酸雨如何工作

经过:莎拉·道迪

二氧化硫和氮氧化物的排放在大气中反应水蒸气,以产生硫酸和硝酸。“width=
二氧化硫和氮氧化物的排放与 大气中的水蒸气产生硫酸和硝酸。

如果您穿过阿巴拉契亚山脉,您会发现死亡和虚弱的树木。如果您住在城市中,您可能会注意到磨损的石头建筑,汽车屋顶上的条纹或腐蚀的金属栏杆和雕像。您可以看到酸雨您几乎到处走了,但是媒体和公众的关注转向了更不祥的前景全球暖化,酸雨已经落下了。从天空中的祸害几乎似乎是一个20世纪的问题 - 这是1980年代和1990年代根据立法解决的问题。

酸雨主要发生在北半球 - 全球工业化越多。在此过程中,风可以扫除高烟囱的排放,并将污染物带来远离其原始来源,越过国家线和国家边界的污染物。酸雨可能没有完整的全球温室气体范围,但它是一个跨界,因此国际问题。

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酸雨,也称为酸沉积,是由二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)来自发电厂,汽车和工厂。天然来源火山,,,,森林火灾闪电罢工也增加了人造污染。SO2和NOX进入大气并与水蒸气反应时,它们成为酸。所得的硫酸和硝酸可以作为潮湿或干沉积的掉落。湿沉积是沉淀:酸雨,雪,雨夹雪或雾。干沉积作为酸性颗粒或气体下降。

酸雨的pH

pH量表是酸度和碱度的度量。酸雨的pH值为5.0或更少。“width=
pH量表是酸度和碱度的度量。 酸雨的pH值为5.0或更少。

科学家使用pH量表。该量表基于氢离子的浓度定义溶液的酸度,中立性或碱度。酸具有高浓度的氢离子和低pH值。秤的范围从零到14,在中性7.0处纯净水。但是,大多数水并不完全纯净。即使干净,正常的降雨也有约5.6。这是因为它与大气中的二氧化碳反应,并在降雨之前形成轻度酸性碳酸。

酸雨的pH值为5.0或更少。大多数酸沉积范围从pH 4.3到5.0 - 在橙汁和黑色的酸度之间咖啡。但是,将酸雨与安全的天然酸比较可能会产生误导。即使在最弱的情况下,酸雨也通过阻碍敏感的植物并杀死细腻的水生卵来破坏生态系统。

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监测酸雨的程序分析氢含量以确定pH。他们还测量了硝酸,硝酸盐,二氧化硫,硫酸盐和铵的大气浓度。在美国,国家大气沉积计划(NADP)监督湿沉积,而干净的空气状况和趋势网络(Castnet)观察到干燥的沉积。监测酸的沉积有助于确定关键负载,或生态系统在损坏之前可以支撑的污染物数量。准确的临界负载有助于为SO2和NOX减少设定有效目标。

现在,我们将了解酸雨对水生环境,森林,饰面,建筑材料和人类健康的有害影响。xf187手机版

地表水

地表水及其脆弱的生态系统可能是酸雨中最著名的受害者。进入湖泊,河流,溪流或沼泽的大多数降水必须首先经过并渗入土壤。所有土壤都有一个缓冲能力或能够抵抗酸度和碱度变化的能力。土壤的缓冲能力决定了水体的酸度。如果容量低或已达到极限,则酸雨可以通过非中和。

酸沉积会削弱树木并污染地表水。“width=
酸沉积会削弱树木并污染地表水。
摄影师:Detlev Voss |机构:dreamstime.com

大多数生活在近乎中性的pH值中很舒服 - 离pH 7.0太远了,细腻的生物开始死亡。浮游生物和无脊椎动物对酸度的变化敏感,首先死亡。在pH 5.0时,鱼鸡蛋降解和杨无法发展。成年鱼类和青蛙有时可以忍受低至pH 4.0的酸度,但随着食物较弱的源头消失,它们饿了。当酸雨破坏食物链时,生物多样性会降低。

酸雨中的氮沉积也损害了沿海水域和河口。富含氮的水支持大量藻类生长和藻华。细菌分解死藻,蓬勃发展,并吸收水的氧气。鱼,贝类,海草床和珊瑚礁死在藻类污染的氧气中。科学家估计,沿海水域中最终产生的人类生产的氮中有10%至45%来自大气沉积[来源:环保局]。

大多数酸性水物体看起来不会受到污染。随着腐烂的有机物沉降,酸化的水可以显得透明且蓝色。有些物种,例如匆忙和苔藓,甚至在酸性条件下壮成长。但是,绿化和晴朗的水是一个不健康的环境。多样性下降,没有捕食者的物种通常会变得令人不安。

正如我们在下一部分中我们看到的那样,酸雨也损坏了森林。

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酸雨的影响

酸雨可以通过石头和金属进食。它加快了这张疤痕的石天使脸的自然风化过程。“width=
酸雨可以通过石头和金属进食。它加速了 这个疤痕的石天使脸的自然风化过程。
摄影师:迈克尔·德拉格(Michael Drager)|机构:dreamstime.com

森林依靠土壤的缓冲能力来保护它们免受酸雨的侵害。酸性水将土壤毒素等铝等土壤毒素。树木吸收有毒物质,径流将其倒入湖泊,河流和溪流中。酸雨还可以溶解有用的矿物质和营养素,例如钙,镁和钾在树木吸收之前。酸雨很少杀死森林,而是通过多年的土壤降解来阻碍其生长。营养剥夺和暴露于毒素会使树木在暴风雨中更有可能在暴风雨中倒塌或在寒冷的天气中死亡。

