酸雨的危害分析及防治对策

张永锋

（中国工程物理研究院，四川 绵阳 621900）

1 引言

酸雨是指pH值低于5.6的大气降水，是空气中SO2等酸性气体与空气中的水相结合，降落到地面造成危害，它包括酸性雨、雪、冰雹、露水、霜等多种形式［1］。酸雨对人们健康、土壤、江河湖泊、农作物、森林、建筑物、文化和自然遗产危害极大，使自然环境、生态平衡遭到严重破坏。因此，人们称它是一颗毁灭人类和环境的定时炸弹，现已成为严重威胁世界环境的十大问题之一。近20年来，我国经济快速发展，能源和原材料消耗不断增长，SO2和NOX等酸性气体造成的大气污染也不断加剧，使我国的酸雨污染正呈蔓延之势。酸雨区面积己占国土面积的30%以上，已成为继欧洲、北美之后世界第3大重酸雨区。为了实施可持续发展战略，保护人类的生态环境，对我国的酸雨问题进行深入系统地探讨，寻找可靠的防治对策，是我们每个人的共同责任。

酸雨形成机理包括SO2和NOX与强氧化剂碰撞后的均一气相、液相、颗粒物表面氧化反应，其氧化反应机理表明，酸雨的形成机理很复杂，其形成可表述为，它包括所排放的气态（SO2、NOX等）或颗粒污染物在云内成雨清除过程，即这些污染物随大气的长距离传输、扩散和转化过程以及云下冲刷清除过程。气态SO2、NOX在大气中经过均一气相氧化、液相氧化和光化学氧化成不易挥发的H2SO4和HNO3，并溶于云滴或雨滴成为降水成分。它们的转化速率受气温、辐射、相对湿度及大气成分等因素的影响。如粉尘中含有许多可使酸中和的金属，如K、Na、Ca、Mg等。大气颗粒物中的Fe、Cu、V等是成酸反应的催化剂，可促使酸雨的形成。

2 酸雨现状分析

2.1 酸雨的地域分布

我国酸雨的研究工作始于20世纪70年代末期，1979年在北京、上海、南京、重庆和贵阳等城市开展了局部研究，发现这些地区不同程度上存在着酸雨污染，以西南地区最为严重。1982～1984年在国家环保局领导下开展了酸雨调查，为了弄清中国降水酸度及其化学组成的时控分布情况，1985～1986年在全国范围内布设了189个监测站，523个降水采集点，对降水数据进行了全面、系统的分析。结果表明：降水年平均pH值小于5.6的地区主要分布在秦岭－淮河以南，而秦岭－淮河以北仅有个别地区。降水年平均pH值小于5.6的地区主要在西南、华南以及东南沿海一带［3］。

20世纪90年代以来，酸雨出现的区域较80年代发生了比较明显的变化，酸雨区面积扩大了100×104km2。但年平均pH值小于5.6的地区还主要分布在秦岭－淮河以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地；华中、华南、西南及华东地区存在酸雨污染严重的中心区域；北方地区只有局部地区出现过酸雨。80年代以来重庆、贵阳为代表的西南地区是中国酸雨污染最严重的地区；90年代以来，以长沙、株洲、赣州、南昌等城市为中心的华中酸雨区污染水平超过西南酸雨区，成为全国酸雨污染最严重的地区，中心区年平均降水pH值低于4.0，酸雨频率最高达90%以上，已经达到逢雨必酸的程度；西南酸雨区虽然有所缓和，但仍维持较严重的水平；华南酸雨区主要分布在珠江三角洲及广西东部地区，总体格局变化不大；华东酸雨区，包括长江中下游地区及南至厦门的沿海地区，小尺度上的污染格局有所波动，但总体来说，较华中、西南酸雨区弱；而北方地区年均pH值低于5.6的城市主要分布在青岛、图们、太原和石家庄等城市中心的区域［4］。

2.2 酸雨的特点

（1）降水酸度有明显的地域性。我国酸雨年平均pH值低于5.6的地区主要分布在秦岭－淮河以南，年平均pH值低于5.0的地区有四川、重庆、贵州、湖南、广西及江浙的苏杭一带。1997年全国酸雨调查结果表明，全国降水平均pH值在3.7～7.8之间。降水平均pH值低于5.6的城市有44个，其中，75%的南方城市降水年均pH值低于5.6，其中低于4.5的城市有长沙、景德镇、遵义、杭州和宜宾。北方降水年均pH值低于5.6的城市有图们、青岛和太原。

