酸雨的危害分析及防治對策

張永鋒

（中國工程物理研究院，四川 綿陽 621900）

1 引言

酸雨是指pH值低于5.6的大氣降水，是空氣中SO2等酸性氣體與空氣中的水相結合，降落到地面造成危害，它包括酸性雨、雪、冰雹、露水、霜等多種形式［1］。酸雨對人們健康、土壤、江河湖泊、農作物、森林、建筑物、文化和自然遺產危害極大，使自然環境、生態平衡遭到嚴重破壞。因此，人們稱它是一顆毀滅人類和環境的定時炸彈，現已成為嚴重威脅世界環境的十大問題之一。近20年來，我國經濟快速發展，能源和原材料消耗不斷增長，SO2和NOX等酸性氣體造成的大氣污染也不斷加劇，使我國的酸雨污染正呈蔓延之勢。酸雨區面積己占國土面積的30%以上，已成為繼歐洲、北美之后世界第3大重酸雨區。為了實施可持續發展戰略，保護人類的生態環境，對我國的酸雨問題進行深入系統地探討，尋找可靠的防治對策，是我們每個人的共同責任。

酸雨形成機理包括SO2和NOX與強氧化劑碰撞后的均一氣相、液相、顆粒物表面氧化反應，其氧化反應機理表明，酸雨的形成機理很復雜，其形成可表述為，它包括所排放的氣態（SO2、NOX等）或顆粒污染物在云內成雨清除過程，即這些污染物隨大氣的長距離傳輸、擴散和轉化過程以及云下沖刷清除過程。氣態SO2、NOX在大氣中經過均一氣相氧化、液相氧化和光化學氧化成不易揮發的H2SO4和HNO3，并溶于云滴或雨滴成為降水成分。它們的轉化速率受氣溫、輻射、相對濕度及大氣成分等因素的影響。如粉塵中含有許多可使酸中和的金屬，如K、Na、Ca、Mg等。大氣顆粒物中的Fe、Cu、V等是成酸反應的催化劑，可促使酸雨的形成。

2 酸雨現狀分析

2.1 酸雨的地域分布

我國酸雨的研究工作始于20世紀70年代末期，1979年在北京、上海、南京、重慶和貴陽等城市開展了局部研究，發現這些地區不同程度上存在著酸雨污染，以西南地區最為嚴重。1982～1984年在國家環保局領導下開展了酸雨調查，為了弄清中國降水酸度及其化學組成的時控分布情況，1985～1986年在全國范圍內布設了189個監測站，523個降水采集點，對降水數據進行了全面、系統的分析。結果表明：降水年平均pH值小于5.6的地區主要分布在秦嶺－淮河以南，而秦嶺－淮河以北僅有個別地區。降水年平均pH值小于5.6的地區主要在西南、華南以及東南沿海一帶［3］。

20世紀90年代以來，酸雨出現的區域較80年代發生了比較明顯的變化，酸雨區面積擴大了100×104km2。但年平均pH值小于5.6的地區還主要分布在秦嶺－淮河以南、青藏高原以東的廣大地區及四川盆地；華中、華南、西南及華東地區存在酸雨污染嚴重的中心區域；北方地區只有局部地區出現過酸雨。80年代以來重慶、貴陽為代表的西南地區是中國酸雨污染最嚴重的地區；90年代以來，以長沙、株洲、贛州、南昌等城市為中心的華中酸雨區污染水平超過西南酸雨區，成為全國酸雨污染最嚴重的地區，中心區年平均降水pH值低于4.0，酸雨頻率最高達90%以上，已經達到逢雨必酸的程度；西南酸雨區雖然有所緩和，但仍維持較嚴重的水平；華南酸雨區主要分布在珠江三角洲及廣西東部地區，總體格局變化不大；華東酸雨區，包括長江中下游地區及南至廈門的沿海地區，小尺度上的污染格局有所波動，但總體來說，較華中、西南酸雨區弱；而北方地區年均pH值低于5.6的城市主要分布在青島、圖們、太原和石家莊等城市中心的區域［4］。

2.2 酸雨的特點

（1）降水酸度有明顯的地域性。我國酸雨年平均pH值低于5.6的地區主要分布在秦嶺－淮河以南，年平均pH值低于5.0的地區有四川、重慶、貴州、湖南、廣西及江浙的蘇杭一帶。1997年全國酸雨調查結果表明，全國降水平均pH值在3.7～7.8之間。降水平均pH值低于5.6的城市有44個，其中，75%的南方城市降水年均pH值低于5.6，其中低于4.5的城市有長沙、景德鎮、遵義、杭州和宜賓。北方降水年均pH值低于5.6的城市有圖們、青島和太原。

