微量气体的云下清除:云下清除过程与气体分子同液相的交换速常、气体在水中的溶解度和液相氧 速率以及雨滴在大气中的停留时间等因素有关。雨滴进入大气后会产生污染气体从气相向液相的传质过程 或从液相向气相的传质过程,传质系数随雨滴粒径增加而减小。至于雨滴内的化学反应,由于雨滴在大问 中的停留时间较短,所以 一些快反应如离子反应、强氧化剂H202、O3、自由基OH、HO2及金属离 Mn+、F3+等对S(V)的氧化反应,才会对雨滴的化学组成产生影响,而大多数的搅反应对雨满的影响较 小。在污染气体的云下清除过程中,气液闻传质速率和液相反应速率共同决定污染气体在液相的反应速率 气液传质速率控制了大雨滴中的液相反应速率,化学反应速率则控制了小雨滴的液相反应速率。在水中 解度极大或在溶液中仅参加快速离子反应使溶解度增大的微量气体,它钉的云下清除是不可逆的,其去附 事与己进入液相的浓度无关,仅与气相浓度有关。不可逆清除的气体在液相中的总浓度随雨滴降落距离而 线性增加。气体不可逆清除的清除率与其他气体无关,仅与自身的特性和南滴诺及降水量有关:清除率陶 降水量增加而增加。研究表明,雨水对SO2气体的清除系数与雨强、气相SO2浓度、NH3浓度、氧化剂 浓度以及雨水的p州初值有关,它们之间有复杂的相互作用,。 气溶胶的云下清除:雨滴在下落过程中捕获气溶胶粒子。气溶胶被捕获后,其中的可溶部分如S02 NOg、NH4+、Ca2、Mg2+、MN2*、Fe2、H、及OH等会释放出来,从而影响雨演的化学组成和 度,刘帅仁等研究了大气气溶胶在云下雨水酸化过程的作用。结果表明:()气溶胶对雨水酸度有影响, 若气溶胶的DH值低于雨水的DH值,则气溶胶起酸化作用反之,则起碱化作用:气溶眩的酸化作用强 于碱化作用。()酒 一般浓度(每Cm3含103个)下,酸性气溶胶是雨水H的重要来源 ,碱性气溶胶可消 雨水中的H:气溶胶对雨水S02的贡献较小,(C)酸性气溶胶对雨水的酸化作用随S02浓度增大而减弱, 而碱性气溶胶对雨水的碱化作用随S02浓度增大而增强:云内消除过程是市水S0⅓2的重要来源,云下气 溶骸清除过程对S02献较小.(@)HNO3对雨水H的卖献比同浓度的SO2要大几倍,气溶胶对雨水NO 的页献相当于1 ng/mL HNO3的贡献,随着HNO3浓度的增大,气溶胶的相对贡献迅速减少。()气溶服 是雨水中NH4+的重要来源.相当于NH3浓度5~8ng/mL时对雨NH4+的贡献 云内清除和云下清除过程受大气污染程度和许多环境参数的影响。云内清除和云下清除对酸而形成的 相对重要性在不同地理区域、不同源排放和不同气象条件等情况是不同的。观测结果表明,在我国一些里 污染地区,云下清除过程是很重要的。如对重庆和北京地区云下清除过程的数值模拟结果表明,重庆雨水 中的H+来以云下SO2氧化为主,气溶脑起碱化作用,北京雨水中的H+来题以云内洁险过程为主,云 气体NH和气溶胶起碱化作用可见,北京地区NH浓度高是雨水不酸的首要原因,同时也使雨水中SO 浓度偏高, 由此可见,酸雨的形成过程是非常复杂的。酸雨前体物S02、NOx除局地源排放外,还可以由远距离 给送而来。如我国南方酸性碎水存在着局地冲刷和中长距离传输双重形成机制。南方大气S02浓度较高 某些山区城市降水酸化的主要来源为局地冲刷。南方春季常出现大面积酸性降水。其主要来源是污染物中 长距离传输。污染物在一定气象条件下可传输数百公里或更远。使下风区域云水和隆水酸化。南方多数的 性降水为局地冲和传输双重来源。当云水酸度相同时,各个城市酸性气体的浓度和气溶胶的缓冲能) 决定了局地神剧和传输对降水中酸的相对页献。 如前所述,导致降水酸性的主要物质是硫酸,其次是硝酸,还有有机酸等其他酸类。现以SO2、NOX 造成降水酸化为例,概述酸雨的形成过程。 (a)由源排放的气态SO2、NOx经气相反应生成HSO4、HNO3或硫酸盐、消酸盐气溶胶: (b)云形成时,含SO42和NO3的气溶胶粒子以凝结核的形式进入降水: (C)云滴吸收了SO2NOx气体,在水相氧化形成S02、NOr (d)云滴成为雨滴,降落时清除了含有SO42、NO3的气溶胶: ()雨滴下降时吸收SO2、NOx,再在水相中转化成SO42、NO3 途径(b)、(c)为南除,(@)(e)为冲(云下清除过程):在雨除和冲过程中同时进行着SO2、NOx的微量气体的云下清除:云下清除过程与气体分子同液相的交换速率、气体在水中的溶解度和液相氧化 速率以及雨 滴在大气中的停留时间等因素有关。