控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
酸雨、生物防治
世界观察研究不久前发表的1994年全球趋势报告《1994年生命特征》中说:总的来看,地球的情况并不太好,在所有衡量地球健康状况的指标中,我们仅成功地扭转了一项指标的恶化—使臭氧层出现空洞的氟里昂的减少。碳排放量没有减少,大气污染日益严重。据统计,人类每年向大气层排放SO2约1亿吨,NO2约5000万吨。全世界城市人口中有一半左右生活在SO2超标的大气环境中,有10亿人生活在颗粒物超标的环境中。大气污染已成为隐蔽的杀手。而SO2则是罪魁祸首。最近,欧洲的26个国家和加拿大,在联合国欧洲经济委员会提出的一份新协议上签了字,休证把本国SO2的排放量减少87%,美国也承诺到了2010年将SO2的排放量减少80%。欧洲国家和加拿大称赞这项新协议是防治大气污染的一个里程碑。 SO2不仅污染空气、危害人类健康,而且是形成酸雨的主要物质。大气中的SO2和NO2,在空气在氧化剂的作用下溶解于雨水中。当雨水、冻雨、雪和雹等大气降水的pH小于5.6时,即是酸雨。据美国有关部门测定,酸雨中硫酸占60%,硝酸占33%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。
酸雨给地球生态环境和人类的社会经济带来严重的影响和破坏,酸雨使土壤酸化,降低土壤肥力,许多有毒物质被值物根系统吸收,毒害根系,杀死根毛,使植物不能从土壤中吸收水分和养分,抑制植物的生长发育。酸雨使河流、湖泊的水体酸化,抑制水生生物的生长和繁殖,甚至导致鱼苗窒息死亡;酸雨还杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,使水生生态系统紊乱;酸雨污染河流湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康。酸雨通过对植物表面(叶、茎)的淋洗直接伤害或通过土壤的间接伤害,促使森林衰亡,酸雨还诱使病虫害暴发,造成森林大片死亡。欧洲每年排出2200万吨硫,毁灭了大片森林。我国四川、广西等省区已有10多万公顷森林濒临死亡。酸雨对金属、石料、木料、水泥等建筑材料有很经的腐蚀作用,世界已有许多古建筑和石雕艺术品遭酸雨腐蚀破坏,如加拿大的议会大厦、我国的乐山大佛等。酸雨还直接危害电线、铁轨、桥梁和房屋。
目前,世界上已形成了三大酸雨区,一是以德、法、英等国家为中心,涉及大半个欧洲的北欧酸雨区。二是50年代后期形成的包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。这两个酸雨区的总面积已达1000多万平方千米,降水的pH小于5.0,有的甚至小于4.0。我国在70年代中期开始形成的覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积为200万平方千米的酸雨区是世界第三大酸雨区。我国酸雨区面积虽小,但发展扩大之快,降水酸化速率之高,在世界上是罕见的。由于大气污染是不分国界的,所以酸雨是全球性的灾害。
酸雨的危害已引起世界各国的普遍关注。联合国多次召开国际会议讨论酸雨问题。许多国家把控制酸雨列为重大科研项目。全世界已有40多个国家通过有关污染限制汽车排污。1993年在印度召开的"无害环境生物技术应用国际合作会议"上,专家们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生物技术治理环境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中含有硫,燃烧时放出SO2等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。无机硫大部分以矿物质的形式存在,其中主要的是黄铁矿(FeS2)。生物学家利用微生物脱硫,将2价铁变成3价铁,把单体硫变成硫酸,取得了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质量。捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%,目前,科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。日本财团法人电力中央研究所最近开发出的利用微生物胶硫的新技术,可除去70%的无机硫,还可减少60%的粉尘。这种技术原理简单,设备价廉,特别适合无力购买昂贵脱硫设备的发展中国家使用。生物技术脱硫符合"源头治理"和"清洁生产"的原则,因而是一种极有发展前途的治理方法,越来越受到世界各国的重视。
怎样减少酸雨?
