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)。