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大气的环境化学第六章 酸沉降化学-精品文档

雨水中有机弱酸的雨量加权平均浓度
地点 pH H+
13.1
NH₄+ Ca² +
2.8 2.5
Mg² +
0.75
K+
0.9
Clˉ
3.0
SO₄²
7.1
NO₃
4.4
甲酸
2,0
乙酸
0,8
4.88 百慕大 (1981-1984)
[澳] Katherine
4.77
16.9
2.9
0.95
0.7
1.1
8.0
2.0
4.1
2、降水中的有机酸
降水中除了硫酸和硝酸等强酸,有机弱酸(甲酸和乙酸) 对降水酸度也有贡献。不同地区,所占比例不同。 环境大气中有机酸的来源包括人为排放、生物排放和有 机物的化学转化。有机酸在大气中的反应活性小,主要通过 干、湿沉降从大气中去除、 C1~c10的一元羟酸、C2~C10的二元羟酸以及C1~C2 的醛是降水中的主要有机组分。
2019年,东亚酸沉降网(EANET)建立,目前一共有13个 国家参与,对降水,大气颗粒和部分气体沉降进行研究。
2019年日本的电力工业中央研究院(CRIEPI)干湿沉降 测定项目对日本10个站点的干湿沉降进行测量,干沉降采 用水作为代用面。 1981年在北京召开“全国第一次降水污染和酸雨问题讨论 会”,1982年在全国范围内布设了189个监测站,523个降 水采样点,对降水酸度进行了全面系统的分析。 1992年国家酸沉降监测网(NADMN)开始运作,有271 个站点,多数位于城郊和农村。 我国“七五”、“八五”和“九五”计划中,均将酸雨列为 攻关的 重点课题,实行“酸雨控制区”和“SO2控制区”的规划和 污染 控制政策。
第六章 酸沉降化学
酸沉降(acid deposition):大气中的酸通过降 水(如雨、雾、雪等)迁移到地表(湿沉降),或在 含酸气团气流作用下直接迁移到地表(干沉降)。 酸雨: pH<5.6 的大气降水,包括酸性雪、冰雹、 露水、霜等多种形式。 导致正常雨水pH<5.6 的酸性物质主要是人类排放 的硫氧化物和氮氧化物,在大气环境中经过各种氧化 反应生成了硫酸和硝酸。 酸沉降化学就是研究干、湿沉降过程中与酸有关 的各种化学问题,包括降水的化学组成、酸物质的来 源、形成机制、存在形式、化学转化以及降水组成的 变化和趋势等。
10.5
4.2
3、降水中的金属元素
降水汇总的金属元素特别是有毒金属元素正逐渐引起人 们的注意。人为活动对金属元素的湿沉降影响明显。
图表:湿沉降中有毒金属元素浓度范围(雨量加权平均值) 单位:μ mol/L
元素 城市 范围 Sb As Cd Cr Co Cu Pb Mn Hg Mo Ni Ag V Zn -5.8 0.48-2.3 0.51-15 1.8 6.8-120 5.4-147 1.9-80 0.002-3.8 0.20 2.4-114 32 16-68 18-280 参考资料数量 -1 5 4 1 6 8 8 6 1 6 1 3 9 乡村 范围 -0.004-4 0.08-46 <0.1-30 0.01-1.5 0.4-150 0.59-64 0.2-84 0.005-2.2 -0.6-48 0.01-0.48 0.13-23 <1-311 参考资料数量 -9 23 9 2 19 32 28 10 -15 7 6 32 偏远地区 范围 0.034 0.019 0.004-0.639 --0.035-0.85 0.02-0.41 0.018-0.32 0.011-0.428 --0.006-0.008 0.016-0.32 0.007-1.1 参考资料数量 1 1 4 --5 6 5 4 --2 3 8
1977年,欧洲经济共同体启动了“欧洲大气污染物长距离 输送的监测和评价合作项目” (EMEP ),保存了降水 化学最完整、详细的记录 1978年美国建立“国家大气沉降计划”(NADP),现已 发展为三个附属网络:National Trends Network(NTN); Mercury Deposition Network (MDN);Atmospheric Integrated Research Monitoring Network (AIRMoN) 1986年,美国成立国家干沉降网NDDN(National Dry Deposition Network),1991年,改名为美国清洁大气状 况动态网CASTNET(Clean Air Status and Trends Network),对大气颗粒物和部分气体的干沉降进行浓度 研究
第二节 降水和液滴化学特征
一、降水的化学组成
现在已经知道降水的组成通常包括以下几类:①大气 固定气体成分,如 O2 、 N2 、 CO2 、 H2 及惰性气体;②无机物, 如土壤衍生矿物离子 Al3+ 、 Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe3+ 、 Mn2+ 和硅酸 盐等,海洋盐类离子Na+、Cl-、Br-、SO42-、HCO3-及少量K+、 Ca2+、I-和PO43-,气体转化物SO42-、NO3-、NH4+、Cl-和H+, 人为排放源 As 、 Cd 、 Cr 、 Co 、 Cu 、 Pb 、 Mn 、 Mo 、 Ni 、 V 、 Zn、Ag、Sn和Hg;③有机酸(以甲酸和乙酸为主,曾测出 C1~C30酸)、醛类(甲醛、乙醛等),烯烃、芳烃和烷烃; ④光化学反应产物,如H2、O2、O3和PAN等;⑤不溶物,主 要来自土壤粒子和燃料燃烧排放尘粒中的不溶部分,其含 量可达1~3mg/L。
1、降水的离子组成
SO 4 2-: 主要来自于燃煤排放 的颗粒物和大气SO2转化, 另外还有岩石风化、土壤中 有机物、动植物和废弃物的 分解 NO3-: 一部分来自人为污染源排放的NOX和尘粒,还有相当部分 可能来自空气放电产生 NH4+: 生物腐败及土壤和海洋挥发,碱性土壤降水中含量相对增加 Ca2+: 土壤和建筑尘,提供了相当大的酸中和能力 我国降水中, SO42-和NO3-是主要酸性粒子; Ca2+和NH4+是主 要碱性粒子; SO42-/ NO3- 平均为6.2,主要为硫酸型降水,但目 前比值正在下降,硝酸所占比例逐渐增大。
第一节 酸雨研究的历程
1872 年,英国化学家 Smith 在其编著的《空气和降雨: 大气气象学的开端》一书中最早提出“酸雨”这一术语。 1850年,英国罗萨娒丹建立第一个降水监测网。 1947年,瑞典土壤学家H.Egner创建了斯堪的纳维亚降 水监测网,首次国际协作。 1972年,斯德哥尔摩召开联合国人类环境会议,酸雨作 为一种国际性环境问题正式提上日程。
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