表 5.17 中国突出酸雨带地区与世界酸雨严重的国家和地区降水年平均 pH 值比较
城市或地区名称 |
样品数 |
pH 值范围 |
Ph * 1 |
pH ** 2 |
pH3*** |
---|---|---|---|---|---|
峨嵋山 |
54 |
3.24 — 7.21 |
4.73 |
4.62 |
4.28 |
重庆 |
105 |
3.62 — 9.60 |
4.76 |
4.75 |
4.44 |
金佛山 |
5 |
4.20 — 6.65 |
4.85 |
4.84 |
4.36 |
遵义 |
213 |
3.20 — 7.10 |
4.74 |
4.79 |
4.29 |
柳州 |
402 |
3.06 — 7.68 |
4.74 |
4.75 |
4.45 |
洪江 |
309 |
3.41 — 7.75 |
4.53 |
4.79 |
4.32 |
长沙 |
223 |
3.50 — 7.50 |
4.67 |
4.78 |
4.30 |
韶关 |
31 |
3.36 — 7.05 |
4.33 |
4.994.11 |
|
贵阳 |
38 |
3.40 — 7.35 |
5.04 |
4.69 |
4.20 |
宜宾 |
108 |
3.18 — 7.75 |
5.14 |
5.30 |
4.26 |
日本神户 |
4.40 |
||||
美国帕萨迪纳 |
4.04 |
||||
纽约 |
3.92 |
||||
哈巴德 |
4.14 |
||||
切斯特 |
4.10 |
||||
佛罗里达 |
4.53 |
||||
加拿大安大略 |
4.96 |
||||
挪威南部 |
4.57 |
*pH1 为算术平均值;
**pH2 为雨量加权平均值;
***pH3 为氢离子浓度雨量加权平均值;
(资料来源:唐永銮 ,大气环境化学,1992)
(三)酸雨形成的机制
酸雨的形成是一个复杂的问题,包括物理,化学和物理化学过程,而这些过程又受人为和自然等诸多因素的影响。对酸雨形成机制目前还没有完全弄清楚。一般认为,酸雨是由 SO2、NOx 和氯化物等大气污染物,在一定条件
下通过化学反应而生成 H2SO4、HNO3 和 HCl 并随雨、雪等降落到地面。酸雨的主要成分是 H2SO4 和 HNO3,它们占酸雨总酸量的 90%以上。酸雨中 H2SO4 与HNO3 之比,与燃料的结构和燃烧温度有很大关系。在发达国家与地区,酸雨中 H2SO4 与 HNO3 之比一般为 3∶2 或 2∶,我国为 10∶1。
大气中的 SO2 和 NOx 既来自人为污染,也来自天然释放。天然源的 SO2 主要来自陆地和海洋生物残体的腐解,据 1972 年联合国人类环境会议所提供的
数字,天然源排放的硫大约为每年 1.5—2.0 亿吨。此外,火山爆发也释放出
大量的 SO2,例如 1982 年墨西哥 E1 Chicon 火山爆发,把多达 2000 万吨的SO2 气溶胶烟云喷发到平流层中去。人为源的 SO2 主要是化石燃料的燃烧,其总量与自然释放量相当,并主要来自占地球总面积不到 5%的工业化地区: 欧洲、北美东部和中国、日本。个别大型冶炼厂的排硫量之大是惊人的,如加拿大安大略省的 Sudbury 一家铜镍冶炼厂通过其 400 米的超高烟囱的排硫量占全世界天然与人为排硫总量的 1%,相当于全世界火山一年的排硫量。
在人为因素中有的来自本国或本地区,也有的来自邻国或地区。也就是说,城市排放的各种污染物不仅造成局部地区的污染,而且可随气流输送到很远距离,污染广大地区。例如,美国采用高烟囱排放,将 SO2 输送到加拿大;英国、德国和前苏联排放的 SO2 有一部分降落到瑞典和芬兰。酸雨的“越境”转移已引起新的国际争议。
为了解大气污染物的扩散、传输及沉降过程,科学工作者采用了多种模式进行运算。但现有的各种模式都有其局限性,因为大气污染物的传输、沉降过程非常复杂,受很多因素的影响,包括其物理、化学性质,风速、大气紊流等气象条件。因此,要确切地描述污染物在不同时间、空间的浓度分布与沉降是很困难的,各种模式的计算结果只能视作一种科学预测。
用于大气污染物扩散、传输和沉降的模式较多,按尺度可分为短距离模式、中距离模式和远距离模式三种(表 5.18)。