水溝蓋 asked in 科學化學 · 1 decade ago

何謂酸?為什麼天然純淨的雨水也是酸的?為什麼會形成酸雨?

何謂酸?為什麼天然純淨的雨水也是酸的?為什麼會形成所謂酸雨?

何謂酸?為什麼天然純淨的雨水也是酸的?為什麼會形成酸雨

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    天然的雨水是屬於酸性,酸鹼值(pH)大約是5.6。其酸性主要來自空氣中的二氧化碳溶於水蒸氣中,如下:

    CO2 (g) + H2O(l) ---> H2CO3 (aq) (1)

    Carbon dioxide + Water ---> Carbonic acid (碳酸)

    以上都是在無污染底下的正常化學反應。可惜時至今日,人口的增長,與及科技的革命,都令到污染問題嚴重化。汽車、工廠、使用化石燃料的發電廠等排出的廢氣急劇增加,包括:二氧化硫 (SO2)、氮氧化物 (NOx)等,這些氣體都加強正常酸雨的酸度,當這些排放出來的氣體遇到空氣後,會產生下列化學作用:

    二氧化硫

    SO2 (g) + H2O(l) ---> H2SO3 (aq) (2)

    Sulphur dioxide + Water ---> Sulphurous acid

    H2SO3 (aq) + O‧---> H2SO4 (aq) (3)

    Sulphurous acid + Oxygen radical (air) ---> Sulphuric acid

    [氧化作用]

    Sulphurous acid 在空氣中會氧化成 Sulphuric acid (硫酸);又或者當一部份的SO2遇到空氣時,便會氧化成SO3,再與水蒸氣產生化學作用而成為H2SO4(硫酸)。

    氮氧化物

    氮氧化物(NOx)是指 NO2 (二氧化氮)及 NO(一氧化氮)這兩種氣體,主要來源是由燃燒石油或閃電而產生。當這些氣體遇到空氣中的氧及水蒸氣,便會形成酸雨,過程如下:

    NO(g) + O‧---> NO2 (g) [NO與空氣中的氧粒子氧化成NO2] (4)

    Nitrogen oxide + Oxygen radical (air) ---> Nitrogen dioxide

    2NO2 (g) + H2O (l) ---> HNO3 (aq) + HNO2 (aq) (硝酸) (5)

    Nitrogen dioxide + Water ---> Nitrous acid + Nitric acid

    因此,現在雨水的酸度會因為硫酸及氮酸的影響而變得更高,酸鹼值可能低至3.5。

    酸雨對環境的影響

    因為酸雨影響的範圍非常之廣泛,所以相對的影響亦比較嚴重。圖二列明酸雨所帶來的影響。

    酸雨對每一個生態都會造成破壞,例如:

    1. 樹林生態

    當酸雨降至樹林,樹林裡的泥土會變得更酸,酸鹼值可能低至3– 4,泥土變酸會直接影響植物及泥土裡的生物。每種植物的生長有賴於泥土的養份及酸鹼值,酸鹼度過高或過低會妨礙植物生長,嚴重者可引致死亡,每種植物能夠適應的酸鹼值各有不同,有些只能生長在狹窄的酸鹼值範圍內,有些能夠抵受較酸或鹼性的泥土,所以泥土的酸鹼度一旦改變,植物的種類亦隨即改變。酸雨亦能改變泥土的養份,皆因酸雨可以溶解/分解泥土中的礦物質,被分解的礦物質會隨著流水而沖走,泥土養份繼而流失,植物缺乏營養不能生長。酸雨亦會直接影響植物本身,當酸雨降至葉面上,帶有酸性的水可能會侵蝕及破壞葉層的構造,長期影響可導致葉功能喪失,光合作用停止,整個樹林生態被受破壞,失調,甚至崩潰。當植物死亡,泥土不能被抓緊,引致土壤不斷流失(Soil erosion),甚至造成山泥傾瀉(landslide)。所以,酸雨的破壞力及影響範圍並不是單方面,而是多方面。

    2. 河流、湖泊生態

    水是非常寶貴的資源,沒有水就沒有生命。水約佔地球三份之二的表面面積,主要集中於海洋、湖泊及河流,並可分為鹹淡水。

    酸雨對海洋影響不大,因為海洋儲水量龐大,而且四處漂流,所以當酸雨落在海洋後,好快會被沖淡,再加上海水含有大量鹼性物質,例如:甲殼類動物的軀殼 (蟹、蜆、螺等等),可以緩和酸性,大量減低酸雨的影響。