酸雨是我们当今面临的、更为显著的空气质量问题之一。酸性物质以及导致形成酸性物质的化合物,是在燃烧矿物燃料来发电和提供运输时生成的。这些物质主要是从硫氧化物和氮氧化物衍生而成的酸。这些化合物也有一些天然来源,例如雷电、火山、生物物料燃烧和微生物活动,但除了罕见的火山爆发外,这些天然来源同来自汽车、电厂和冶炼厂的排放气相比,是相当小量的。
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。
用以减少酸雨的各种战略对策,可能每年需要几十亿美元的投资。由于耗资如此巨大,所以,至关重要的是要很好地了解涉及污染物迁移、化学转化和归宿的大气过程。
酸沉降包括两部分,即“湿”降水(如雨和雪的形式)和干沉降(气溶胶或气态酸性化合物的形式沉降到诸如土壤颗粒、植物叶片等表面上)。以被沉降而告终的物质,往往以一种极其不同的化学形式进入大气。例如,煤中的硫被氧化成二氧化硫,这是它从烟囱排出的气态形式。随着它在大气中运动,便慢慢被氧化,并与水反应生成硫酸——这是它可能被沉降在下风向数百英里处的形式。
氮氧化物的生成、反应以及最终从大气中脱除所经历的路线也是非常复杂的。当氮气和氧气在发电厂、在民用炉灶和汽车发动机中的高温下加热时,生成一氧化氮(NO),再与氧化剂反应生成二氧化氮(NO2),最终生成硝酸(HNO3)。全球氮氧化物衡算——它们来自何方及它们去往何方的定量估计值仍然相当不确定。
可以容易地看到,在我们彻底了解各种不同化学形式的氮、硫和碳的生物地球化学循环以及这些化学物种的全球来源与归宿之前,将难以满怀信心地选择空气污染控制战略。大气化学和环境化学是实现一个更清洁、更有益健康的环境的核心。发展空气中痕量化学物种的可靠测定方法、重要大气反应的动力学、和发现可用以减少污染物排放的、新的、更有效的化学工艺,这些就是未来10年中必须受到国家承诺的目标。
治理措施
控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
酸雨、生物防治
世界观察研究不久前发表的1994年全球趋势报告《1994年生命特征》中说:总的来看,地球的情况并不太好,在所有衡量地球健康状况的指标中,我们仅成功地扭转了一项指标的恶化—使臭氧层出现空洞的氟里昂的减少。碳排放量没有减少,大气污染日益严重。据统计,人类每年向大气层排放SO2约1亿吨,NO2约5000万吨。全世界城市人口中有一半左右生活在SO2超标的大气环境中,有10亿人生活在颗粒物超标的环境中。大气污染已成为隐蔽的杀手。而SO2则是罪魁祸首。最近,欧洲的26个国家和加拿大,在联合国欧洲经济委员会提出的一份新协议上签了字,休证把本国SO2的排放量减少87%,美国也承诺到了2010年将SO2的排放量减少80%。欧洲国家和加拿大称赞这项新协议是防治大气污染的一个里程碑。 SO2不仅污染空气、危害人类健康,而且是形成酸雨的主要物质。大气中的SO2和NO2,在空气在氧化剂的作用下溶解于雨水中。当雨水、冻雨、雪和雹等大气降水的pH小于5.6时,即是酸雨。据美国有关部门测定,酸雨中硫酸占60%,硝酸占33%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。
酸雨给地球生态环境和人类的社会经济带来严重的影响和破坏,酸雨使土壤酸化,降低土壤肥力,许多有毒物质被值物根系统吸收,毒害根系,杀死根毛,使植物不能从土壤中吸收水分和养分,抑制植物的生长发育。酸雨使河流、湖泊的水体酸化,抑制水生生物的生长和繁殖,甚至导致鱼苗窒息死亡;酸雨还杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,使水生生态系统紊乱;酸雨污染河流湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康。酸雨通过对植物表面(叶、茎)的淋洗直接伤害或通过土壤的间接伤害,促使森林衰亡,酸雨还诱使病虫害暴发,造成森林大片死亡。欧洲每年排出2200万吨硫,毁灭了大片森林。我国四川、广西等省区已有10多万公顷森林濒临死亡。酸雨对金属、石料、木料、水泥等建筑材料有很经的腐蚀作用,世界已有许多古建筑和石雕艺术品遭酸雨腐蚀破坏,如加拿大的议会大厦、我国的乐山大佛等。酸雨还直接危害电线、铁轨、桥梁和房屋。
目前,世界上已形成了三大酸雨区,一是以德、法、英等国家为中心,涉及大半个欧洲的北欧酸雨区。二是50年代后期形成的包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。这两个酸雨区的总面积已达1000多万平方千米,降水的pH小于5.0,有的甚至小于4.0。我国在70年代中期开始形成的覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积为200万平方千米的酸雨区是世界第三大酸雨区。我国酸雨区面积虽小,但发展扩大之快,降水酸化速率之高,在世界上是罕见的。由于大气污染是不分国界的,所以酸雨是全球性的灾害。
酸雨的危害已引起世界各国的普遍关注。联合国多次召开国际会议讨论酸雨问题。许多国家把控制酸雨列为重大科研项目。全世界已有40多个国家通过有关污染限制汽车排污。1993年在印度召开的"无害环境生物技术应用国际合作会议"上,专家们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生物技术治理环境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中含有硫,燃烧时放出SO2等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。无机硫大部分以矿物质的形式存在,其中主要的是黄铁矿(FeS2)。生物学家利用微生物脱硫,将2价铁变成3价铁,把单体硫变成硫酸,取得了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质量。捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%,目前,科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。日本财团法人电力中央研究所最近开发出的利用微生物胶硫的新技术,可除去70%的无机硫,还可减少60%的粉尘。这种技术原理简单,设备价廉,特别适合无力购买昂贵脱硫设备的发展中国家使用。生物技术脱硫符合"源头治理"和"清洁生产"的原则,因而是一种极有发展前途的治理方法,越来越受到世界各国的重视。
怎样减少酸雨?
