高考成绩现已开放查询。
我相信也是几家欢喜几家愁。
为了让没参加高考的同学提前实习
刚考完试的同学反思自己。
考了很多年,朋友又故地重游。
先来看一道高考题。
也是关于今天的主角
地球的“眼泪”——酸雨
中国农业因酸雨遭受严重损失。为有效控制酸雨,国务院批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法律法规。
在某个地方有一个雨水样品,定期测量雨水样品的pH值,如下所示:
请根据以上表格数据回答问题。
①雨水样品呈酸性的原因是
(用化学方程式表示)
②如果刚采样的雨水与自来水(含氯)混合,pH值会(升高或降低)。
③举例说明这场雨对环境的影响。
答案请看下面的分解。
1什么是酸雨?
酸雨和酸沉降是一个广义的术语,包括含有酸性成分的任何形式的降水,如硫酸或硝酸,它们将以湿或干的形式从大气沉降到地面。在自然环境中,雨、雪、雾、冰雹甚至酸性粉尘都可以成为酸雨/酸沉降的载体。
通常用pH值来衡量溶液的pH值,pH值7.0为中性。物质的pH值越低(小于7),酸性越高;物质的pH值越高(大于7),碱性越高。
正常情况下,由于CO2形成弱碳酸,雨水的pH值约为5.6,呈弱酸性。但是酸雨的pH值通常在4.2到4.4之间。
2酸雨的主要原因
当二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX)排放到大气中时,在风和气流的作用下与大气发生酸化反应,就会产生酸雨。SO2、NOX、水、氧气等化学物质反应生成硫酸和硝酸,再与水等载体混合,最后以降雨的形式作用于地面。
但是酸雨的罪魁祸首——氮氧化物和一氧化二氮来自哪里?
其实只有一小部分来自自然资源,比如火山爆发带来的硫化物。
其中大部分受到人类活动的影响:
燃烧化石燃料发电,大气中三分之二的二氧化硫和四分之一的氮氧化物来自发电机。
和车辆重型设备。
制造业、炼油业和其他行业
风作为SO2和NOX的优良载体,可以进一步扩大酸雨的影响范围。可以说酸雨是一种严重影响生态和人类环境的自然灾害。
3酸雨与生态系统
自然环境的生态系统是由动植物和空气体、水和土壤组成的复杂结构。如果某样东西破坏了生态系统的某一部分(一株植物或动物、土壤或水),必然会对其他部分造成不可估量的损失。我们来具体了解一下酸雨和生态链的相互作用。
酸雨在环境中的传播路径如上图所示:
①SO2和NOx排放释放到空气体中。
②污染物转化为酸性颗粒,可以长距离输送。
③这些酸性颗粒随后由于干湿沉降(灰尘、雨、雪等)而落到地面。)
④对土壤、森林、河流和湖泊的有害影响。
四
动物
酸雨的生态效应在溪流、湖泊、沼泽等水生环境中最为明显,鱼类等野生动物首当其冲。当酸性雨水流经土壤时,它会置换土壤粘土颗粒中的铝,然后流入溪流和湖泊。引入生态系统的酸越多,释放的铝就越多。
大量的铝会有什么危害?在自然界中,某些种类的动植物可以耐受酸性水和适量的铝。而其他生物大多对酸性环境敏感,会随着pH值的降低而死亡、灭绝。
大多数生物中的年轻物种比成年物种对环境条件更敏感。在pH值为5时,大多数鱼卵不能孵化。如果pH值继续降低,即使是成鱼也会死亡。
此外,一些酸性湖泊没有鱼。原因不完全是鱼的耐受性。即使某种鱼能忍受中等酸性的水,它所吃的动物或植物也不一定能忍受。例如,青蛙的临界pH值约为4,但其食物浮游生物对pH值更敏感,pH值低于5.5时可能无法存活。
如前所述,生态环境是一个紧密的整体,其中任何一个环节出现问题,都会对整体生态环境造成破坏。
五
植物
在受酸雨影响的地区,枯树和枯树是有代表性的“风景”。
直接原因还是酸雨从土壤中淋滤出铝,过量的铝对动植物有害。更有甚者,酸雨还带走了土壤中树木生长所需的矿物质和养分,只留下褐色或枯死的树叶和树枝。
那么,很多经历酸雨的森林、溪流、湖泊,如果没有人为干扰,这些地区的土壤可以通过调节中和雨水的pH值来缓和酸雨,有一定的自我承受能力,不会受到过度影响。
然而,人类的各种工业活动越来越蓬勃,严重超过了生态环境的承载能力。在一些酸和铝的敏感区域,它们大量聚集在土壤中,破坏了自然的平衡法则,导致植物大量死亡。