（2）我國酸雨屬硫酸型。我國能源結構以煤為主，能源消耗中有3／4是煤炭，而且高硫煤所占比例較大，且84%用于直接燃燒。另外，我國煤利用技術水平低下，燃燒前煤炭洗選加工工藝落后，硫分，灰分去除率低，使高硫顆粒煤粉直接人爐造成污染；燃燒后排放煙氣的脫硫效率低，開發的脫硫技術尚未成熟，這樣就造成了我國每年會向大氣中排人大量的SO2，1986年我國SO2排放量為1 800萬t，而2002年達到1 926.6萬t［5］。根據酸雨檢測點的數據分析表明，在我國硫酸和硝酸占酸雨總酸量的90%，且硝酸含量不及硫酸的1／10，所以我國酸雨主要是大氣中SO2造成的，又稱煤煙型酸雨［6］，即硫酸型酸雨。20世紀是汽車的時代，近幾年，隨著城市汽車的增加，從各大城市的空氣質量周報報道，NOX的污染呈上升趨勢，且汽車排放污染物占城區主要污染物的30%～40%，硝酸型酸雨有增加的趨勢。

（3）我國酸雨頻率和強度均是南方大于北方。我國南方地區由于濕潤多雨、植被良好、大氣顆粒物濃度低。而北方地區干燥少雨、土壤裸露、大氣顆粒物濃度大，且其顆粒物中約有40%～65%來自土壤，大氣顆粒物中含有的主要堿性陽離子是Ca2＋、Mg2＋和NH4＋。這些堿性離子被風吹揚到空中，對雨水中的酸起中和作用。其結果是酸雨頻率和強度均是南方大于北方。

2.3 酸雨的危害

隨著酸雨范圍的擴大和酸度的增加，酸雨的危害越來越大，它對環境的影響是多方面的，涉及到生活、生態的許多領域。它以不同方式危害著水生生態系統、陸地生態系統、建筑材料和居民健康，破壞生態系統，造成巨大經濟損失，已成為制約社會經濟發展的重要因素之一。因此，我國應積極開展控制和治理酸雨污染的研究工作，根據我國的實際情況在政策上、技術上全方位地開展酸雨防治工作，爭取在較短的時間內控制和消除酸雨危害，保護環境，造福人類。

3 酸雨的防治對策

3.1 從政策上控制和削減SO2、NOX的排放量

（1）嚴格實行《酸雨控制區和二氧化硫污染控制區劃分方案》，要求各地方政府和有關部門必須制定相應的酸雨和SO2污染綜合防治規劃以及分階段總量控制計劃，并將其納入當地國民經濟和社會總體規劃來組織實施，按照“誰污染、誰治理”的原則，落實防治項目和治理資金。

（2）建立控制酸雨的監督管理體系，逐步完善國家酸雨監測網。國務院已發布的國函［1996］24號文件已要求在兩控區征收二氧化硫排污費。各地要認真執行國務院的文件，抓緊抓好二氧化硫排污收費的征收、管理和使用工作，使用于重點排污單位治理二氧化硫的資金比例不少于90%，進一步促進兩控區的污染防治工作［9］。

（3）降低化石燃料尤其是燃煤的含硫量，限制高硫煤的開采與使用，嚴令禁止含硫量大于3%的煤礦的開采，改造含硫量大于1.5%的煤礦，城市禁止使用含硫率高于1%的燃煤，大力發展以干選工藝為主的動力煤洗加工，減少煤炭中的硫含量。

（4）建立和健全控制酸雨的法律、法規和與之配套的政策和法規體系，強化環保執法，嚴格執行SO2排放許可證制度，推行酸雨和SO2污染綜合防治體系，實行總量控制，促進節約能源。

（5）從農村到城市，應控制生活SO2排放，改變用煤做飯燒水的狀況，大力發展炊事能源煤氣化和電氣化，農村大量推廣使用沼氣能，減少因燒煤引起的大氣污染。

白鴿玲等[14]采用表面活性劑促助法，以PEG-20000作為包覆劑，制備出MoS2納米球，并以Span-80為分散劑，制得1% MoS2納米球和市售超細二硫化鉬微米粉末復合潤滑油，并對其滾動摩擦性能進行了研究。

（6）控制汽車尾氣排放，改進汽車發動機技術，安裝尾氣凈化裝置，推廣使用清潔燃料，控制汽車尾氣中的NO2排放。關停高硫煤礦，小火電機組、小水泥廠、小玻璃廠、小鋼鐵廠及其它污染嚴重的企業。防治化工、冶金、有色、建材等行業生產過程排放的SO2污染。實行集中供熱，把分散的小鍋爐集中起來改為大型鍋爐，提高熱效率，減少污染。

