酸雨主要分布在长江以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地，酸雨区面积约占国土面积的30%。近年来，华中酸雨区一直是全国酸雨污染最严重的区域；西南酸雨区污染有所缓和，但整体污染仍很严重；华南酸雨区总体格局变化不大；华东酸雨区局部污染加重；北方部分地区也出现酸雨，各省间存在致酸物质的远距离输送和相互影响。宜宾市是我国酸雨严重地区, 酸雨频率达到80以上,酸雨PH值低到3.1左右。酸雨已造成多方面的影响和危害。为防治酸雨, 对酸雨的现状, 酸雨成因等进行研究不仅可以知道宜宾酸雨情况和损失情况，而且可以为酸雨防治提供重要依据。1 宜宾市酸雨现状及危害自上世纪80年代以来宜宾市酸雨现象就十分严重。酸雨频率高达75%以上，酸雨年平均PH值多在4.5以下，宜宾市位于西南地区东部，是我国酸雨危害仅次于华中地区重酸雨区，一直被列为我国酸雨重点控制区。酸雨每年都会给农业、工业、城市建设造成重大损失，被形象地称为为“无形的杀手”。1.1宜宾市降水监测情况中心城区大气降水设2个采样点：监测站、石马中学。2008年降水pH值与前五年对比情况，见下表。表1-1 2003年2008年pH值统计表指 标2003年2004年2005年2006年2007年2008年酸雨率94.2%94.8%90.6%79.6%60.9%76.0%降水pH平均值3.824.034.234.074.584.33pH最小值3.083.183.423.153.173.10图1-1 宜宾市降水PH值及酸雨率变化图 从2003年到2008年的统计数据可以看出，2003年以来宜宾市中心城区酸雨有所好转，酸雨频率有所降低，酸雨PH值有所上升，但2008年与2007年相比酸雨频率由60.9%上升到76.0%酸雨平均PH值由4.58降为4.33说明宜宾市酸雨有加重的趋势，从总的情况来看近年来中心城区降水PH值多在4.50以下，酸雨率多在75%以上，说明宜宾市是重酸雨区的现状一直没有改变。1.2 宜宾市大气降水特征1.2.1宜宾市大气降水PH值在不同时段分布特征表1-2 20012005年降水监测月平均统计结果月份123456789101112Ph平均植3.693.904.204.755.014.344.424.154.164.093.994.02Ph最大植4.024.514.416.056.015.215.235.025.164.914.304.60Ph最小植3.463.774.034.284.693.874.083.723.793.793.693.73图1-2 20012005年降水监测月平均统计结果20012005五年的各年l2个月份中，1月份酸雨污染最重，降水pH均值为369，其次是2月份和11月份，降水pH均值分别为3.90和3.99，这3个月份酸雨频率均为100；5月份酸雨染最轻，4月份次之。l5月份降水pH值逐月上升，5l2月份又呈下降趋势。降水pH值受季节变化影响很大，春、夏、秋、冬4季的pH均值分别为3.93、4.70、4.24、4.03，其中，夏季与春季之间降水pH值相差0.77。从春季到夏季降水pH值逐渐上升，从夏季到冬季降水pH值呈下降趋势，随季节变化明显。1.2.2 宜宾大气降水成分表1-3 降水中化学离子分析统计（mg|L）年份20012002200320042005SO42-16.94120.73920.64317.98115.878NO35.3746.6835.7626.6473.410NH43.6925.2004.5294.2513.500Ca22.8233.1413.9813.3353.965Mg20.2300.3020.6510.396Cl1.3812.0301.3890.842F0.4130.5010.7080.317宜宾市降雨雨水中硫酸根离子浓度远远大于其它阴离子，约占阴离子的70以上。降雨中阴离子中SO42占优势，其次是NO3-、Cl-；阳离子中以NH+、Ca2+占比例较大，其次是 Na+和Mg2 。降雨中NO3-量有明显的降低趋势，说明宜宾酸雨属于硫酸型酸雨。雨水中成分复杂。1.3宜宾市酸雨的危害现状1.3.1酸雨对市区环境的危害酸雨降下时，大理石中的CaCO3跟含SO2的酸雨会发生化学反应，化学反应会产生CaSO4.2H2O，部份CaSO4.2H2O会进入大理石粒壮间的隙缝，以结核形式沉积于大理石的表面，然后逐渐脱落。 CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2+H2OCaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O除了大理石的建筑物以外，镀金顶的建筑物或是置于室外的青铜艺术品等，也是酸雨容易受到酸雨的腐蚀。 宜宾市建筑物由于受酸雨腐蚀严重，城区犹如一座古城。据统计，凡建设年龄在10年以上的建筑如不加以维护，就会面目全非。而且建筑物受地形影响呈密集而且高大特点，建筑物之间间距小，楼层高。所以酸雨对建筑造成的安全隐患极大。图1-3 刘丞街一角受腐蚀的墙壁酸雨打在含金属的建筑物和艺术品表面时，氧可以在金属表面、轻易取得电子而发生化学反应，金属表面因而不断被氧化，逐渐被腐蚀。宜宾城区化工厂露天能与雨水直接接触的金属设施设备、城市基础设施众多，酸雨腐蚀不仅影响厂区、市区美观，而且管理不当易触发重大安全事故。无形中给城市管理和设施维护带来巨大负担。图1-4 江北气象站附近一受腐蚀的交通标志牌酸雨对植物的危害严重。同时，酸雨中的硫酸使土壤更加贫瘠，它融化了土壤中的钙、镁、钾等养分，将它们硫酸化。酸化的土壤更加影响微生物的活性，使土壤失去中和能力。土壤如果PH值过低(酸性),大部分植物是无法继续生长的,它们会因强酸而导致死亡。受到酸雨侵蚀的叶子，其叶绿素含量会降低，使光合作用受阻，引起叶子萎缩和畸形，严重的能造成植物死亡图1-5 城市绿化带1.3.2 酸雨对宜宾市民的健康影响人体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。由于酸雨会改变土壤的酸碱性，在土壤中的铝(Al)，受到酸雨的影响而活化，以离子或其他易溶物形式流入河流或湖水中，毒害河湖中的生物，人类食用后，有毒元素在身体中累积，影响健康。酸雨也会改变河水和地下水的酸碱性，若这些酸化了的水不经过处理而直接输送，將使水泵、引水管等输水管道被腐蚀分解，使锌、铜、铅等這些有毒的重金属元素溶入水中，危害人体健康。 2 宜宾市酸雨成因分析2.1酸雨形成机理大量的SO2和NO2（或NO）等排放到空气中，使得下雨时这些气体溶入水滴中形成酸，也就是酸雨硫酸型酸雨：S+O2（点燃）SO2SO2+H2OH2SO3（亚硫酸）2H2SO3+O22H2SO4（硫酸）总的化学反应方程式：S+O2（点燃）SO2,2SO2+2H2O+O22H2SO4硝酸型酸雨：2NO+O22NO23NO2+H2O=2HNO3+NO总的化学反应方程式：4NO+2H2O+3O24HNO3（2）4NO2+2H2O+O24HNO32.2 污染源2.2.1 工业用煤排放宜宾市是我国西南地区重要的工业基地 主要工业有酿酒、化工、造纸、电力、轻纺、建材、电子等。翠屏区有五粮液食品工业集中区（位于翠屏区）、盐坪坝纺织工业集中区（位于翠屏区），白沙工业集中区（位于翠屏区）、象鼻工业集中区（位于翠屏区）、向家坝工业集中区（位于宜宾县）几大工业区。能源主要以当地煤为主。作为资源开发型城市的宜宾，能源消耗巨大，工艺技术陈旧，能源消耗中又以高硫高灰煤为主(煤的含硫量平均为4O)， 但煤气脱硫技术低下，脱硫率低。排入空气中大量SO2宜宾市有二二四和豆坝等电厂，发电主要采用宜宾高硫煤，耗煤量大。脱硫技术低下，脱硫率低。也是宜宾大气中SO2的主要来源。 图2-1宜宾二二四电厂（左）孜岩一角（右）2.2.2机动车辆排放酸性气体车辆发动机内,活塞频繁打出火花，,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,不熄火等待通过时,要比正常行车尾气中的NOx浓度要高。宜宾市是四川东南部城市中最巨实力的城市，经济活跃，市民消费旺盛，作为新世纪兴盛的汽车产业在宜宾有真实的发展，市内私家车数量大。而且公交车路线多，加之作为连接川贵云的重要枢纽和岷江与长江的交汇处，也吸引了众多外界过境或货物中转车辆。宜宾市区主要为双向四车道，道路弯曲，交叉口多，人流量大，交通灯多，车辆通行速度低。拥堵严重。所以汽车的尾气对酸雨的贡献也很大。