六
气候
在大气中,SO2和NOX可以转化为硫酸盐和硝酸盐颗粒,部分NOX还可以与其他污染物反应生成臭氧。这些粒子与臭氧的相互作用会使空气体产生一种独特的朦胧感,学名为霾。
空空气中大量的颗粒物让大气变得浑浊,看起来有一种特殊的“美感”。但吸入人体后,实际上会造成伤害,呼吸道损伤,心血管影响等。
还有一种气候变化会对环境产生短期影响,那就是间歇性酸化。融化的雪或倾盆大雨会导致所谓的间歇性酸化。当融雪或瓢泼大雨带来大量酸性沉积物,土壤无法缓冲时,通常湖泊可能会暂时受到酸雨的影响,这是对环境承载能力的考验。虽然高酸度(即低pH值)持续时间短,但仍可能对生态系统造成短期胁迫,可能伤害或杀死生态系统中的各种生物或物种。
不仅仅是酸雨的酸性导致了这个问题。酸雨还含有氮,这可能会影响一些生态系统。例如,我国沿海水域的氮污染是某些地区鱼类和贝类数量减少的部分原因。除农业和废水外,人类活动在沿海水域产生的氮大部分来自大气。
除了酸雨,还有酸沉降。
并非所有的酸性沉积物都是湿的。有时尘粒会变成酸性,这叫做干沉降。当酸雨和干燥的酸性颗粒落到地球上时,使颗粒呈酸性的硝酸和硫酸会落在雕像、建筑物和其他人造结构上,损坏它们的表面。酸性颗粒会腐蚀金属,并导致油漆和石头更快地变质,使建筑物和纪念碑的表面“风化”,等等。
例如,中国四川的乐山大佛遭受了酸雨。乐山是酸雨污染严重的地区之一。从1996年到2000年的五年中,降水的平均PH值约为5.0。有游客指出,大佛的脸上出现了黑色条纹,鼻子已经变黑,胸部和腿部出现了几个大“伤疤”。其实都是酸雨造成的。景区内的大部分大佛体和块状粉砂岩有所不同。
八
人类
对人来说,主要的危害是来自酸雨的污染物(二氧化硫和氮氧化物以及硫酸盐和硝酸盐颗粒)。
与大气中的SO2和NOX反应后,会形成微小的硫酸盐和硝酸盐颗粒,很容易被吸入肺部。科学研究表明,这些颗粒及其对心脏功能(例如,心脏病发作导致心脏病风险增加的人的死亡)和肺功能(例如,哮喘患者的呼吸困难)的影响之间存在显著的相关性。
也就是说,可怕的不是酸雨,而是酸雨的“幕后凶手”。事实上,人类为了一起观看举世闻名的酸雨事件,付出了惨痛的代价。
举世闻名的酸雨事件
1948年,美国多诺拉烟雾酸雨事件
1948年10月26-31日,连续大雾的天使多诺拉镇显得格外黑暗。气候潮湿寒冷,天空空阴沉沉的。在最低600米的大气层里,风很弱,大部分时间都没有风。大气处于“热稳定”状态,空气体的流动性降低,导致逆温。位于谷底的多诺拉比周围地势低120米左右。几天之内,逆温覆盖了整个山谷。同时,空在市内的“倒挂上限”有几次低于300m。
此外,在无风状态下,工厂的烟囱并没有停止排放,排放的烟雾很大程度上被封闭在山谷内壁和逆温顶部之间。随着大气中的烟雾越来越浓,空气体散发出刺鼻的二氧化硫(SO2)气味,令人作呕。而且空气体能见度极低,除了烟囱之外的所有工厂都消失在烟雾中。随后,该镇约有6000人突然发病,出现眼疾、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、四肢乏力、胸闷、呕吐、腹泻等症状。
1952年伦敦烟雾酸雨事件
1952年12月5-9日,伦敦空受反气旋影响。大量工厂和居民烧煤取暖排放的废气在城市中难以扩散和积累空。伦敦被浓烟笼罩,交通瘫痪,行人小心翼翼地摸索着前进。人们的生活不仅被打乱,健康也受到严重侵犯。许多市民出现胸闷、窒息等不适,发病率和死亡率急剧上升。
直到12月9日,一股强劲而寒冷的西风吹散了笼罩在伦敦上空的烟雾,这场噩梦才结束。
值得庆幸的是,随着世界各国对环境保护的不断重视,大规模的酸雨危害已经很少,但也深深地给人类敲响了警钟。如何平衡产业发展和环境保护,发人深省!
最后,就是上面说的小测试题。
①SO2+H20⇋H2SO3
②较小,
h2so 3+Cl2+H2O = = h2so 4+2 HCl,所以pH值变小。
③这个问题不需要答案吗?
每个人都做对了吗?
参考
1.酸雨,
2.、柴发合、、孙、、韩梅。中国酸雨研究现状[J].环境科学研究,2010,23(05):527-532。
编辑:黄子薇
校对:张腾飞