西交大能源環(huán)境學(xué)講義第3章 能源有關(guān)的環(huán)境問題

PAGEPAGE6第3章能源有關(guān)的環(huán)境問題3.1能源利用造成的污染與破壞人口增長迅速、能源消耗加快、工業(yè)排放增加，可能是全球變化的主因。地球上的生物，尤其是植物、微生物，利用太陽能進(jìn)行代謝活動(dòng)，吸收、排放CO2，并影響、控制水循環(huán)，保持地球最近億萬年來的生物地球化學(xué)圈的穩(wěn)定，使氣候等地球環(huán)境的自然變化保持在一定范圍。對(duì)南極冰芯氣泡中封閉的古大氣的分析表明，CO2、CH4、N2O等的濃度，除了最近200年，此前的數(shù)千年來幾乎保持不變。這些溫室氣體濃度一定，保證了地球處于大致穩(wěn)定的自然溫室狀態(tài)。于是平均地面溫度、氣候等就能穩(wěn)定在一定范圍。同樣地，CH4、N2O、CH3Cl等微量氣體，在大氣中壽命在數(shù)年以上；它們的濃度在大氣中基本穩(wěn)定，則保證了平流層光化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性。于是平流層中O3濃度得以穩(wěn)定不變。另外，陸地植物、土壤微生物、海洋微生物等排放碳?xì)浠衔?、氮氧化物、硫化物等等，影響?duì)流層中的反應(yīng)性微量成分，造成了光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生O3、云凝結(jié)核等微小氣溶膠生成；只要其先驅(qū)物——微量成分保持一定，則對(duì)流層中大氣性質(zhì)、云的生成量就保持穩(wěn)定。南極冰芯氣泡的研究數(shù)據(jù)表明，工業(yè)革命以來大氣中CO2、CH4、N2O等微量氣體濃度迅速上升。從近年來大氣測(cè)定數(shù)據(jù)來看，上述三種氣體大致分別以0.4%、0.9%、0.25%的年增長率在迅速增長。除了這些幾種氣體，來自人類工業(yè)活動(dòng)的氯氟烴類(CFCs)有機(jī)化合物，大氣中的二次生成物如NO3－、SO42－、CO、對(duì)流層中的O3等，也都明顯增加。這些大氣微量成分增加的原因，主要是人口增長迅速、能源消耗加快、工業(yè)排放增加。就是說，主要?dú)w咎于不適當(dāng)?shù)娜祟惢顒?dòng)。從根本上說，人類也是地球生物的一種。人類在地球上活動(dòng)，構(gòu)成了生物圈的一部分，本來應(yīng)該使地球系統(tǒng)調(diào)和融洽。但是，工業(yè)革命以來，人類活動(dòng)的影響超過了自然恢復(fù)能力，導(dǎo)致了地球系統(tǒng)的變動(dòng)，出現(xiàn)了地球變暖、O3層破壞、酸雨等各種現(xiàn)象。究其原因，是人類活動(dòng)排放過量的污染物，使大氣微量成分濃度發(fā)生變化，進(jìn)而破壞了地球環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)，于是引起了全球變化。全球變化(globalchange)可定義為全球環(huán)境在自然作用和人類活動(dòng)影響下，可能改變地球生物承載能力的變化，包括氣候、土地生產(chǎn)力、海洋等水資源、大氣化學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)等的變化。全球變化不僅是大氣環(huán)境變化，還包括土地利用/土地覆被變化、海洋污染、生態(tài)破壞等等廣泛的概念。從地球系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，人類活動(dòng)是地球生物活動(dòng)的一個(gè)重要部分，但不是全球變化的唯一原因。人類活動(dòng)和自然因素共同作用，導(dǎo)致了一系列互相關(guān)聯(lián)的變動(dòng)，發(fā)生全球規(guī)模的各種變化。