酸雨是我们当今面临的、更为显著的空气质量问题之一。酸性物质以及导致形成酸性物质的化合物,是在燃烧矿物燃料来发电和提供运输时生成的。这些物质主要是从硫氧化物和氮氧化物衍生而成的酸。这些化合物也有一些天然来源,例如雷电、火山、生物物料燃烧和微生物活动,但除了罕见的火山爆发外,这些天然来源同来自汽车、电厂和冶炼厂的排放气相比,是相当小量的。
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。
用以减少酸雨的各种战略对策,可能每年需要几十亿美元的投资。由于耗资如此巨大,所以,至关重要的是要很好地了解涉及污染物迁移、化学转化和归宿的大气过程。
酸沉降包括两部分,即“湿”降水(如雨和雪的形式)和干沉降(气溶胶或气态酸性化合物的形式沉降到诸如土壤颗粒、植物叶片等表面上)。以被沉降而告终的物质,往往以一种极其不同的化学形式进入大气。例如,煤中的硫被氧化成二氧化硫,这是它从烟囱排出的气态形式。随着它在大气中运动,便慢慢被氧化,并与水反应生成硫酸——这是它可能被沉降在下风向数百英里处的形式。
氮氧化物的生成、反应以及最终从大气中脱除所经历的路线也是非常复杂的。当氮气和氧气在发电厂、在民用炉灶和汽车发动机中的高温下加热时,生成一氧化氮(NO),再与氧化剂反应生成二氧化氮(NO2),最终生成硝酸(HNO3)。全球氮氧化物衡算——它们来自何方及它们去往何方的定量估计值仍然相当不确定。
可以容易地看到,在我们彻底了解各种不同化学形式的氮、硫和碳的生物地球化学循环以及这些化学物种的全球来源与归宿之前,将难以满怀信心地选择空气污染控制战略。大气化学和环境化学是实现一个更清洁、更有益健康的环境的核心。发展空气中痕量化学物种的可靠测定方法、重要大气反应的动力学、和发现可用以减少污染物排放的、新的、更有效的化学工艺,这些就是未来10年中必须受到国家承诺的目标。
酸雨的黑色幽默
泡菜
酸雨酸化了土壤以后,进一步也酸化了地下水。德国、波兰和前捷克交界的黑三角地区(当地先以森林,后以森林被酸雨破坏而著名)的一位家庭主妇,在接待日本客人奉茶时说:"我们这个地区只有几口井的井水可供饮用。我们自己也常开玩笑说,只要用井水泡蔬菜,就能够做出很好的泡菜(酯腋菜)来。"
染发
酸化的地下水还腐蚀自来水管。瑞典南部马克郡的西里那村,有一户人家三个孩子的头发都从金黄色变成了绿色。这就是使马克郡出名的"绿头发"事件。原因是他们把井中的汲水管由锌管换成了铜管,而pH小于5.6的水对铜有较强的腐蚀性,产生铜绿。所以这户人家的浴室和洗漱台都已被染成铜绿色。这种溶有铜或锌离子的水还能使婴幼儿发生原因不明的腹泻。马克郡的幼儿园发生过的集体"食物中毒"也是这个原因(大约半数的瑞典人都是把地下水作为饮用水源的)。英国的兰克夏,水龙头里曾放出含有因水管腐蚀而造成大量铁锈的浊水。酸雨甚至使输水管道因腐蚀而破裂。1985年圣诞节前4天,英国约克夏直径1米的输水管破裂,备用的也都不能使用,使20万人一度处于断水的恐慌之中。
慢车
波兰的托卡维兹因酸雨腐蚀铁轨,火车每小时开不到40公里,而且还显得相当危险。
泰姬陵变色
大理石含钙特多,因此最怕酸雨侵蚀。例如,有两座高157米尖塔的著名德国科隆大教堂,石壁表面已腐蚀得凹凸不平,“酸筋”累累。通向人口处的天使和玛丽亚石像剥蚀得已经难以恢复。其中的砂岩(更易腐蚀)石雕近15年间甚至腐蚀掉了10个厘米。已经进入《世界遗产名录》的著名印度泰姬陵,由于大气污染和酸雨的腐蚀,大理石失去光泽,乳白色逐渐泛黄,有的变成了锈色。
国子监遭殃
我国北京国子监街孔庙内的“进士题名碑林”(共198块)距今已有700年历史,上面共镑刻了元、明、清三代51624名中第进土的姓名、籍贯和名次,是研究中国古代科举考试制度的珍贵实物资料,已被列为国家级文物重点保护单位。近年来,许多石碑表面因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象,具有珍贵历史价值的石碑已变得面目皆非。据管理人员介绍,这些石碑主要是最近3年中损坏得比较厉害,所以第198块进士题名碑距今虽只有不到百年的时间,但它的毁损程度也丝毫不亚于其他石碑。实际上,北京其他石质文物,例如,大钟寺的钟刻、故宫汉白玉栏杆和石刻,以及卢沟桥的石狮等,也都不同程度存在着腐蚀或剥落现象。