图2-2 宜宾南门桥交通拥挤情况2.2.3 雷电产生酸性气体闪电，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。宜宾位于四川盆地南缘长江与岷江交汇处，境内地形起伏大，春季气温回升快，夏季气温高，受青藏高原冷空气和北方冷空气影响，由于温差巨大，必然导致热空气强烈上升。高空冷空气强烈向下补偿，引发空气剧烈相对运动而产生雷暴。2.2.4人们生活排放酸性气体四川是天然气大省，宜宾市区人口45万，日常生活要消耗大量天然气和煤。由此产生大量酸性气体。2.3酸雨形成环境条件2.3.1地形 翠屏区海拔最高处805.5米，最低处254.5米，平均海拔530米，地势呈南北两翼高而中部低，总体由西向东倾斜，白塔山位于宜宾市翠屏区东北面与翠屏山、七星山交相辉映，将宜宾城区紧紧怀抱。城区位于长江与岷江交汇处。江道弯曲。空气流通受阻，静风率大，空气污染物水平扩散不畅。逆温层对大气污染物的扩散有极大的影响, 尤其是近地面逆温影响更大, 宜宾市地形导致逆温率较高, 也导致了大气污染物积聚而不利于其稀释和扩散，空气污染物向上扩散不畅。2.3.2气候气象表2-2 宜宾基本气候（19712000年资料）月份123456789101112平均气温（）7.89.413.618.622.324.526.626.622.618.314.09.3降水量（毫米）19.626.332.760.2110.5161.7228.7188.4119.564.433.317.8降水天数（日）11.212.513.214.116.317.114.713.416.316.612.010.5平均风速（米|秒）0.50.60.91.11.10.90.90.90.90.70.60.5 宜宾属中亚热带湿润季风气候区，是四川盆南气候类型，并有南亚热带气候属性。宜宾的降水较多，平均年总降雨量在1100毫米以上。宜宾市温度高、湿度大，酸雨容易形成，这是因为在高温高湿的条件下有利于SO2和NOx转化为H2SO4、HNO3。宜宾市风速小，大气层结比较稳定，容易出现逆温现象，污染物难以扩散，积聚在低层大气中，浓度增高，导致酸雨污染加重。宜宾气候带有南亚热带季风气候属性，夏季多西南风，冬季多东北风，宜宾县电厂位于城区西南，五粮液工业区位于城区偏北方，盐坪坝工业区位于偏东，对城区影响很大。宜宾市城区集中分布与两江交汇周围，而且人口众多，人类活动、车辆、城区工业生产产生大量热量，如果环境风速小，容易形成城市热岛效应，即城区空气受热，密度降低上升，导致城区气压降低，与郊外地区气压压差加大，形成气压梯度，产生从外郊到城区的气压梯度力，外郊气流流入城区，把外郊高空和近地面的酸性污染物带入城区低层或高空大气中，一旦有阴雨天气必会加重酸雨污染。图2-3城市环流2.3.3 大气颗粒物气中的污染物除酸性气体SO2和NO2外，还有一个重要成员颗粒物。颗粒物的来源很复杂。主要有煤尘和风沙扬尘。后者在北方约占一半，在南方约占三分之一。颗粒物对酸雨的形成有两方面的作用，一是所含的催化金属促使SO2氧化成酸；二是对酸起中和作用。但如果颗粒物本身是酸性的，就不能起中和作用，而且还会成为酸的来源之一。宜宾位于南方，大气悬浮颗粒物粒径小且多为酸性物质，且距北方远。碱颗粒物难以到达。对雨水酸度的缓释作用小。结论宜宾市区酸雨污染比较严重，表现为酸雨频率较高，降水pH值低，酸性强，最低达3.10，对城市建筑、艺术品、基础设施、绿化带和工厂露天设备产生严重腐蚀，同时制约者人们生活质量的提高，原因包括工业生产用煤排硫、人类生活用煤用天然气、交通排氮氧化物以及自然产生大量酸性气体，为酸雨形成提供了污染源，宜宾市属河谷地形，受周边山地影响，逆温严重，空气流通不畅，污染物难以扩散，宜宾市降水量大，风速小，大气中悬浮颗粒物对雨水酸度缓释作用小等，为宜宾酸雨形成提供了必要条件。 参考文献1 魏振枢，杨永杰.环境保护概论.北京：化学工业出版社.2007，8384，8488.2(英)迈克尔阿拉贝.危险的天气雾、烟雾、酸雨.上海：上海科学技术文献出版社.2004，7189.3蒋维楣.空气污染气象学.南京：南京大学出版社.2003，420， 3147.4吴泽惠.宜宾市城市酸雨污染及防治对策J环境科学与技术1996年01期.5张龚，曾光明，蒋益民，刘鸿亮. 湖南省酸雨变化特征、现状及成因分析J环境科学研究2003年5期.- 13 -