因此，需要從地球系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看全球規(guī)模的環(huán)境問題；種種表現(xiàn)在本質(zhì)上是相互聯(lián)系、互為因果的。地球環(huán)境問題的相互關(guān)系如圖2.1所示。比如，沙漠化、地球溫暖化、酸雨都對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)造成影響。通過土壤微生物變化，影響CO2及其它大氣微量成分的吸收、排放量。同樣地，海洋污染影響了海洋生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)而影響海洋碳循環(huán)，有可能與當(dāng)前的熱點(diǎn)問題密切相關(guān)——CO2的海洋吸收量變化，導(dǎo)致大氣CO2積累。另外，森林面積減少，CO2吸收量減少，直接促進(jìn)地球溫暖化；森林減少與沙漠化一起，使水分蒸發(fā)量、水循環(huán)變動(dòng)，可能是間接引起氣候變化的原因?？傊?，種種全球環(huán)境問題的根源、以及對(duì)全球變化的影響過程之間，有著強(qiáng)烈的復(fù)雜的相互關(guān)系。地球溫暖化臭氧層破壞酸沉降平流層溫度降低地表紫外線增加氣候變動(dòng)影響自然、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)海平面上升大氣微量成分變化:CO2SO2CH4N2OO3CFCDMSH2O等土壤起源大氣微量成分海洋起源大氣微量成分植物起源大氣微量成分吸收、排放變化排放變化排放變化影響土壤生態(tài)系統(tǒng)影響海洋生態(tài)系統(tǒng)水分蒸發(fā)量變化生物多樣性減少土地荒漠化海洋污染森林面積減少圖3.1地球環(huán)境問題的相互關(guān)系人類活動(dòng)對(duì)全球變化產(chǎn)生很大作用。主要是人口增長和生產(chǎn)水平提高，其它如科技進(jìn)步、戰(zhàn)爭(zhēng)等，都使得資源消耗量迅速增大。一方面人口劇增，需要糧食、住宅等；一方面要提高生活水平，要發(fā)展經(jīng)濟(jì)、文化、科技等；兩方面作用疊加，加劇了地球資源消耗。資源，尤其是能源的過渡開發(fā)利用產(chǎn)生了環(huán)境問題。在能源開發(fā)過程中，破壞和污染環(huán)境；在能源利用過程中，產(chǎn)生氣體、固體等廢物，污染環(huán)境。能源開發(fā)利用最主要最直接的是大氣環(huán)境問題人類活動(dòng)直接向大氣排放一些物質(zhì)，增加了大氣中某些微量成分，如CO2、CH4、SO2、NOx、CFCs等。然后，這些微量成分的全球規(guī)模背景濃度增加，給予地球系統(tǒng)以物理擾動(dòng)。比如：CO2等長壽命的溫室氣體，使地表平均氣溫上升，隨之引起氣候變化、海平面上升等大氣、水、土壤各圈層的物理變化。自然作用人類活動(dòng)大氣微量成分背景濃度變化地球溫暖化、氣候變化、海平面上升臭氧層破壞、酸沉降增加自然生態(tài)系統(tǒng)變化人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)變動(dòng)圖3.2大氣環(huán)境問題影響與反饋另一方面，微量成分變化給予地球系統(tǒng)以化學(xué)擾動(dòng)。微量氣體中長壽命的如CH4、N2O、CFCs等參與平流層光化學(xué)反應(yīng)，造成O3消減；短壽命氣體如：SO2、CO、NOx、碳?xì)浠衔锏仍趯?duì)流層中引起酸性物質(zhì)沉降、O3增加等。CH4的作用是在對(duì)流層及平流層下部，促使O3生成，而在平流層上部則使O3消解。這些物理、化學(xué)擾動(dòng)與帶來的結(jié)果之間存在強(qiáng)烈的相互作用及反饋過程。