自由女神化妆
酸雨同样也腐蚀金属文物古迹。例如,著名的美国纽约港自由女神像,钢筋混凝土外包的薄铜片因酸雨而变得疏松,一触即掉(而在1932年检查时还是完好的),因此不得不进行大修(已于1986年女神像建立100周年时修复完毕)。意大利威尼斯圣玛丽教堂正面上部阳台上的四匹青铜马曾被拿破仑掠到过巴黎,后来完壁归赵。近来却因酸雨损坏严重无法很好修复,只得移到室内,在原处用复制品代替。世界上类似情况还有许多。荷兰中部尤特莱希特大寺院中,有一套组合音韵钟,是在17世纪铸造的名钟。300年来人们一直十分喜欢听它的声音。可是近30年来钟的音程出了毛病,音色也逐渐变得不洪亮。因为钟是用80%的铜制的,由于敲钟时反复震动铜锈逐渐剥落,酸雨腐蚀已经进入到钟的内部。
酸雨的防治对策
使得降水酸化的主要物质来源是燃煤而产生的二氧化硫和汽车尾气中的氮氧化物,目前人类采取的防治措施主要有:
(1)制定严格的污染物排放标准和能源消耗对策,限制二氧化硫等大气污染物的排放,从根本上控制酸雨。
(2)采用含硫量低的煤和燃油作燃料。
(3)当煤的含硫量较高时,改变燃烧方法,在燃料中加石灰从而固化燃煤中的硫化物,燃烧后的废气用一定浓度的石灰水洗涤。
(4)提倡节约能源,降低能耗。
(5)转换能源结构,用清洁的水力、风力、太阳能、核能等替代火力发电。
(6)改良汽车发动机和使用催化剂以减少氮氧化物的排放量。
反正都是抄写的 嘿嘿
一、酸雨和二氧化硫污染现状和防治工作进展
随着经济的快速发展,我国因燃煤排放的二氧化硫急剧增加。据统计,1990年全国煤炭消耗量10.52亿吨,到1995年煤炭消耗量增至12.8亿吨,二氧化硫排放量达237O万吨,超过欧洲和美国,居世界首位。由于我国部分地区燃用高硫煤,燃煤设备未能采取脱硫措施,致使二氧化硫排放量不断增加,造成严重的环境污染。如不严格控制,到2000年我国煤炭消耗量增长到15亿吨时,二氧化硫年排放量将达2730万吨。
据国家环境保护局对全国2177个环境监测站13年(1981~1993年)监测数据分析表明,环境空气中二氧化硫浓度超标城市不断增多,目前已有62.3%的城市二氧化硫年平均浓度超过国家二级标准,日平均浓度超过三级标准(二氧化硫年平均浓度二级标准值为0.06毫克/立方米,是人群在环境中长期暴露不受危害的基本要求;日平均浓度三级标准值为0.25毫克/立方米,是人群在环境中短期暴露不受急性健康损害的最低要求。环境空气中二氧化硫的主要危害是引起人体呼吸系统疾病,造成人群死亡率增加)。由二氧化硫排放引起的酸雨污染范围不断扩大,已由80年代初的西南局部地区,扩展到西南、华中、华南和华东的大部分地区,目前年均降水PH值低于5.6的地区已占全国面积的40%左右。酸雨和二氧化硫污染危害居民健康、腐蚀建筑材料、破坏生态系统,造成了巨大经济损失,已成为制约社会经济发展的重要因素之一。
国务院对酸雨和二氧化硫污染问题十分重视。1990年12月,国务院环委会第19次会议通过了《关于控制酸雨发展的意见》:1992年国务院批准在贵州、广东两省和柳州、南宁、桂林、杭州、青岛、重庆、长沙、宜昌和宜宾9市开展征收工业燃煤二氧化硫排污费和酸雨综合防治试点工作。采取这些措施,对推动二氧化硫污染治理起到了积极作用。为进一步遏制酸雨和二氧化硫污染的发展,1995年8月,全国人大常委会通过了新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》(以下简称《大气法》),规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区(以下简称"两控区"),在"两控区"内强化对酸雨和二氧化硫污染控制。国家环境保护局于1995年底组织开展了"两控区"划分工作。