（7）嚴格執行環境影響評價制度，對于新建項目必須嚴格執行“三同時”，按照“先評價、后建設”、“技術起點要高”的要求，充分評價建設項目對大氣環境的影響并滿足大氣質量的要求，確?？刂芐O2污染的投資。

3.2 使用低硫煤、改進燃燒裝置

減少SO2污染最簡單的方法是改用含硫低的燃料。煤中含硫量一般在0.2%～5.5%之間，當燃煤的含硫量大于1.5%時，就應加一道洗煤工序，以降低硫含量。據有關資料介紹，原煤經過洗選之后，SO2排放量可減少30%～50%，灰分去除約20%。另外，改燒固硫型煤、低硫油，或以煤氣、天然氣代替原煤，也是減少硫排放的有效途徑。

改進燃燒方式也可以達到控制SO2和NOX排放的目的。使用低NOX的燃燒器來改進鍋爐，可以減少氮氧化物排放。流化床燃燒技術近來已得到應用，新型的流化床鍋爐有極高的燃燒效率，幾乎達到99%，而且能去除80%～95%的SO2和NOX，還能去除相當數量的重金屬。

3.3 重視并推廣煙氣脫硫技術

煙氣脫硫是指對燃燒過程中排放的煙氣進行脫硫，國外成功經驗證明煙氣脫硫是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技術手段，也是唯一可大規模商業化推廣應用的脫硫方式。按煙氣脫硫的工藝特點，可將煙氣脫硫分為：濕法、干法和半干法3類。濕法煙氣脫硫即采用液體吸收劑洗滌煙氣、吸收煙氣中所含的SO2。該法的特點是設備簡單、操作技術易掌握，脫硫效率高（90%以上），但流程復雜、投資大、運行費用高、脫硫后煙氣溫度低，不利于煙氣擴散。當今最常見的濕法煙氣脫硫技術為石灰石一石膏法。干法煙氣脫硫的工藝特點是用粉狀或粒狀吸收劑來吸收SO2，反應在無液相介入的完全干燥條件下進行，反應產物亦呈粒子狀，因而不會有腐蝕、結露、結垢等系列問題，且煙氣不需要加熱，也不需要排廢水。

3.4 型煤固硫

型煤是經過成型處理后的煤制品，分為民用和工業用兩類。民用型煤主要是煤球和蜂窩煤，工業型煤主要鍋爐、窯爐、蒸汽機床等采用的各種成型煤制品，它將成為解決我國中小型鍋爐及各種工業窯爐煙塵、SO2污染的首選技術。所謂型煤固硫，就是在型煤加工時加入固硫劑（如CaO），煤在燃燒時不排出SO2，從而實現燃煤固硫。目前，型煤固硫技術在我國還比較落后，應大力開展固硫劑的篩選研究，提高固硫率。

3.5 發展替代能源

開發可以替代燃煤的清潔能源，如核電、水電、天然氣、沼氣、太陽能、風能、地熱能等，將會對減少排放SO2做出很大貢獻。但目前的技術水平還不能保證從太陽能、風能、地熱能等獲得大規模穩定的工業電力。因此，替代能源的主要開發目標應當是水電和核電。據估計，我國水能資源理論蘊藏量為7億kW，可開發量為4億kW，開發成功后，每年可節約大量的煤炭，減排大量的SO2。

3.6 種植樹木花草

植物具有美化環境、調節氣候、涵養水源、保持水土、阻留粉塵.吸收有毒氣體的功能，可以在大面積、大范圍內，長時間連續地凈化大氣。因此植樹造林、種花種草，建立一定面積的綠化帶是防治大氣污染的有效措施。

4 結語

我國酸雨污染嚴重，并且具有酸性降水頻度高、酸度大、覆蓋面積廣的特點。由于各地土壤性質、地理環境以及氣象條件的差異，我國酸雨有明顯的區域分布，其分布規律是南方多于北方，而且從北到南還有逐漸加重的趨勢。由于以煤為主的能源結構以及煤的應用技術和煙氣脫硫技術的落后，我國酸雨主要由SO2造成，屬硫酸型酸雨，抑制大氣中SO2污染是防治酸雨的根本措施。防治酸雨要以調整能源結構為戰略，開發非礦物燃料為途徑，大力開展節能為手段，以減少SO2和NOX的排放量。隨著科技的發展，潔凈煤技術以及煙氣脫硫技術都將得到快速的發展，因此酸雨治理在技術上將不再會有太大的制約，經濟因素將會是制約我國酸雨治理的主要障礙，這就要求在政策、法律、行政等各個方面加大力度，保證酸雨防治措施的正常執行。防治酸雨是我們每個公民的神圣職責，人人都應該愛護環境，珍惜資源，保護好我們的地球家園。

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