酸雨的形成机制
摘要：在大气污染中，酸雨是和浮尘是最主要的污染。由于二氧化硫和碳氧化物的排放量日渐增多，酸雨问题愈来愈突出。现在中国已是仅次于欧洲和北美的第
［1］
三大酸雨区。因此，为了进一步了解酸雨，本文概述了酸雨的形式机制。 关键词：酸雨 ；形成 ；
天上下雨是大自然的一种很普通的自然状态现象。雨水可以扫去漫天尘埃，使天空更加清新。雨水浇灌土壤，滋润庄稼，使大地万物充满勃勃生机。然而，并不是所有的雨水都会给大地带来生命活力，有时天上也会降下反常的雨水，那仿佛是魔鬼播撒的毒汁，是死神的祸水，所到之处，树木枯死，田园荒芜，鱼塘酸化，鱼虾丧生。它像强烈的腐蚀剂，使岩石粉化，使钢铁锈蚀，这种天上飘落
［2］
的祸水就是被称为空中死神的酸雨。
酸雨，顾名思义是一种酸性的雨，它是雨水中包含一些酸性物质所形成的。正常情况下的雨水由于溶解了大气中的二氧化碳，故略偏酸性，PH值约为6，
［3,12］
国际上规定PH值小于5.6的雨称为酸雨。研究结果表明，酸雨本质上是雨水
［4］
中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况为硫酸。美国测定的酸雨成分中，硫酸占60%，硝酸占32%，氯化氢占6%，其余的是碳酸和
［5］
少量有机酸。硫酸和硝酸两种物质的形成，是人类进入工业社会以后，大批机器投入使用，大量的工厂竞相建立一个个高大的烟囱，不停地向空中喷云吐雾，每年把数以万计的二氧化硫，氮氧化物，氯化氢及其他化合物排放到大气中。各种汽车，火车等交通工具的发动机在燃烧汽油时，也会把含有大量的上述成分废气排入空气中，造成严重污染。据估计，由于人类活动，世界上每年有二亿多吨
［2,6］
含二氧化硫和氮氧化物的气体排放到大气中。
酸雨的前提物主要是SO2、NOx、DMS，包括自然起源和人工起源。SO2和NOx的氧化按反应体系，可分为均相氧化和非均相氧化。按反应机理可分为光
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化学氧化、自由基氧化、催化氧化和强氧化剂氧化。 （一）二氧化硫的均相氧化
1．直接光氧化：SO2在大气中吸收紫外光辐射，产生单重态和三重态，直接与O2反应，生成SO3和O，进而与HO2反应生成H2SO4液滴。最经常认为的反
［5］
应为： SO2 + v → SO2 ，SO2 + O2 → 2SO3 ，SO3 + H2O → H2SO4 2．间接光氧化：大气环境中存在着一定数量的氧化自由基，它们主要来自NOx与碳氧化合物相互作用过程的中间产物，也来自光化学污染产物。SO2与氧化性
［2,5］
自由基如OH、CH3O2、HO2等碰撞而发生氧化。反应过程如下： OH + SO2 → HSO3 HSO3 + OH → H2SO4 HO2 + SO2 → OH + SO3
3．SO2与臭氧反应：SO2还可以在大气中与O3、NOx、CO等发生反应生成SO3。如：
SO2 + O3 → SO3 + O2
［8］
SO2一旦氧化为SO3后，很容易与水蒸汽反应生成H2SO4。（二）二氧化硫的液相氧化
*
*
当大气中的SO2进入水滴（即雾、云和雨），而水滴中又存在着各种各种氧化性生物（如O2、O3、H2O2），以及能促进氧化的催化物质（如V、Fe3+、Mn2+）,就会发生SO2的液相氧化过程，SO2氧化形成H2SO4或SO42-。SO2的液相氧化的
［8］
主要有四种形式：
1.SO2与O2的非催化反应：这种反应过程主要有SO2在水中的溶解、解离，亚硫酸盐或亚硫酸氢盐的离子氢化。主要作用机理如下： SO2（气体）+ H2O(液体)←→H2SO3（水溶液） H2SO3(水溶液)←→HSO3-(水溶液)+H+(水溶液)
H2SO3(水溶液) + OH-（水溶液）←→HSO3-(水溶液)+ H2O(水溶液) H2SO3-(水溶液)←→SO32-(水溶液)+2H+(水溶液) SO32-（水溶液）+ O2←→2SO42-（水溶液）
［5,8］
2.SO2和O2在Mn2+和Fe3+等的催化氧化： 当水中含有Mn2+和Fe2+等催化剂时，它们可以对SO2的氧化祈祷催化加速作用。 2SO2+2H2O+O2→2H2SO4 3.SO2与O2的氧化反应：
当水中有SO2、O2和空气混合物时，其发生的反应如下： SO2 + O2 →H2SO4 （三）氮氧化物的氧化反应
大气中的NOx的主要成分为NO、NO2。NO2可与OH自由基反应转化为HNO3。
NO2 + OH + M → HNO3 + M
NOx也可能以二氧化氮或三氧化氮和五氧化二氮发生多相反应而生成硝酸。 NO + O3→ NO2 + O2 NO2 + O3→ NO3 + O2
NO2 + NO3 + M→ N2O5 + M H2O + N2O5→ 2HNO3
NO2除了本身直接反应生成HNO3外，当它与SO2共存时，还可以促 另外，
进SO2向SO3和H2SO4转化，促进酸雨的形成［5,8］。 由上述反应生成的硫酸雨滴和硝酸雨滴，又与其他的含酸雨滴和含酸气体合
［9，11］
并、吸附、冲刷，使雨滴不断的增大而最终降落。
结束语：酸雨的形成与自然和人为起源的酸性前体物如二氧化硫、氮氧化物以及二甲硫醚等的排放有着密切关系。但是降水的PH值并不单单取决于此，其机理还杂进一步研究。目前，对酸雨的形成机制的研究，大多限于对雨水成分和大气
［10］
粒子采用总体分析的方法。参考文献：
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②《环境》 李志立，鲍新华，北京化学工业出版社，2008,5 ③《环境科学概论》 莫祥银，北京化学工业出版社，2009,7 ④《环境学概论》 曲向荣，北京大学出版社，2009,8
⑤《环境保护基础》 周富春，胡莺，祖波，北京科学出版社，2008 ⑥《生态与环境》 张建强，北京化学工业出版社，2009,4
⑦酸雨的形成机制及其影响因素的探讨，蓝慧霞等，四川环境，2003,22 ⑧《大气环境学》 黄美元，徐华英，王庚辰，北京气象出版社，2005,10 ⑨《生态保护导论》 黎华寿，北京化学工业出版社，2009,5
⑩酸雨的形成机制研究进展，凌琪，安徽建筑工业学院学报
11《全球环境问题与对策》 毛文永，文剑平，中国科学出版社，
12《山东省城市酸沉降及控制研究》 穆金波，山东大学出版社，2005