二、“两控区”划分指导思想、基本条件和划定范围
(一)“两控区”划分指导思想
1.根据《大气法》第二十七条关于划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区的规定,《国务院关于环境保护若干问题的决定》(国发[1996]31号)(以下简称《决定》)、《国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要》和《国家环境保护“九五”计划和201年远景目标》的要求,努力实现环境保护目标及总量控制规划。
2.充分体现实施可持续发展战略的要求,重点控制酸雨污染严重的区域和二氧化硫污染严重的城市。
3.充分利用我国自80年代以来在酸雨和二氧化硫污染方面的监测和科研成果,结合现有行政区界确定区划范围,便于实施环境管理与监督。
(二)“两控区”划分基本条件
考虑到酸雨和二氧化硫污染物特征的差异,分别确定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区的划分基本条件。
1. 酸雨控制区的划分基本条件
一般将 pH值≤5.6的降水称为酸雨。有关研究结果表明,降水 pH值≤4.9时,将会对森林、农作物和材料产生损害。西方发达国家多将降水 pH≤4.6作为确定受控对象的指标。
不同地区的土壤和植被等生态系统对硫沉降的承受能力是不同的,硫沉降临界负荷反映了这种承受能力的大小。
酸雨污染是发生在较大范围的区域性污染。酸雨控制区应包括酸雨污染最严重地区及其周边二氧化硫排放量较大地区。
在我国酸雨污染较严重的区域内,包含一些经济落后的贫困地区,这些地区目前还不具备严格控制二氧化硫排放的条件。
基于上述考虑,并考虑到我国社会发展水平和经济承受能力,确定酸雨控制区的划分基本条件为:
(l)现状监测降水 pH≤4.5;
(2)硫沉降超过临界负荷;
(3)二氧化硫排放量较大的区域。
国家级贫困县暂不划入酸雨控制区。
2.二氧化硫污染控制区划分基本条件
我国环境空气二氧化硫污染集中于城市,污染的主要原因是局部地区大量的燃煤设施排放二氧化硫所致,受外来污染源影响较小,控制二氧化硫污染主要控制局部地区的二氧化硫排放源。
二氧化硫年平均浓度的二级标准是保护居民和生态环境不受危害的基本要求,而二氧化硫日平均浓度的三级标准是保护居民和生态环境不受急性危害的最低要求。
因此,二氧化硫污染控制区的划分基本条件确定为:
(1)近年来环境空气二氧化硫年平均浓度超过国家二级标准;
(2)日平均浓度超过国家三级标准;
(3)二氧化硫排放量较大;
(4)以城市为基本控制单元。
国家级贫困县暂不划入二氧化硫污染控制区。二氧化硫污染和酸雨都严重的南方城市,不划入二氧化硫控制区,划入酸雨控制区。
(三)划定范围
根据上述“两控区”划分基本条件,划定“两控区”的总面积约为109万平方公里,占国土面积 11.4%,其中酸雨控制区面积约为80万平方公里,占国土面积8.4%;二氧化硫污染控制区面积约为29万平方公里,占国土面积3%。“两控区”具体划定范围附后。
1995年,全国二氧化硫排放量2370万吨,“两控区”范围内的排放量1400万吨,约为全国排放量的60%。因此,重点控制占国土面积 11.4%的“两控区”,可以基本控制全国酸雨和二氧化硫污染恶化的趋势。
控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
酸雨、生物防治