（2）我国酸雨属硫酸型。我国能源结构以煤为主，能源消耗中有3／4是煤炭，而且高硫煤所占比例较大，且84%用于直接燃烧。另外，我国煤利用技术水平低下，燃烧前煤炭洗选加工工艺落后，硫分，灰分去除率低，使高硫颗粒煤粉直接人炉造成污染；燃烧后排放烟气的脱硫效率低，开发的脱硫技术尚未成熟，这样就造成了我国每年会向大气中排人大量的SO2，1986年我国SO2排放量为1 800万t，而2002年达到1 926.6万t［5］。根据酸雨检测点的数据分析表明，在我国硫酸和硝酸占酸雨总酸量的90%，且硝酸含量不及硫酸的1／10，所以我国酸雨主要是大气中SO2造成的，又称煤烟型酸雨［6］，即硫酸型酸雨。20世纪是汽车的时代，近几年，随着城市汽车的增加，从各大城市的空气质量周报报道，NOX的污染呈上升趋势，且汽车排放污染物占城区主要污染物的30%～40%，硝酸型酸雨有增加的趋势。

（3）我国酸雨频率和强度均是南方大于北方。我国南方地区由于湿润多雨、植被良好、大气颗粒物浓度低。而北方地区干燥少雨、土壤裸露、大气颗粒物浓度大，且其颗粒物中约有40%～65%来自土壤，大气颗粒物中含有的主要碱性阳离子是Ca2＋、Mg2＋和NH4＋。这些碱性离子被风吹扬到空中，对雨水中的酸起中和作用。其结果是酸雨频率和强度均是南方大于北方。

2.3 酸雨的危害

随着酸雨范围的扩大和酸度的增加，酸雨的危害越来越大，它对环境的影响是多方面的，涉及到生活、生态的许多领域。它以不同方式危害着水生生态系统、陆地生态系统、建筑材料和居民健康，破坏生态系统，造成巨大经济损失，已成为制约社会经济发展的重要因素之一。因此，我国应积极开展控制和治理酸雨污染的研究工作，根据我国的实际情况在政策上、技术上全方位地开展酸雨防治工作，争取在较短的时间内控制和消除酸雨危害，保护环境，造福人类。

3 酸雨的防治对策

3.1 从政策上控制和削减SO2、NOX的排放量

（1）严格实行《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》，要求各地方政府和有关部门必须制定相应的酸雨和SO2污染综合防治规划以及分阶段总量控制计划，并将其纳入当地国民经济和社会总体规划来组织实施，按照“谁污染、谁治理”的原则，落实防治项目和治理资金。

（2）建立控制酸雨的监督管理体系，逐步完善国家酸雨监测网。国务院已发布的国函［1996］24号文件已要求在两控区征收二氧化硫排污费。各地要认真执行国务院的文件，抓紧抓好二氧化硫排污收费的征收、管理和使用工作，使用于重点排污单位治理二氧化硫的资金比例不少于90%，进一步促进两控区的污染防治工作［9］。

（3）降低化石燃料尤其是燃煤的含硫量，限制高硫煤的开采与使用，严令禁止含硫量大于3%的煤矿的开采，改造含硫量大于1.5%的煤矿，城市禁止使用含硫率高于1%的燃煤，大力发展以干选工艺为主的动力煤洗加工，减少煤炭中的硫含量。

（4）建立和健全控制酸雨的法律、法规和与之配套的政策和法规体系，强化环保执法，严格执行SO2排放许可证制度，推行酸雨和SO2污染综合防治体系，实行总量控制，促进节约能源。

（5）从农村到城市，应控制生活SO2排放，改变用煤做饭烧水的状况，大力发展炊事能源煤气化和电气化，农村大量推广使用沼气能，减少因烧煤引起的大气污染。

白鸽玲等[14]采用表面活性剂促助法，以PEG-20000作为包覆剂，制备出MoS2纳米球，并以Span-80为分散剂，制得1% MoS2纳米球和市售超细二硫化钼微米粉末复合润滑油，并对其滚动摩擦性能进行了研究。

（6）控制汽车尾气排放，改进汽车发动机技术，安装尾气净化装置，推广使用清洁燃料，控制汽车尾气中的NO2排放。关停高硫煤矿，小火电机组、小水泥厂、小玻璃厂、小钢铁厂及其它污染严重的企业。防治化工、冶金、有色、建材等行业生产过程排放的SO2污染。实行集中供热，把分散的小锅炉集中起来改为大型锅炉，提高热效率，减少污染。

