词条 | 降水化学 |
释义 | jiangshui huaxue 降水化学(卷名:大气科学 海洋科学 水文科学) precipitation chemistry 研究降水的化学组成、降水过程对空气的净化和酸雨对地球生态系统的影响等。大气中的气体和微粒的化学组成,对水蒸气的成核过程有影响,对降水的化学也影响。降水到达地表时,其中所含的化学物质,将参与地表的物质平衡,对地球的化学现象也会产生影响。 降水的化学组成 降水的化学成分极其复杂,在冷凝而成的小水滴中,已经溶解了一些溶质,首先是氧、氮、二氧化碳和惰性气体等,含量都接近于饱和;其次是微小的盐类颗粒(凝结核),它们或者是被风扬起的陆地灰尘和海水溅沫,或者是火山喷发物中的易溶盐类,或者是空气放电时形成的氮氧化物,或者是工业排放气体中的硫氧化物、氮氧化物和氯化物等。雨滴在下降的过程中,还会从空气中吸取微粒物质和可溶性的盐类。一般在大气中存在的微量物质,在降水物中几乎都有,因此降水过程对于对流层空气的净化有着重要的作用。 降水的化学成分与地理条件、气象条件有关。就氯离子含量而言,与距海洋远近有关,离海洋越近,含量越大;有风暴时,氯离子含量会迅速增加,特别是滨海地区,这种含量又同季节和风向有关。此外,降水中的硫酸根离子含量,与距工业城市的距离有关;硝酸根离子含量,还可能与雷电活动有关;铵离子和硝酸根离子含量,自内陆向沿海,自高纬地区向赤道地区,都逐渐降低。 降水的酸化 随着工业的不断发展,在欧洲大陆和美国东北部,降水的酸度不断增高,由此,对降水化学的研究逐渐受到普遍的重视。蒸馏水和含二氧化碳的空气共存时,部分二氧化碳溶入水中而成碳酸,当达到平衡时,水的酸度值pH=5.6(pH值等于氢离子摩尔浓度的对数的负值,溶液呈中性时,pH=7,pH值越低则溶液的酸性越强)。纯净的自然降水具有较弱的酸性,其酸度值pH=5.6。pH<5.6的自然降水,称为酸性降水,俗称酸雨,欧洲大陆有些地区,降水的酸度值高至2.1,美国平均为4~4.5。降水酸度的增加,影响降水水质,从而影响土壤和地表水的化学成分,改变或破坏生态系统,影响植物生长,使湖泊和河流中的生物群的活动和生活规律发生改变,甚至死亡。此外,酸雨还腐蚀建筑材料、金属和油漆,破坏建筑物表面和雕塑品。湖水和地下水酸化后,使金属溶出,饮用这种水,有害人体健康。 降水酸化的机制虽不十分明了,但一般认为和大气中无机酸(硫酸、硝酸和盐酸)的含量有关。化石燃料燃烧时,将使大气中的二氧化硫的浓度增高,它被氧化成硫酸(见大气化学),是降水酸度增高的主要原因。排放的氮氧化物在大气中生成了硝酸盐,使降水中氮含量增加,也是降水酸化的部分原因。氨氮的增加,似乎应当中和亚硫酸或硫酸而降低降水的酸度,可是有结果说明,硫酸铵和硫酸氢铵颗粒微细,易于长距离迁移,对有生物活动的土壤和地表水的酸化作用,和纯酸一样强烈,这是因为盐类的铵在和氢交换中被植物吸收后,留下的就是硫酸的缘故。此外,由于排放到空间的不同污染物随气流广泛传播,某地区大气中出现的酸性物质和降水的酸化,有可能来源于遥远的污染地区。 |
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