世界观察研究不久前发表的1994年全球趋势报告《1994年生命特征》中说:总的来看,地球的情况并不太好,在所有衡量地球健康状况的指标中,我们仅成功地扭转了一项指标的恶化—使臭氧层出现空洞的氟里昂的减少。碳排放量没有减少,大气污染日益严重。据统计,人类每年向大气层排放SO2约1亿吨,NO2约5000万吨。全世界城市人口中有一半左右生活在SO2超标的大气环境中,有10亿人生活在颗粒物超标的环境中。大气污染已成为隐蔽的杀手。而SO2则是罪魁祸首。最近,欧洲的26个国家和加拿大,在联合国欧洲经济委员会提出的一份新协议上签了字,休证把本国SO2的排放量减少87%,美国也承诺到了2010年将SO2的排放量减少80%。欧洲国家和加拿大称赞这项新协议是防治大气污染的一个里程碑。 SO2不仅污染空气、危害人类健康,而且是形成酸雨的主要物质。大气中的SO2和NO2,在空气在氧化剂的作用下溶解于雨水中。当雨水、冻雨、雪和雹等大气降水的pH小于5.6时,即是酸雨。据美国有关部门测定,酸雨中硫酸占60%,硝酸占33%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。
酸雨给地球生态环境和人类的社会经济带来严重的影响和破坏,酸雨使土壤酸化,降低土壤肥力,许多有毒物质被值物根系统吸收,毒害根系,杀死根毛,使植物不能从土壤中吸收水分和养分,抑制植物的生长发育。酸雨使河流、湖泊的水体酸化,抑制水生生物的生长和繁殖,甚至导致鱼苗窒息死亡;酸雨还杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,使水生生态系统紊乱;酸雨污染河流湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康。酸雨通过对植物表面(叶、茎)的淋洗直接伤害或通过土壤的间接伤害,促使森林衰亡,酸雨还诱使病虫害暴发,造成森林大片死亡。欧洲每年排出2200万吨硫,毁灭了大片森林。我国四川、广西等省区已有10多万公顷森林濒临死亡。酸雨对金属、石料、木料、水泥等建筑材料有很经的腐蚀作用,世界已有许多古建筑和石雕艺术品遭酸雨腐蚀破坏,如加拿大的议会大厦、我国的乐山大佛等。酸雨还直接危害电线、铁轨、桥梁和房屋。
目前,世界上已形成了三大酸雨区,一是以德、法、英等国家为中心,涉及大半个欧洲的北欧酸雨区。二是50年代后期形成的包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。这两个酸雨区的总面积已达1000多万平方千米,降水的pH小于5.0,有的甚至小于4.0。我国在70年代中期开始形成的覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积为200万平方千米的酸雨区是世界第三大酸雨区。我国酸雨区面积虽小,但发展扩大之快,降水酸化速率之高,在世界上是罕见的。由于大气污染是不分国界的,所以酸雨是全球性的灾害。
酸雨的危害已引起世界各国的普遍关注。联合国多次召开国际会议讨论酸雨问题。许多国家把控制酸雨列为重大科研项目。全世界已有40多个国家通过有关污染限制汽车排污。1993年在印度召开的"无害环境生物技术应用国际合作会议"上,专家们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生物技术治理环境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中含有硫,燃烧时放出SO2等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。无机硫大部分以矿物质的形式存在,其中主要的是黄铁矿(FeS2)。生物学家利用微生物脱硫,将2价铁变成3价铁,把单体硫变成硫酸,取得了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质量。捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%,目前,科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。日本财团法人电力中央研究所最近开发出的利用微生物胶硫的新技术,可除去70%的无机硫,还可减少60%的粉尘。这种技术原理简单,设备价廉,特别适合无力购买昂贵脱硫设备的发展中国家使用。生物技术脱硫符合"源头治理"和"清洁生产"的原则,因而是一种极有发展前途的治理方法,越来越受到世界各国的重视。
怎样减少酸雨?