比如：溫室氣體增加，地球表面溫暖化，反而造成平流層溫度降低，這會(huì)抑制破壞O3層的反應(yīng)；另一方面，極地平流層云量增加，反而可能促使極地區(qū)域O3層的破壞。就是說，CO2增加與O3層破壞之間同時(shí)存在著正的和負(fù)的相互關(guān)系。在對(duì)流層，O3是有效的溫室氣體。它有助于對(duì)流層溫度上升；溫升促進(jìn)了對(duì)流層生成O3的光化學(xué)反應(yīng)。就是說，對(duì)流層內(nèi)O3的生成與地球溫暖化之間存在正反饋機(jī)制。還有，平流層O3層破壞，導(dǎo)致到達(dá)對(duì)流層的紫外線增加，這會(huì)促進(jìn)光化學(xué)反應(yīng)，造成對(duì)流層中的O3及其它酸性物質(zhì)（如H2O2）等濃度增加，即，與地球溫暖化、酸沉降具有正的相關(guān)關(guān)系。氣候變動(dòng)、海平面上升、地表紫外線增加等物理環(huán)境變化，以及CO2濃度增加、對(duì)流層O3增加、酸性物質(zhì)沉降增加等化學(xué)環(huán)境變化，都對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響。比如：CO2增加，植物光合作用加強(qiáng)，吸收CO2的能力增強(qiáng)；相反，酸性物質(zhì)沉降使植物活力降低，甚至導(dǎo)致森林枯死。這些作用對(duì)地球CO2收支平衡、碳循環(huán)影響很大。還有地球變暖，使來源于凍土的CH4發(fā)生量增加，以及來源于土壤有機(jī)物的CO2發(fā)生量增加，對(duì)溫暖化產(chǎn)生正的反饋?zhàn)饔?。另一方面，海面紫外線增加、海水升溫、海洋污染等影響海洋生態(tài)系統(tǒng)，使海洋生物的二甲基硫(DMS)等的發(fā)生量變化；由此產(chǎn)生的硫酸氣溶膠發(fā)生變化，繼而影響海洋上空的云凝結(jié)核、云量，即對(duì)氣候、地球溫暖化產(chǎn)生影響。最后，全球范圍的大氣環(huán)境變化，給與人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生直接影響。例如：氣候變化影響農(nóng)作物生產(chǎn)及自然植物生長；海平面上升淹沒沿岸低地；紫外線增加，皮膚癌增加；酸沉降增加使農(nóng)作物受害，森林枯死、江湖中魚類死亡等等。因此，需要控制對(duì)大氣的污染物的排放，需要調(diào)整人類多方面的不適當(dāng)活動(dòng)，以求對(duì)全球變化產(chǎn)生積極的反饋?zhàn)饔茫Ｗo(hù)人類賴以生存的地球系統(tǒng)。3.2生物地化循環(huán)Biogeochemicalcycle3.3大氣成分變化大氣中一些氣體成分和氣溶膠，雖然含量微小，但作用重要。如：CO2、水汽等等對(duì)輻射能的選擇性吸收，形成溫室效應(yīng)，維持了地球表面處于某一適合生物生存的溫度范圍。然而，大氣中這些微量成分變動(dòng)，溫室效應(yīng)加劇，使原來的輻射平衡移動(dòng)，地表溫度發(fā)生變化。目前的研究表明，雖然大氣中微量氣體和氣溶膠來源于自然作用和人類活動(dòng)，但主要是人類活動(dòng)排放某些物質(zhì)，使大氣中微量成分，特別是溫室氣體，發(fā)生了明顯變化。研究表明，工業(yè)革命以來，尤其是近年來，大氣中溫室氣體濃度迅速增長，如表2.1所示。表3.1大氣中一些溫室氣體的增長CO2CH4CFC-11CFC-12N2O在大氣中的濃度單位*ppmppbpptpptppb工業(yè)革命前(1750~1800)28071500270現(xiàn)在(2005)3791774（280484）319估計(jì)平均壽命(年)~200~1065~75130~150150~170濃度單位ppm、ppb、ppt此指體積濃度，即單位體積內(nèi)含有10—6、10—9、10—12的該種氣體。