    不過,當酸雨落在河流,湖泊後,由於這些地方的儲水量不多,酸雨對水質的影響會比較嚴重,尤其是靜止的湖泊,當酸雨落到湖泊後,便會積蓄起來,水的酸性亦相繼增加,大量酸雨足夠殺害水生動植物,皆因每種水生物可以接受的酸度各有不同,不過如果酸鹼值低過5.0,湖泊、江河裡大部份生物都會死亡,生態被嚴重破壞,包括:

    製造養份的細菌死亡,水含養量降低,浮游生物減少,導致魚類、殼類生物 (包括:蝦、蟹、貝殼類動物等) 因食物不足而數量減少,生態價值大大降低。

    酸性的水質可直接影響魚類生理的循環,幼魚可能會提早成熟,但缺乏繁殖/生殖能力,令數量減少;酸性水又可能會導致魚類變成單性向,孵化出來的小魚大部份是屬於同一性別,雌性或雄性,大大減低繁殖能力。

    酸性過高亦會直接影響身體機能,令到魚及其他生物體內與體外離子和水份交替失調,繼而死亡,挪威境內的湖泊就曾經出現過酸雨大屠殺魚類的情況。

    3. 建築物的侵蝕

    酸雨會對建築物造成破壞,尤其是用石炭岩石所建造的,酸雨會侵蝕建築物的表面,造成破壞,令到這些建築物/石像雕刻面目全非,價值不再。除了建築物外,石炭岩裡的石洞亦是經過酸雨的侵蝕而形成的。

    酸雨對建築物的侵蝕並非一朝一夕,而是要經過長年累月所造成。由於酸雨分佈範圍非常廣泛,世界各地著名的建築物及名勝都有被酸雨侵蝕過的痕跡。

    Source(s): 知識+
  • 1 decade ago

    燃燒後的非金屬物質泡進於水就成了酸的......假如你是國中就知道為什麼吧?不是的畫上國中就知道了!!

    2006-02-10 11:41:55 補充:

    其實國中課本交的就如同Susan講的一樣,非金屬類燃燒後泡水就會有H+出現,金屬類燃燒後就會有OH-出現。就這樣,至於PH值其實最原始也是看H+的濃度而定!!

    Source(s): 國中課本有交....更複雜更詳細
  • Susan
    Lv 5
    1 decade ago

    在化學上對酸的定義是:可以釋放出氫離子(H+)的物質就叫做酸。

    物質的酸鹼度,是由溶液中的氫離子濃度來決定的,不論是什麼溶液,

    氫離子與氫氧根離子(OH-)的濃度乘積恆等於10的負十四次方。所以,

    氫離子濃度高時,氫氧根離子的濃度就低。

    純淨的雨水之所以是酸的,是因為雨水由空中落下時,接觸到大氣中

    的二氧化碳;二氧化碳溶於水中後,就形成重碳酸,重碳酸是一種弱

    酸,它會釋放出氫離子,於是雨水就帶酸性。

    酸雨的形成是因為污染的空氣中,除了正常大氣應該要有的二氧化碳

    之外,還有一氧化氮、二氧化氮等,這些氮的氧化物遇到水,產生硝

    酸,硝酸是一種強酸,於是就形成酸雨。

  • Q:酸鹼的定義是什麼?

    A:化學上常以pH值來表示水溶液的酸鹼性

    ----------------------------------------------------------------------------------

    (1)pH值大於7,溶液呈鹼性(氫氧根離子濃度大於氫離子濃度)

    (2)pH值小於7,溶液呈酸性(氫氧根離子濃度小於氫離子濃度)