（7）严格执行环境影响评价制度，对于新建项目必须严格执行“三同时”，按照“先评价、后建设”、“技术起点要高”的要求，充分评价建设项目对大气环境的影响并满足大气质量的要求，确保控制SO2污染的投资。

3.2 使用低硫煤、改进燃烧装置

减少SO2污染最简单的方法是改用含硫低的燃料。煤中含硫量一般在0.2%～5.5%之间，当燃煤的含硫量大于1.5%时，就应加一道洗煤工序，以降低硫含量。据有关资料介绍，原煤经过洗选之后，SO2排放量可减少30%～50%，灰分去除约20%。另外，改烧固硫型煤、低硫油，或以煤气、天然气代替原煤，也是减少硫排放的有效途径。

改进燃烧方式也可以达到控制SO2和NOX排放的目的。使用低NOX的燃烧器来改进锅炉，可以减少氮氧化物排放。流化床燃烧技术近来已得到应用，新型的流化床锅炉有极高的燃烧效率，几乎达到99%，而且能去除80%～95%的SO2和NOX，还能去除相当数量的重金属。

3.3 重视并推广烟气脱硫技术

烟气脱硫是指对燃烧过程中排放的烟气进行脱硫，国外成功经验证明烟气脱硫是控制酸雨和二氧化硫污染的最主要技术手段，也是唯一可大规模商业化推广应用的脱硫方式。按烟气脱硫的工艺特点，可将烟气脱硫分为：湿法、干法和半干法3类。湿法烟气脱硫即采用液体吸收剂洗涤烟气、吸收烟气中所含的SO2。该法的特点是设备简单、操作技术易掌握，脱硫效率高（90%以上），但流程复杂、投资大、运行费用高、脱硫后烟气温度低，不利于烟气扩散。当今最常见的湿法烟气脱硫技术为石灰石一石膏法。干法烟气脱硫的工艺特点是用粉状或粒状吸收剂来吸收SO2，反应在无液相介入的完全干燥条件下进行，反应产物亦呈粒子状，因而不会有腐蚀、结露、结垢等系列问题，且烟气不需要加热，也不需要排废水。

3.4 型煤固硫

型煤是经过成型处理后的煤制品，分为民用和工业用两类。民用型煤主要是煤球和蜂窝煤，工业型煤主要锅炉、窑炉、蒸汽机床等采用的各种成型煤制品，它将成为解决我国中小型锅炉及各种工业窑炉烟尘、SO2污染的首选技术。所谓型煤固硫，就是在型煤加工时加入固硫剂（如CaO），煤在燃烧时不排出SO2，从而实现燃煤固硫。目前，型煤固硫技术在我国还比较落后，应大力开展固硫剂的筛选研究，提高固硫率。

3.5 发展替代能源

开发可以替代燃煤的清洁能源，如核电、水电、天然气、沼气、太阳能、风能、地热能等，将会对减少排放SO2做出很大贡献。但目前的技术水平还不能保证从太阳能、风能、地热能等获得大规模稳定的工业电力。因此，替代能源的主要开发目标应当是水电和核电。据估计，我国水能资源理论蕴藏量为7亿kW，可开发量为4亿kW，开发成功后，每年可节约大量的煤炭，减排大量的SO2。

3.6 种植树木花草

植物具有美化环境、调节气候、涵养水源、保持水土、阻留粉尘.吸收有毒气体的功能，可以在大面积、大范围内，长时间连续地净化大气。因此植树造林、种花种草，建立一定面积的绿化带是防治大气污染的有效措施。

4 结语

我国酸雨污染严重，并且具有酸性降水频度高、酸度大、覆盖面积广的特点。由于各地土壤性质、地理环境以及气象条件的差异，我国酸雨有明显的区域分布，其分布规律是南方多于北方，而且从北到南还有逐渐加重的趋势。由于以煤为主的能源结构以及煤的应用技术和烟气脱硫技术的落后，我国酸雨主要由SO2造成，属硫酸型酸雨，抑制大气中SO2污染是防治酸雨的根本措施。防治酸雨要以调整能源结构为战略，开发非矿物燃料为途径，大力开展节能为手段，以减少SO2和NOX的排放量。随着科技的发展，洁净煤技术以及烟气脱硫技术都将得到快速的发展，因此酸雨治理在技术上将不再会有太大的制约，经济因素将会是制约我国酸雨治理的主要障碍，这就要求在政策、法律、行政等各个方面加大力度，保证酸雨防治措施的正常执行。防治酸雨是我们每个公民的神圣职责，人人都应该爱护环境，珍惜资源，保护好我们的地球家园。

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