大氣中CO2濃度近幾十年的年增長率約為0.4%。圖3.4是南極冰芯氣泡分析得出的此前200年來的大氣中的CO2濃度。圖3.5是美國夏威夷馬納洛亞(MaunaLoa)站1959~1998年實(shí)測(cè)值的月波動(dòng)及年變化。CO2濃度增加的主要原因，一方面是常規(guī)能源消耗量劇增，化石燃料大量燃燒，CO2排放量劇增；另一方面是森林等植被減少，陸地植物對(duì)CO2吸收減少，從而使大氣中CO2濃度積累。大氣中CH4的濃度以每年0.8%~10%的速度增加。CH4主要來自人為源的稻田、家畜排泄物、燃煤，和自然源的沼澤、生物質(zhì)燃燒。據(jù)估計(jì)，目前，甲烷的自然源排放量不到其總排放量的25%。圖2.6是格陵蘭與南極的冰芯氣泡分析得出的大氣中CH4濃度的長期變化。17世紀(jì)以前，其濃度大約在0.7ppm。Dluyqkencly等根據(jù)全球23個(gè)陸地定點(diǎn)監(jiān)測(cè)站和太平洋上14個(gè)不同緯度的船舶觀測(cè)站觀測(cè)記錄，估算出1983~1993年間全球CH4在大氣中的混合比的逐年變化值，如圖2.7。由圖可見，CH4濃度有季節(jié)波動(dòng)規(guī)律，夏季為極小值，秋末為極大值。亞洲的8個(gè)國家，印度、中國、孟加拉、印尼、泰國、越南、緬甸和日本，水稻田面積占全世界總量的87%，因此，這里是稻田CH4的主要排放源。工業(yè)革命前，大氣中沒有氯氟烴（CFCS）。CFCS完全是人工合成物質(zhì)，即散入大氣中的CFCS全部是人為源，且主要來源于工業(yè)發(fā)達(dá)國家。應(yīng)用最多的是氟利昂—11、氟利昂—12(CFC—11、CFC—12)。3.4氣候變化ClimateChange地球環(huán)境的溫度、濕度雖然目前存在著地球變暖、變冷、氣溫波動(dòng)等不同假說，但多數(shù)學(xué)者對(duì)全球氣候變暖的趨勢(shì)是肯定的。全球地面附近平均氣溫15℃。地球接受太陽輻射而被加熱，同時(shí)向宇宙空間發(fā)射紅外長波輻射而冷卻，從而使地球周圍維持這一平衡溫度范圍。這一平衡主要是由大氣中的水蒸汽、CO2等對(duì)紅外線吸收的氣體，即溫室效應(yīng)作用造成的。如果沒有溫室效應(yīng)，地球氣溫會(huì)比現(xiàn)在低30℃；如果CO2過多，就象金星那樣，則會(huì)因溫室效應(yīng)太強(qiáng)，而使地球成為火熱世界。CO2等成分對(duì)于長波輻射的吸收，如圖2.11所示。與300K、200K黑體的輻射相比，受到各種吸收后的到達(dá)高空的長波輻射譜，變得很不規(guī)則，CO2和O3的吸收十分顯著。各種溫室氣體的溫室效果不同。溫室氣體、大氣氣溶膠等大氣成分變化，引起從對(duì)流層頂向下的輻射通量(w/m2)發(fā)生變化，稱為輻射強(qiáng)迫(radiativeforcing)。以CO2產(chǎn)生的溫室效果，即一定時(shí)間內(nèi)累積的輻射強(qiáng)迫為基準(zhǔn)，某種與CO2等量的大氣微量成分的輻射強(qiáng)迫作用，與CO2的效果相比的倍數(shù)，稱為這種成分的地球溫暖化潛勢(shì)(GWP——globalwarmingpotential)。即，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，一些氣體成分的GWP值如表2.2所示。表3.2一些氣體的地球溫暖化潛勢(shì)氣體種類GWP①氣體種類GWP②CO21CO21CH421.1CH456N2O206N2O280①山本，大氣污染學(xué)會(huì)志(日)，Vol.26(4)，A85，1991②錢易，環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展，北京，高等教育出版社，2000圖4.27表示自從1860~1993年間全球年平均氣溫相對(duì)于平均值的變化，由圖可見，從1900年到1940年，全球年平均氣溫增加了0.5℃；1940~1965年，氣溫下降了0.2℃；然后氣溫逐漸增加，到1993年增加了0.5℃。