酸雨是我们当今面临的、更为显著的空气质量问题之一。酸性物质以及导致形成酸性物质的化合物,是在燃烧矿物燃料来发电和提供运输时生成的。这些物质主要是从硫氧化物和氮氧化物衍生而成的酸。这些化合物也有一些天然来源,例如雷电、火山、生物物料燃烧和微生物活动,但除了罕见的火山爆发外,这些天然来源同来自汽车、电厂和冶炼厂的排放气相比,是相当小量的。
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。
用以减少酸雨的各种战略对策,可能每年需要几十亿美元的投资。由于耗资如此巨大,所以,至关重要的是要很好地了解涉及污染物迁移、化学转化和归宿的大气过程。
酸沉降包括两部分,即“湿”降水(如雨和雪的形式)和干沉降(气溶胶或气态酸性化合物的形式沉降到诸如土壤颗粒、植物叶片等表面上)。以被沉降而告终的物质,往往以一种极其不同的化学形式进入大气。例如,煤中的硫被氧化成二氧化硫,这是它从烟囱排出的气态形式。随着它在大气中运动,便慢慢被氧化,并与水反应生成硫酸——这是它可能被沉降在下风向数百英里处的形式。
氮氧化物的生成、反应以及最终从大气中脱除所经历的路线也是非常复杂的。当氮气和氧气在发电厂、在民用炉灶和汽车发动机中的高温下加热时,生成一氧化氮(NO),再与氧化剂反应生成二氧化氮(NO2),最终生成硝酸(HNO3)。全球氮氧化物衡算——它们来自何方及它们去往何方的定量估计值仍然相当不确定。
可以容易地看到,在我们彻底了解各种不同化学形式的氮、硫和碳的生物地球化学循环以及这些化学物种的全球来源与归宿之前,将难以满怀信心地选择空气污染控制战略。大气化学和环境化学是实现一个更清洁、更有益健康的环境的核心。发展空气中痕量化学物种的可靠测定方法、重要大气反应的动力学、和发现可用以减少污染物排放的、新的、更有效的化学工艺,这些就是未来10年中必须受到国家承诺的目标。
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”,即水气凝结在硫酸根、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。我国的酸雨是硫酸型酸雨。
控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
酸雨、生物防治
世界观察研究不久前发表的1994年全球趋势报告《1994年生命特征》中说:总的来看,地球的情况并不太好,在所有衡量地球健康状况的指标中,我们仅成功地扭转了一项指标的恶化—使臭氧层出现空洞的氟里昂的减少。碳排放量没有减少,大气污染日益严重。据统计,人类每年向大气层排放SO2约1亿吨,NO2约5000万吨。全世界城市人口中有一半左右生活在SO2超标的大气环境中,有10亿人生活在颗粒物超标的环境中。大气污染已成为隐蔽的杀手。而SO2则是罪魁祸首。最近,欧洲的26个国家和加拿大,在联合国欧洲经济委员会提出的一份新协议上签了字,休证把本国SO2的排放量减少87%,美国也承诺到了2010年将SO2的排放量减少80%。欧洲国家和加拿大称赞这项新协议是防治大气污染的一个里程碑。 SO2不仅污染空气、危害人类健康,而且是形成酸雨的主要物质。大气中的SO2和NO2,在空气在氧化剂的作用下溶解于雨水中。当雨水、冻雨、雪和雹等大气降水的pH小于5.6时,即是酸雨。据美国有关部门测定,酸雨中硫酸占60%,硝酸占33%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。
酸雨给地球生态环境和人类的社会经济带来严重的影响和破坏,酸雨使土壤酸化,降低土壤肥力,许多有毒物质被值物根系统吸收,毒害根系,杀死根毛,使植物不能从土壤中吸收水分和养分,抑制植物的生长发育。酸雨使河流、湖泊的水体酸化,抑制水生生物的生长和繁殖,甚至导致鱼苗窒息死亡;酸雨还杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物来源,使水生生态系统紊乱;酸雨污染河流湖泊和地下水,直接或间接危害人体健康。酸雨通过对植物表面(叶、茎)的淋洗直接伤害或通过土壤的间接伤害,促使森林衰亡,酸雨还诱使病虫害暴发,造成森林大片死亡。欧洲每年排出2200万吨硫,毁灭了大片森林。我国四川、广西等省区已有10多万公顷森林濒临死亡。酸雨对金属、石料、木料、水泥等建筑材料有很经的腐蚀作用,世界已有许多古建筑和石雕艺术品遭酸雨腐蚀破坏,如加拿大的议会大厦、我国的乐山大佛等。酸雨还直接危害电线、铁轨、桥梁和房屋。
