酸雨形成特點“指紋”

    　酸雨中含有一定濃度的鹽類,來自于降水過程中被沖刷的正漂浮在大氣中的酸堿物質比例。此種鹽類的成份與該地區的排放源性質有關，有點象反映地區排放特點的“指紋”,被稱做降水化學。中國南方降水化學中硫酸根濃度較高，平均是德國的4.5倍,美國的5.5倍；硫酸根與硝酸根之比是德國的7.0倍,我國南方酸雨屬于硫酸型的,主要由煤煙型大氣污染造成的；美國和德國降水是硝酸型的,主要由汽車尾氣型大氣污染造成的。中國酸雨特點的識別也為進一步如何控制酸雨和減緩酸雨影響提供方向。

對酸雨的貢獻, SO_x 和NO_x 哪個孰重?

　　就我國情況而言, 首先, 總體來看SO₂ 的排放量比NO_x 為大, 但是個別的南方省市, 如廣東, 福建等省, SO₂ 的排放量比NO_x 為小; 其次, 就發展而言, 汽車數量增加較快, 而NO_x 排放量主要取決于汽車的排放, 因此, 在未來的若干年內, NO_x 的排放量可能超過SO_x ; 最后, SO₂ 進入大氣后, 通過光化學反應, 變為硫酸根,這需要一段時間, 可能經過長距離大氣傳輸; 但是NO進入大氣后, 很快與氧氣化合, 生成NO₂ , 繼而變為硝酸根, 需要時間較短, 遇雨被局地沖刷降落地面。綜合來看, 目前SO₂ 對酸雨貢獻為大, 將來NO_x 的貢獻可能要超過SO₂ 。

SO₂ 是如何變成硫酸的?

　　人類活動向大氣排放的是SO₂ 氣體, 即使它溶于雨水也只能成為酸性較弱的亞硫酸, 然而我們在雨水中測到的確是酸性較強的硫酸, SO₂ 是如何變成硫酸的? 這是通過三類反應實現的。
　　氣相光氧化反應。在純凈的空氣中, SO₂ 難于光氧化。但在污染的空氣中, 烴類與NO_x 生成某些有反應能力的基團, 如OH, HO₂,CH₃O等, 后者在日光照射下, 將氧化SO₂ 為SO₃ , 再溶于水成為硫
酸。這一反應在完全純凈的空氣內, 進行極慢, 可以忽略不計; 在污染很輕的自然本底地區也很慢;但在污染嚴重的城市上空, 其速度可達本底地區的百倍之多。冬季陽光弱, 夏季陽光強, 其速率可高出前者近一倍。
　　液相光氧化反應。日光下, 大氣中的烴類與NO_x 氣相光氧化生成臭氧和過氧化氫, 它們在水滴內表現出很強的氧化能力, SO₂ 在水滴內被液相氧化為硫酸。
　　固相氧化氧化反應。在污染的大氣中懸浮著一定量顆粒物, 顆粒物可能來自土壤, 可能是煙囪排放的飛灰, 成份相當復雜, 但經化學分析, 一般含有微量的過渡金屬鐵, 銅的化合物, 它們恰恰是SO₂ 氧化為SO₃ 的多相催化劑, 在水滴內, 在這些顆粒物的表面上實現了SO₂向硫酸的轉變。
　　有科學家估計后兩種多相反應的貢獻為90% 。
　　年平均SO₂ 轉化為硫酸鹽的平均速率為1-2% /小時, 且因地區的自然和氣象條件而異。

NO_x 是如何轉化為硝酸的?

　　NO_x 是NO和NO₂ 的總稱。NO又叫笑氣, 人吸了可自動發笑。當濃度較大時, 在空氣中可被氧氣自動氧化為NO₂ , 爾后溶于水成為硝酸。當被空氣稀釋后, 速度變慢; 當達到日常環境濃度時, 如百分之幾毫克/ 立方米時, NO的半衰期可達1000時之久。但是, 在污染的空氣中, 由于存在光氧化活性基團 (如臭氧, 烴類和一氧化碳等) 存在, 日光下, 環境濃度級的NO轉化為NO₂ 的反應可在幾分鐘內完成。