    (3)pH值等於7,溶液呈至中性

    一、酸雨的定義

    「酸雨」,顧名思義,雨是酸的。其正確的名稱應為「酸性沈降」,它可分為「濕沈降」與「乾沈降」兩大類,前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物,隨著雨、雪、霧或雹等降水型態而落到地面者,後者則是指在不下雨的日子,從空中降下來的落塵所帶的酸性物質而言。在化學上定義水之pH(酸鹼)值等於七為中性,小於則是酸性。自然大氣中含有大量二氧化碳,二氧化碳在常溫時溶解於雨水中並達到氣液相平衡後,雨水之酸鹼值約為 5.6,因此大自然的雨水是酸的;但是,在大自然中,仍存在其他致酸的物質,例如,火山爆發所噴出的硫化氫,海洋所釋放出的二甲基硫,高空閃電所導致之氮氧化物等,均會使雨水進一步酸化,而酸鹼值會降至 5.0 左右。因此,在 1980 年代後期以來,許多國內外(包含環保署研究報告)研究者,已將所謂「酸雨」認知為當雨水酸鹼值在 5.0 以下時,即確定受到人為酸性污染物的影響。因此,在環保署研究報告中,已統一雨水酸鹼值達 5.0以下時,正式定義為「酸雨」。例如,若以環保署台北酸雨監測站 1990-1998 年之有效雨水化學分析資料為準,顯示約九成降水天數的雨水pH值在 5.6 以下,而酸雨發生機率則為七成五左右。

    二、酸雨的組成

    一般酸水化學組成中,較重要的物種包括 H+、Cl-、NO3-、SO2-4、NH4+、K+、Na+、Ca2+及 Mg2+ 等九種。其來源包括

    自然來源及人為來源如圖所示,一般而言NO3-及 SO2-4 為主要的致酸物質,其硫氧化物與氮氧化物轉化而來。在人為污染排放方面,前者則與化石燃料使用、火力電廠、含硫有機物燃燒有關;後者主要源自工廠高溫燃燒過程,交通工具排放等因素 。Ca2+ 及 NH4+ 為主要的中和(致鹼)物質。

    人為致酸物質

    人為致鹼物質

    SO2-4 石化工業、火力電廠、燃燒 Na+、Cl- 、 Mg2+ 海洋的海水飛沫

    NO3- 工廠高溫燃燒過程、交通工具排放 Ca2+、K+ 塵土

        NH4+ 農藥噴灑

     

      在此釐清一個觀念,雨水 pH 值之高低與否,並不必然代表其中人為污染物多寡除了上述酸性離子外,亦存在其他如銨根、鈣、鎂等鹼性離子,以中和其酸性,雨水酸鹼值則為以上離子平衡後之氫離子所計算得來。換言之,雨水中若有高濃度之硫酸根與硝酸根離子,但因有其他鹼性離子中和之,那麼雨水未必呈現酸性反應(即低酸鹼值),反之亦然。雨水酸鹼值無疑地可以作為一項先期指標,但更重要的是必須進一步進行雨水化學成份分析,了解其污染物來源,並計算隨雨水沈降至地表的污染物通量(即所謂沈降量,以公斤/公頃/年為單位),進而制定控制策略以改善之。

    三、酸雨的危害

    人類

    酸雨對人類的影響,我們最直接的反應就是會〝禿頭〞,但是否真正會導致禿頭,科學家們仍再努力研究,但大家還是少淋雨為妙。

      酸污染對人類最嚴重的副作用就是呼吸方面的問題。二氧化硫和二氧化氮的射出物會引起呼吸方面的問題,例如哮喘、乾咳、頭痛、和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏。對人類而言,酸雨的一個間接影響就是溶解在水中的有毒金屬被水果,菜蔬和動物的組織吸收。雖然這些有毒金屬不直接影響這些動物,但是吃下這些動物卻對人類的產生嚴重影響。例如,累積在動物器官和組織中的汞與腦損傷和神經混亂有關聯的。同樣地,在動物器官中的另一種金屬,鋁,與腎臟的問題有關,近來也被懷疑與老年癡呆症的疾病有關。

    建築物和雕像

    酸性粒子也會沈積在建築物和雕像上,造成侵蝕。例如,建在渥太華的美國國會大廈一直被大氣中過量的二氧化硫瓦解。石灰岩和大理石跟酸接觸後會轉變為一種粉碎物質,稱為石膏。此外,橋樑以更快的速度被腐蝕,鐵路工業和飛機工業同樣的必須花費更多的錢來修補由酸雨造成的損害。酸雨不僅造成了經濟負擔上的問題,而且也對一般大眾的安全產生危險。舉一個實例,1967年俄亥俄河上的橋倒塌,造成46人死亡。原因為何?由於酸雨的腐蝕。

      另外,酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蝕,這造成文化資產的破壞,令許多人擔憂。

    Source(s): 知識+
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