即使是缓冲良好的土壤中的树木也会削弱刺激性的酸雾。高海拔森林浸泡在酸性云中,酸性云层剥夺了营养的叶子,并破坏了树木抵抗感冒的能力。阿巴拉契亚山脉的秃顶讲述了酸雨对高海拔森林的有毒作用。

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材料和饰面

酸雨具有擦除和消除石头和金属的不安能力,这是最耐用的材料。旧建筑物,纪念碑和墓碑带有酸性腐蚀和恶化的光滑迹象。酸沉积加快了由雨,阳光,雪和风引起的自然风化。

酸雨也火星汽车涂料。汽车行业认为酸沉积一种腐蚀性环境影响,以及树汁,花粉和鸟滴。酸标记在水平表面上留下不规则的蚀刻形状。重新粉刷是固定因酸雨而毁容的汽车饰面的唯一方法。

摄影师:苏格拉底|机构:dreamstime.com

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由于酸雨会杀死水生动物,削弱树木并溶解石头,因此似乎也可能烫伤或燃烧人类。但这不会像鱼或植物一样影响人们。酸雨感觉与常规雨一样 - 在酸性湖中游泳甚至安全。但是干沉积的硫酸盐和硝酸盐颗粒会导致哮喘,支气管炎和心脏问题。酸沉积中的NOX也与挥发性有机化合物(VOC)形成地面臭氧。臭氧,或烟雾,加重并削弱呼吸系统。

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减少酸雨

发电厂必须限制SO和NOX的排放,以通过酸雨计划满足目标设置。“width=
发电厂必须限制排放 SO和NOX满足目标 由酸雨计划设置。
摄影师:Czbrat |机构:dreamstime.com2

自工业革命的第一批工厂开始吐出有毒排放以来,就已经存在酸雨。一位英国科学家罗伯特·安格斯·史密斯(Robert Angus Smith)在1872年创造了“酸雨”一词,当时他写了关于建筑物的腐蚀触摸和对植物的致命影响。但是直到一个多世纪以后,酸雨才成为政府监控的环境问题。那时,科学家确定酸雨是跨界的,而不是当地的关注。1980年,《酸性沉积法》在酸雨的指导下启动了一项为期10年的酸雨研究国家酸性降水评估计划(NAPAP)监视全国各地的站点。

1990年,由NAPAP的研究武装,国会将现有的《清洁空气法》改为包括酸雨。《清洁空气法》的新标题IV修正案要求减少SO2和NOX。这酸雨计划(ARP)成立于1995年,旨在使标题IV生效。

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ARP对电力行业的限制限制了SO2和NOX的年度排放。ARP使用上限和贸易计划削减SO2排放。它设定了连续美国可以生产的电厂的SO2总量的盖子。设置帽子后,ARP将津贴分配给电厂单位。单位仅允许产生与信誉一样多的SO2。如果它们减少比ARP要求的快速降低的排放速度,则可以将将来使用或将其出售给其他工厂的津贴。2010年最终上限为每年允许的895万吨,比1980年以来的发电厂排放少50%[来源:EPA]。

ARP通过更传统的基于费率的监管系统。该计划为每个发电厂的锅炉限制了允许的纳克斯纳克斯纳克斯纳克斯(NOX)每百万英国热量单元(LB/MMBTU)。所有者要么符合单个锅炉的目标减少,要么平均所有拥有的单位的排放量并符合合并目标。ARP的目的是将NOX降低到预计的2000级以下的2000吨,而没有存在标题IV [来源:EPA]。

发电厂通过使用低硫煤,“湿洗涤器”或烟气脱硫系统,低NOX燃烧器和其他清洁煤技术。他们还可以彼此交易SO2积分。

即使能源需求增加,ARP仍然成功减少了SO2和NOX的排放。但是NAPAP建议,要使生态系统充分恢复,减少将不得不降低40%至80%以下,低于2010年的全力限制[来源:资料来源:EPA]。

汽车也发出NOX。较新的设计催化转化器帮助处理排气,并去除NOX和其他污染物,例如一氧化碳以及有助于烟雾的VOC。

即使具有出色的清洁煤技术,催化转化器以及强大的帽子和法规,化石燃料仍然是肮脏的电源。替代形式的能量,,,,太阳的水电不要散发出数百万吨的SO2和NOX,这些SO2和NOX上升了生态系统,枯萎的建筑物和纪念碑,并削弱了人们的健康状况。xf187手机版

要了解有关酸雨,替代形式的能源和其他相关主题的更多信息,请查看下一页上的链接。

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更多的链接

  • “酸雨。”大气环境的百科全书。http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/acid_rain/acid_rain.html
  • “酸雨。”环境扫盲委员会。http://www.enviroliteracy.org/article.php/2.html
  • “酸雨计划:2005年进度报告。”美国环境保护局。http://www.epa.gov/airmarkets/progress/docs/2005Report.pdf
  • “一个简短的历史。”美国环境保护局。http://www.epa.gov/region1/eco/acidrain/history.html
  • “清洁空气状况和趋势网络(Castnet)。”美国环境保护局。http://www.epa.gov/castnet/
  • “酸雨的影响 - 森林。”美国环境保护局。http://www.epa.gov/acidrain/effects/forests.html
  • “酸雨的影响 - 地表水和水生动物。”美国环境保护局。http://www.epa.gov/acidrain/effects/surface_water.html
  • Ganguly,Meenhakshi。“在宏伟的泰姬陵,污垢。”时间。2001年9月10日。http://www.time.com/time/magazine/article/0,9171,1000714-1,00.html
  • “测量酸雨。”美国环境保护局。http://www.epa.gov/acidrain/measure/index.html
  • “ NADP历史和概述。”国家大气沉积计划。http://nadp.sws.uiuc.edu/nadpoverview.asp

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