雨滴进入大气后会产生污染气体从气相向液相的传质过程 或从液相向气相的传质过程,传质系数随雨滴粒径增加而减小。至于雨滴内的化学反应,由于雨滴在大气 中的停留时间较短,所以一些快反应如离子反应、强氧化剂 H2O2、O3、自由基·OH、HO2·及金属离子 Mn2+、Fe3+等对 S(Ⅳ)的氧化反应,才会对雨滴的化学组成产生影响,而大多数的慢反应对雨滴的影响较 小。在污染气体的云下清除过程中,气液间传质速率和液相反 应速率共同决定污染气体在液相的反应速率。 气液传质速率控制了大雨滴中的液相反应速率,化学反应速率则控制了小雨滴的液相反应速率。在水中溶 解度极大或在溶液中仅参加快速离子反应使溶解度增大的微量气体,它们的云下清除是不可逆的,其去除 率与已进入液相的浓度无关,仅与气相浓度有关。不可逆清除的气体在液相中的总浓度随雨滴降落距离而 线性增加。气体不可逆清除的清除率与其他气体无关,仅与自身的特性和雨滴谱及降水量有关;清除率随 降水量增加而增加。研究表明,雨水对 SO2气体的清除系数与雨强、气相 SO2浓度、NH3浓度、氧化剂 浓度以及雨水的 pH 初值有关,它们之间有复杂的相互作用。 气溶胶的云下清除:雨滴在下落过程中捕获气溶胶粒子。气溶胶被捕获后,其中的可溶部分如 SO4 2-、 NO3 -、NH4 +、Ca2+、Mg2+、MN2 +、Fe2+、H+、及 OH-等会释放出来,从而影响雨滴的化学组成和酸 度。刘帅仁等研究了大气气溶胶在云下雨水酸化过程的作用。结果表明:(a)气溶胶对雨水酸 度有影响, 若气溶胶的 pH 值低于雨水的 pH 值,则气溶胶起酸化作用;反之,则起碱化作用;气溶胶的酸化作用强 于碱化作用。(b)在一般浓度(每 cm3含 103个)下,酸性气溶胶是雨水 H+的重要来源,碱性气溶胶可消耗 雨水中的 H+;气溶胶对雨水 SO4 2-的贡献较小。(c)酸性气溶胶对雨水的酸化作用随 SO2浓度增大而减弱, 而碱性气溶胶对雨水的碱化作用随 SO2浓度增大而增强;云内清除过程是雨水 SO4 2-的重要来源,云下气 溶胶清除过程对 SO4 2-贡献较小。(d)HNO3对雨水 H+的贡献比同浓度的 SO2要大几倍,气溶胶对雨水 NO3 - 的贡献相当于 1 ng/m L HNO3的贡献,随着 HNO3浓度的增大,气溶胶的相对贡献迅速减少。(e)气溶胶 是雨水中 NH4 +的重要来源,相当于 NH3浓度 5~8ng/m L 时对雨 NH4 +的贡献。 云内清除和云下清除过程受大气污染程度和许多环境参数的影响。云内清除和云下清除对酸雨形成的 相对重要性在不同地理区域、不同源排放和不同气象条件等情况是不同的。观测结果表明,在我国一些重 污染地区,云下清除过程是很重要的。如对重庆和北京地区云下清除过程的数值模拟结果表明,重庆雨水 中的 H+来源以云下 SO2氧化为主,气溶胶起碱化作用;北京雨水中的 H+来源以云内清除过程为主,云下 气体 NH3和气溶胶起碱化作用。可见,北京地区 NH3浓度高是雨水不酸的首要原因,同时也使雨水中 SO4 2- 浓度偏高。 由此可见,酸雨的形成过程是非常复杂的。酸雨前体物 SO2、NOx 除局地源排放外,还可以由远距离 输送而来。如我国南方酸性降水存在着局地冲刷和中长距离传输双重形成机制。南方大气 SO2浓度较高的 某些山区城市降水酸化的主要来源为局地冲刷。南方春季常出现大面积酸性降水,其主要来源是污染物中 长距离传输。污染物在一定气象条件下可传输数百公里或更远,使下风区域云水和降水酸化。南方多数的 酸性降水为局地冲刷和传输双重来源。当云水酸度相同时,各个城市酸性气体的浓度和气溶胶的缓冲能力 决定了局地冲刷 和传输对降水中酸的相对贡献。 如前所述,导致降水酸性的主要物质是硫酸,其次是硝酸,还有有机酸等其他酸类。现以 SO2、NOx 造成降水酸化为例,概述酸雨的形成过程。 (a)由源排放的气态 SO2、NOx 经气相反应生成 H2SO4、HNO3或硫酸盐、硝酸盐气溶胶; (b)云形成时,含 SO4 2-和 NO3 -的气溶胶粒子以凝结核的形式进入降水; (c)云滴吸收了 SO2、NOx 气体,在水相氧化形成 SO4 2-、NO3 -; (d)云滴成为雨滴,降落时清除了含有 SO4 2-、NO3 -的气溶胶; (e)雨滴下降时吸收 SO2、NOx,再在水相中转化成 SO4 2-、NO3 -。 途径(b)、(c)为雨除,(d)(e)为冲刷(云下清除过程);在雨除和冲刷过程中同时进行着 SO2、NOx 的