1994年科學(xué)家通過對(duì)南極冰芯氣泡中的CO2的測(cè)量，得出近1000年來大氣中CO2的演變概況，如圖2.12所示(參見圖4.5、圖4.6)，圖中放大圖是測(cè)量數(shù)據(jù)與1950年以來美國MaunaLoa站的大氣觀測(cè)數(shù)據(jù)相比較，結(jié)果非常一致；另外，放大圖中還繪出了使用化石燃料產(chǎn)生的CO2排放量，可見全球大氣CO2濃度變化，與人類燃燒化石燃料存在顯著的相關(guān)關(guān)系。從1906~2005年間全球平均平均地表溫度上升了0.74（0.56~0.92）℃。（IPCC第四次評(píng)估報(bào)告2007）3.5酸沉降酸沉降（aciddeposition）指地面排向大氣中的酸性物質(zhì)，主要是硫酸和硝酸，通過各種方式，回落地面；有濕沉降和干沉降兩種方式。例如SO2，排向大氣后，隨大氣流動(dòng)擴(kuò)散，向遠(yuǎn)方傳輸，經(jīng)歷物理的、化學(xué)的變化，同時(shí)，SO2及其轉(zhuǎn)變后的生成物——主要是硫酸鹽氣溶膠(SO42－)，通過干濕兩種方式，不斷地向地面沉降。濕沉降是通過各種方式的降水，如雨、雪、霜、雹、霧等，將酸性物質(zhì)從大氣中清除，回落地面。正常的雨雪由于溶解CO2而呈弱酸性，一般pH為5.6，受大氣中酸性物質(zhì)污染的降水，pH小于5.6則稱之為酸雨。多數(shù)國家和地區(qū)都以pH=5.6為標(biāo)準(zhǔn)，但在某些地區(qū)會(huì)有不同。在美國的密西西比河以東，廣大的溫帶森林地帶，1500年來的統(tǒng)計(jì)值表明，降雨的pH年平均值為5.0。因此，該地區(qū)的酸雨定義為pH<5.0的降水。數(shù)十年來，公眾和媒體習(xí)慣使用酸雨一詞。干沉降則主要是由于大氣與地表物體如樹林、草原、建筑物等表面接觸，靠碰撞、攔截、吸附作用，將酸性氣體或氣溶膠粒子（SO2、NOx、SO42—、NO3—）捕獲，從大氣中清除。大氣中可能形成酸雨的酸性物質(zhì)有：硫化物：SO2、SO3、H2S、DMS(CH3SCH3二甲基硫)、COS（碳酰硫），CS2（二硫化碳）、硫酸鹽氣溶膠SO42—）；氮化物：NO、NO2、N2O、N2O4、N2O5、硝酸鹽氣溶膠等，從大氣中濃度及其對(duì)環(huán)境的影響來看，其中最重要的是NO、N2O，通常合稱為NOx，即NOx=NO+NO2；氯化物，如HCl等。1．硫排放研究者們定量估計(jì)了全球各種硫化合物來源向大氣的排放。一些估計(jì)結(jié)果如表3.3所示。人類活動(dòng)排放的硫主要形式是SO2，排放量如表2.3最下一行所示。各組研究者的估計(jì)數(shù)據(jù)比較接近。目前全球認(rèn)為排放硫化物的估計(jì)數(shù)字約為100TgS/a（1×108tS/a）。人類活動(dòng)向大氣排放的SO2是全球硫排放的主要部分。如果沒有人為排放過多的SO2，只有自然的硫排放，那么自然界依靠自身的平衡能力進(jìn)行硫循環(huán)，能夠使大氣環(huán)境處于良好狀態(tài)。表3.4全球硫排放估計(jì)(TgS/a)數(shù)據(jù)來源1234567海洋(非海鹽硫)DMS,H2S,COS,CS212~4019.515.419~58121636火山SO2,H2S,COS3~209.29.37.4~9.398.57陸地H2S,DMS,COS,CH3SH0.1~51.20.33.8~4.3117生物燃燒SO2,COS1~43.02.22.822.5自然排放總和16~69332733~75242850人類活動(dòng)SO270~8592.476.87870103資料來源：R.J.CharlsonandJ.Heintzenberg,AerosolForcingClimate,JohnWiley&SonsLtd.1995全球自然排放硫化物估計(jì)為52TgS/a。