目前,世界上已形成了三大酸雨区,一是以德、法、英等国家为中心,涉及大半个欧洲的北欧酸雨区。二是50年代后期形成的包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。这两个酸雨区的总面积已达1000多万平方千米,降水的pH小于5.0,有的甚至小于4.0。我国在70年代中期开始形成的覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积为200万平方千米的酸雨区是世界第三大酸雨区。我国酸雨区面积虽小,但发展扩大之快,降水酸化速率之高,在世界上是罕见的。由于大气污染是不分国界的,所以酸雨是全球性的灾害。
酸雨的危害已引起世界各国的普遍关注。联合国多次召开国际会议讨论酸雨问题。许多国家把控制酸雨列为重大科研项目。全世界已有40多个国家通过有关污染限制汽车排污。1993年在印度召开的"无害环境生物技术应用国际合作会议"上,专家们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生物技术治理环境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中含有硫,燃烧时放出SO2等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。无机硫大部分以矿物质的形式存在,其中主要的是黄铁矿(FeS2)。生物学家利用微生物脱硫,将2价铁变成3价铁,把单体硫变成硫酸,取得了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质量。捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%,目前,科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。日本财团法人电力中央研究所最近开发出的利用微生物胶硫的新技术,可除去70%的无机硫,还可减少60%的粉尘。这种技术原理简单,设备价廉,特别适合无力购买昂贵脱硫设备的发展中国家使用。生物技术脱硫符合"源头治理"和"清洁生产"的原则,因而是一种极有发展前途的治理方法,越来越受到世界各国的重视。
怎样减少酸雨?
酸雨是我们当今面临的、更为显著的空气质量问题之一。酸性物质以及导致形成酸性物质的化合物,是在燃烧矿物燃料来发电和提供运输时生成的。这些物质主要是从硫氧化物和氮氧化物衍生而成的酸。这些化合物也有一些天然来源,例如雷电、火山、生物物料燃烧和微生物活动,但除了罕见的火山爆发外,这些天然来源同来自汽车、电厂和冶炼厂的排放气相比,是相当小量的。
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。
用以减少酸雨的各种战略对策,可能每年需要几十亿美元的投资。由于耗资如此巨大,所以,至关重要的是要很好地了解涉及污染物迁移、化学转化和归宿的大气过程。
酸沉降包括两部分,即“湿”降水(如雨和雪的形式)和干沉降(气溶胶或气态酸性化合物的形式沉降到诸如土壤颗粒、植物叶片等表面上)。以被沉降而告终的物质,往往以一种极其不同的化学形式进入大气。例如,煤中的硫被氧化成二氧化硫,这是它从烟囱排出的气态形式。随着它在大气中运动,便慢慢被氧化,并与水反应生成硫酸——这是它可能被沉降在下风向数百英里处的形式。
氮氧化物的生成、反应以及最终从大气中脱除所经历的路线也是非常复杂的。当氮气和氧气在发电厂、在民用炉灶和汽车发动机中的高温下加热时,生成一氧化氮(NO),再与氧化剂反应生成二氧化氮(NO2),最终生成硝酸(HNO3)。全球氮氧化物衡算——它们来自何方及它们去往何方的定量估计值仍然相当不确定。
可以容易地看到,在我们彻底了解各种不同化学形式的氮、硫和碳的生物地球化学循环以及这些化学物种的全球来源与归宿之前,将难以满怀信心地选择空气污染控制战略。大气化学和环境化学是实现一个更清洁、更有益健康的环境的核心。发展空气中痕量化学物种的可靠测定方法、重要大气反应的动力学、和发现可用以减少污染物排放的、新的、更有效的化学工艺,这些就是未来10年中必须受到国家承诺的目标。
酸雨的防治对策
使得降水酸化的主要物质来源是燃煤而产生的二氧化硫和汽车尾气中的氮氧化物,目前人类采取的防治措施主要有:
(1)制定严格的污染物排放标准和能源消耗对策,限制二氧化硫等大气污染物的排放,从根本上控制酸雨。
(2)采用含硫量低的煤和燃油作燃料。
(3)当煤的含硫量较高时,改变燃烧方法,在燃料中加石灰从而固化燃煤中的硫化物,燃烧后的废气用一定浓度的石灰水洗涤。
(4)提倡节约能源,降低能耗。
(5)转换能源结构,用清洁的水力、风力、太阳能、核能等替代火力发电。
(6)改良汽车发动机和使用催化剂以减少氮氧化物的排放量。