第05讲硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染.ppt

* * ① * ① * 中国酸雨现状 酸雨主要前提物SO2和NOx的排放在西欧和北美已受到有力控制 亚洲是当今SO2和NOx排放量增长最快的地区 2006年全国二氧化硫排放总量高达2589万吨，居世界第一。 * 1．降水的pH 天然降水pH（的计算） 只把C02作为影响天然降水pH的因素，考虑C02与纯水的平衡(C02的全球大气浓度330mL／m3) 式中： KH--C02水合平衡常数，即亨利系数； K1，K2--分别为二元酸C02·H20的一级和二级电离常数。 * 各组分在溶液中的浓度为: 按电中性原理有: * 将[H+]、[HC03-]和[CO32-]代入上式，得: 式中：PCO2--CO2在大气中的分压 KW--水的离子积 在一定温度下，Kw、KH、K1、K2、Pco2都有固定值，并可测得。将数值代人上式，计算结果得pH=5.6。 * 2、降水pH的背景值 雨水污染的判断标准(pH 5.6)合理吗? 在高清洁大气中，除CO2外还存在各种酸、碱性气体和气溶胶物质，影响降水酸度。 HNO3和H2SO4并不都来自人为源 空气中碱性物质的中和作用 降水pH的背景值 未被污染的天然降水的pH值 * 2、降水pH的背景值 由于世界各地区自然条件不同，会造成各地区降水pH的不同 降水背景点的降水pH值均≤5.0。有人认为把5.0作为酸雨pH的界限更符合实际情况。 * 3.降水(含酸雨)的化学组成 （1）降水的组成） ①大气中固定气体(O2,N2,CO2,H2)与惰性气体； ②无机物 土壤矿物离子（Al3+,Ca2+,Mg2+和硅酸盐等） 海洋盐类离子（Na+,Cl-等） 气体转化产物（SO42-,NO3-,NH4+,Cl-,H+） 人为排放的金属（As,Cd,Pb,Hg,Zn等） ③有机物 有机酸（甲酸，乙酸） 醛类（甲醛，乙醛） 烃类（烯烃，芳烃和烷烃） ④光化学产物（H2O2,O3,PAN）； ⑤雨水不溶物（土壤离子和燃烧尘粒中的不溶物） （2）降水中的离子成分 SO42-浓度地区差很大，除天然源外，SO2的认为排放是重要因素 NO2-,NO3-,NH4+存在天然源和人为源 * 3.降水(含酸雨)的化学组成 SO42-离子的来源 矿物风化，有机物与动植物分解 燃料燃烧 含氮化合物的来源 NO3-:人为源，空气放电 NH3:土壤与海洋中氨的挥发 Cl-离子 主要来自海洋，从沿海到内陆其含量减少 Ca2+的来源 来源于土壤，从沿海到内陆其含量增加 阴离子组成与酸性降水的类型 硫酸与硝酸混合型 硫酸型 * 4. 酸雨的化学组成 酸雨的定义 酸性强于“正常”雨水(pH5.6)的降水 酸雨的形成 降水的酸度是酸和碱平衡的结果 成酸反应(SO2、NOx转化为H2SO4和HNO3) 大气颗粒物中Fe, Cu, Mn, V的催化作用 光化学反应中O3、H2O2的生成 天然和人为来源的碱性物质(NH3, CaO, CaCO3)对酸性降水的缓冲作用 * 酸雨的形成过程 SO2和NOx是形成酸雨的主要起始物： 式中： [O]—为各种氧化剂。 * 酸雨与非酸雨的离子浓度比较 从表可发现，阴离子(S042- + N03-)浓度相差不大，而阳离子(Ca2+ + NH4+ + K+)浓度相差却较大。 * 表：美国伊利诺州的降水数据 1954年的SO42-、NO3-浓度与1977年相似，但雨水中pH相差很大 形成酸雨不仅决定于降水中的酸量，也还决定于对酸起中和作用的碱量。 * 5．影响酸雨形成的因素 影响因素 ① 酸性污染物的排放及其转化条件 ② 大气中的氨 ③ 颗粒物酸度及其缓冲能力 ④ 天气形势的影响 * 5．影响酸雨形成的因素 (1)酸性污染物的排放及其转化条件 降水酸度的时空分布与大气中S02和降水中S042-浓度的时空分布存在着一定的相关性。 如我国西南地区 煤中含硫量高，并且很少经脱硫处理，直接用做燃料燃烧，S02排放量很高。 气温高、湿度大，有利于S02的转化 因此造成了大面积强酸性降雨区。 * 5．影响酸雨形成的因素 (2)大气中的氨 NH3是大气中唯一的常见气态碱。 NH3易溶于水，能与酸性气溶胶或雨水中的酸起中和作用，从而降低了雨水的酸度。 NH3与硫酸气溶胶形成中性的硫酸铵(NH4)2S04或NH4HS04。S02也可由于与NH3反应而减少，从而避免了进一步转化成硫酸。 * 表:气态氮的测定结果 大气中NH3的来源主要是有机物分解和农田施用的含氮肥料的挥发。 土壤中的NH3挥发量随着土壤pH的上升而增大。 * 5．影响酸雨形成的因素 (3)颗粒物酸度及其缓冲能力 酸雨不仅与大气的酸性和碱性气体有关，同时也与大气中颗粒物的性质有关。 大气中颗粒物