酸雨形成特点“指纹”

    　酸雨中含有一定浓度的盐类,来自于降水过程中被冲刷的正漂浮在大气中的酸碱物质比例。此种盐类的成份与该地区的排放源性质有关，有点象反映地区排放特点的“指纹”,被称做降水化学。中国南方降水化学中硫酸根浓度较高，平均是德国的4.5倍,美国的5.5倍；硫酸根与硝酸根之比是德国的7.0倍,我国南方酸雨属于硫酸型的,主要由煤烟型大气污染造成的；美国和德国降水是硝酸型的,主要由汽车尾气型大气污染造成的。中国酸雨特点的识别也为进一步如何控制酸雨和减缓酸雨影响提供方向。

对酸雨的贡献, SO_x 和NO_x 哪个孰重?

　　就我国情况而言, 首先, 总体来看SO₂ 的排放量比NO_x 为大, 但是个别的南方省市, 如广东, 福建等省, SO₂ 的排放量比NO_x 为小; 其次, 就发展而言, 汽车数量增加较快, 而NO_x 排放量主要取决于汽车的排放, 因此, 在未来的若干年内, NO_x 的排放量可能超过SO_x ; 最后, SO₂ 进入大气后, 通过光化学反应, 变为硫酸根,这需要一段时间, 可能经过长距离大气传输; 但是NO进入大气后, 很快与氧气化合, 生成NO₂ , 继而变为硝酸根, 需要时间较短, 遇雨被局地冲刷降落地面。综合来看, 目前SO₂ 对酸雨贡献为大, 将来NO_x 的贡献可能要超过SO₂ 。

SO₂ 是如何变成硫酸的?

　　人类活动向大气排放的是SO₂ 气体, 即使它溶于雨水也只能成为酸性较弱的亚硫酸, 然而我们在雨水中测到的确是酸性较强的硫酸, SO₂ 是如何变成硫酸的? 这是通过三类反应实现的。
　　气相光氧化反应。在纯净的空气中, SO₂ 难于光氧化。但在污染的空气中, 烃类与NO_x 生成某些有反应能力的基团, 如OH, HO₂,CH₃O等, 后者在日光照射下, 将氧化SO₂ 为SO₃ , 再溶于水成为硫
酸。这一反应在完全纯净的空气内, 进行极慢, 可以忽略不计; 在污染很轻的自然本底地区也很慢;但在污染严重的城市上空, 其速度可达本底地区的百倍之多。冬季阳光弱, 夏季阳光强, 其速率可高出前者近一倍。
　　液相光氧化反应。日光下, 大气中的烃类与NO_x 气相光氧化生成臭氧和过氧化氢, 它们在水滴内表现出很强的氧化能力, SO₂ 在水滴内被液相氧化为硫酸。
　　固相氧化氧化反应。在污染的大气中悬浮着一定量颗粒物, 颗粒物可能来自土壤, 可能是烟囱排放的飞灰, 成份相当复杂, 但经化学分析, 一般含有微量的过渡金属铁, 铜的化合物, 它们恰恰是SO₂ 氧化为SO₃ 的多相催化剂, 在水滴内, 在这些颗粒物的表面上实现了SO₂向硫酸的转变。
　　有科学家估计后两种多相反应的贡献为90% 。
　　年平均SO₂ 转化为硫酸盐的平均速率为1-2% /小时, 且因地区的自然和气象条件而异。

NO_x 是如何转化为硝酸的?

　　NO_x 是NO和NO₂ 的总称。NO又叫笑气, 人吸了可自动发笑。当浓度较大时, 在空气中可被氧气自动氧化为NO₂ , 尔后溶于水成为硝酸。当被空气稀释后, 速度变慢; 当达到日常环境浓度时, 如百分之几毫克/ 立方米时, NO的半衰期可达1000时之久。但是, 在污染的空气中, 由于存在光氧化活性基团 (如臭氧, 烃类和一氧化碳等) 存在, 日光下, 环境浓度级的NO转化为NO₂ 的反应可在几分钟内完成。