各種硫化物如表3.5所示。有四種排放源(表3.4)，海洋生物、陸地植物和土壤、生物燃燒和火山。除火山外，其余三種來源主要排放形式是DMS，占自然排放量的50~80%；DMS主要來自海洋生物。表3.5自然硫排放物種排放量TgS/aDMS35SO212H2S3CS21COS1海洋硫排放中不包括海鹽硫。海水飛濺蒸發(fā)產(chǎn)生的海鹽硫集中在近海面約1000m空氣中，其影響在海上及近海地區(qū)。因?yàn)楹｛}顆粒較大，因而對(duì)大氣中的輻射平衡、云過程、酸化等影響不大。所以對(duì)于大氣污染研究只注重討論非海鹽硫，主要是海洋生物硫排放。海洋排放DMS在不同季節(jié)不同經(jīng)緯度都有所不同，且無明顯的規(guī)律性。全球海洋向大氣排放的DMS量難以準(zhǔn)確測(cè)定。Andreac（1990，1992）給出的數(shù)據(jù)是19~51TgS/a；Moller綜合幾組研究者的數(shù)據(jù)，給出一個(gè)估計(jì)數(shù)字為36（±20）TgS/a。陸地植物和土壤排入大氣的硫化物為1~4TgS/a。生物燃燒如森林、灌木叢燃燒的硫排放，主要形式是SO2，估計(jì)為2~3TgS/a，值得指出的是生物燃燒的大部分是人為的，所以也可以將其歸入人類活動(dòng)硫排放值之中。全球海洋向大氣排放的DMS量難以準(zhǔn)確測(cè)定。Andreac（1990，1992）給出的數(shù)據(jù)是19~51TgS/a；Moller綜合幾組研究者的數(shù)據(jù)，給出一個(gè)估計(jì)數(shù)字為36（±20）TgS/a。陸地植物和土壤排入大氣的硫化物為1~4TgS/a。生物燃燒如森林、灌木叢燃燒的硫排放，主要形式是SO2，估計(jì)為2~3TgS/a，值得指出的是生物燃燒的大部分是人為的，所以也可以將其歸入人類活動(dòng)硫排放值之中?；鹕脚欧诺牧虻男问浇^大部分為SO2。含硫氣體從噴發(fā)的和非噴發(fā)的活火山口釋放出來，排放高度為1~2.5km。每年全球的火山SO2排放量估計(jì)為2~20TgS/a。Stoiber等（1987）估計(jì)為9.35TgS/a。Andreac等（1989）估計(jì)為10~13TgS/a；Moller(1995)估計(jì)為10(±5)TgS/a。2．氮氧化物排放大氣中的氮氧化物主要來源有四種，①通過燃燒煤炭、石油等化石燃料，生成NOx；②生物質(zhì)燃燒生成；③土壤中的微生物活動(dòng)，產(chǎn)生NOx，排入大氣；④雷電生成氮氧化物。對(duì)來自各產(chǎn)生源的氮量如表2.6所示，估計(jì)范圍是綜合各個(gè)研究者的估計(jì)數(shù)據(jù)。由表3.6可見，人類燃燒化石燃料排放氮氧化物的氮量，約占地球上氮排放總量的一半。燃燒過程直接產(chǎn)生的是NO，從燃燒裝置排出過程中，隨溫度變低，部分NO氧化成NO2。所以排向大氣的NOx是二者混合物。由化石燃料燃燒排放的NOx，集中在北緯30°~60°N的中緯地區(qū)。美國、俄羅斯排放的NOx約占全球排放量的一半。表3.6氮的排放源估計(jì)排放量TgN/a估計(jì)范圍主要排放源區(qū)域化石燃料燃燒2.213~31北半球中緯大陸生物質(zhì)燃燒7.93~15熱帶大陸土壤微生物產(chǎn)生7.04~12各大陸（除了極地）閃電5.02~20熱帶大陸、對(duì)流層平流層中N2O分解0.640.4~1平流層氨氧化0.90.6熱帶大陸飛機(jī)0.85北半球30~60°N10km高度總計(jì)4.423~81資料來源：D.s.leeet,AtmosphericEnvironment,31（12），1997由于微生物的活動(dòng)，土壤每年排放7TgN/a的NOx，排放源區(qū)遍及南極以外的各大陸。據(jù)估計(jì)，其中約80%的NO來自熱帶森林土壤，約20%來自草地土壤。在富氧土壤的好氧條件下，由銨(NH4+)轉(zhuǎn)變成亞硝酸(NO2—)和硝酸(NO3—)的硝化過程，會(huì)釋放出NO；在缺氧土壤的厭氧條件下，由硝酸轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘉喌偷獨(dú)獾拿摰^程，也能釋放NO。雷電生成的NOx，約有一半是云和云之間放電產(chǎn)生，一半是云和地面之間放電生成。在平流層，由N2O分解產(chǎn)生NO的過程，受控于空氣中的N2O和激發(fā)態(tài)氧原子O1（D），反應(yīng)如下：O3+hγO1（D）+O2N2O+O1（D）2NO上述反應(yīng)生成的NO，估計(jì)占20km以上平流層中NOx的90%。平流層中由N2O分解生成的NO，Kasibhatla等（1991）計(jì)算的是0.64TgN/a，眾多研究者有不同的估計(jì)，范圍是0.4~1TgN/a。酸雨中酸性物質(zhì)主要是硫酸（SO42—）和硝酸（NOx—）；二者的比例隨地區(qū)、季節(jié)而異。歐洲酸雨中的硫酸/硝酸之比大致為2﹕1；北美東部大致為1.8﹕1；日本大致為2.75﹕1；我國酸雨中以硫酸為主；硫酸/硝酸之比大于6﹕1，原因是我國酸雨區(qū)酸性物質(zhì)排放以燃燒高硫煤為主；而國外車輛多，排放NOx嚴(yán)重。比例隨季節(jié)有所變化，因?yàn)槎救紵禾吭龆?，硫酸份額會(huì)隨之增大。3．酸雨?duì)顩r酸雨一詞最早出現(xiàn)于1872年；但是被列為地球環(huán)境問題之一，是在1972年斯德哥爾摩的第一次人類環(huán)境會(huì)議上，瑞典的Bertbolin等提出了“跨國境的空氣污染，大氣和降水中的硫?qū)Νh(huán)境的影響”的報(bào)告。之后，酸雨受到世界關(guān)注?，F(xiàn)在，酸沉降與全球氣候變化、臭氧層破壞一起，成為三個(gè)突出的全球大氣環(huán)境問題。酸沉降嚴(yán)重的有三個(gè)地區(qū)：歐洲、北美東部、東亞。最早是北歐的科學(xué)家們注意到酸雨及其對(duì)水體、生物的危害，最初是北歐的挪威、瑞典等國，而后中歐、再東歐，蔓延到整個(gè)歐洲。斯堪的納維亞半島南部、丹麥、波蘭、德國等地的酸雨pH值多為4.0~4.5。酸性沉降物對(duì)森林和湖泊水生生物危害最明顯。酸性湖水降低水中含鈣量，致魚畸形；酸性水會(huì)使水底沉積物釋放出有毒物質(zhì)，如鉛、鎘、鎳等。鉛會(huì)使魚窒息；降低產(chǎn)卵率，殺死魚苗。當(dāng)水的pH＜5.5時(shí)，大部分魚類難以生存；當(dāng)pH＜4.5時(shí)，各種魚類、兩棲動(dòng)物、大部分昆蟲消失，水草死亡。酸雨使森林葉叢受損；淋析土壤，使養(yǎng)分減少，破壞營養(yǎng)平衡，影響樹木生長。森林受害機(jī)理復(fù)雜，除酸雨外還有其他污染、破壞因素。在20世紀(jì)80年代，斯堪的納維亞半島已有2萬多個(gè)湖泊遭受酸雨損害。挪威南部的5000個(gè)湖泊中有1750個(gè)魚蝦絕跡，另外900個(gè)受害嚴(yán)重。當(dāng)時(shí)，挪威受酸雨嚴(yán)重危害的面積達(dá)3.4萬平方公里，約相當(dāng)于國土面積的1/10。瑞典的9萬個(gè)湖泊中有2萬個(gè)遭受酸雨的危害，其中4000個(gè)完全無魚，2200個(gè)幾乎無生物生存。在德國，森林遭受不同程度的危害。1984年的受害面積是52%。在瑞士，森林受害面積達(dá)50%以上。瑞典南部云杉早枯被認(rèn)為是酸雨危害的結(jié)果。美國五大湖區(qū)作為酸雨污染的來源，使美國東部、加拿大南部的森林及野生生物受害嚴(yán)重，并成為美、加雙邊關(guān)系的難題。加拿大聲稱其酸沉降物有50%來自美