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::: •酸雨的定義 •酸雨的組成 燃煤造成酸雨
  •認識PH值 酸雨的成因 影響酸雨的主要因子
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 」「 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,在大自然仍存 在其他致酸的物質,例如 , 火山爆發火山圖 所噴出的硫化氫,海洋所釋放出的二甲基硫,高空閃電所導之氮氧化物等,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。
濕沉降示意圖乾沉降示意圖
認識PH值
PH值示意圖

我們一直提到的 pH 值,或許有人會一頭霧水,pH 值是什麼呢?請看以下的解釋吧!pH值就是酸鹼值,用來判斷液體為酸性或鹼性的單位。它和水中所含之氫離子濃度有關,他們的關係為pH=-log[H+],所以看水中含有多少氫離子濃度,可以判定水到底為酸性或鹼性。還記得嗎?在國中、高中的實驗課裡,我們就常用石蕊試紙來量測液體的pH值。

  pH 值之範圍介於 0∼14 之間,pH 值為7時表中性,pH 值比 7大為鹼性,比 7小時為酸性;pH 值之單位是用對數表示,即pH相差1其強度就差 10 倍,如 pH 3 就比 pH 4 酸性強了 10 倍。純水的pH值為 7,代表中性。下圖說明 pH 值小於7的液體,也就是酸性溶液: 牛奶略小於7,番茄汁略大於 4,醋約 3,檸檬汁為 2,一般雨水則為5 左右。

PH值示意圖2
酸雨的組成
一般酸水化學組成中,較重要的物種包括 H + 、Cl - 、NO 3 - 、SO 2- 4 、NH 4 + 、K + 、Na + 、Ca 2+ 及 Mg 2+ 等九種。其來源包括自然來源人為來源 如圖所示,一般而言 NO 3 - 及 SO 2- 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 。 Ca 2+ 及 NH 4 + 為主要的中和(致鹼)物質 酸雨組成示意圖
酸雨的成因
人為致酸物質
SO 2- 4
石化工業、火力電廠、燃燒
NO 3 -
工廠高溫燃燒過程、交通工具排放
   
人為致鹼物質
Na + 、Cl - 、 Mg 2+
塵土
Ca 2+ 、K +
工廠高溫燃燒過程、交通工具排放
NH 4 +
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。
 
當空氣污染物自排放源釋放至大氣後,可能會經下列過程後,而形成酸雨到達地面:
3 ☉輸送(transport)
排放於大氣的污染物,被風吹到下風處,而被周圍空氣所混合及稀釋,其程度視風向及風速而有所不同。
4 ☉擴散(diffusion)
主要是指大氣的垂直擴散能力,污染物不僅隨盛行風作水平方向的輸送,同時也在垂直方向擴散。
5 ☉轉化(transformation)
污染物滯留於大氣中時,常發生物理、化學或生物反應,而轉化為其他物質致酸。
1 ☉移除(removal)

大氣中的污染物可能經由三種過程而從大氣中移除:

a)乾沈降(dry deposition): 主要是指存在大氣中的懸浮微粒或粒徑較大的落塵,因重力作用而自然降落。
(b)溼沈降 (wet deposition) 主要是以霜、雪、雲、雨、霧等降水形式,將其中之化學物質沈降至地表。一般而言,大氣中污染物的移除以溼沈降較受到重視,百分之八十以上的氣懸微粒都可藉由溼沈降的方式去除。
( c )Occult deposition 是指雲滴或霧滴與植物葉面或其他表面接觸而被截留者,通常發生在山區較多。
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燃燒造成酸雨
在工業革命時期,因為電力由燃燒媒產生,因此有很多的火力發電廠燃燒數百萬公噸的媒,大量的燃煤使得當時空氣品質相當差,而且造成酸雨。如今,電力供應改以核能為主,火力發電廠僅剩林口火力發電廠等幾座,但名間仍有少數工廠有燃煤,這些工廠也都在環保署的監控中。 大量燃煤造成空氣污染
害人們咳嗽 為什麼燃煤會造成酸雨呢? 因為媒是由碳組成的,開挖出來的媒是不純的碳,它有其他礦物附屬於其中,包括硫、氮等物質。當媒燃燒時,硫會產生二氧化硫,氮會產生氮氧化物,它們進入大氣中,使得空氣變成有毒的氣體。其他化學物質像是汞、砷和鋁,透過煙囪進入空氣
煙囪把化學物質帶進空氣中,當它們漂流時,它們可能會再次改變。二氧化硫與水反應會變成硫酸,氮氧化物與水結合後變成硝酸。這些酸性物質漂浮在雲中。當下雨時,這些酸性物質會隨著雨水從雲中釋放出來,就造成酸雨。有極大數量的酸性物質落於地球上。在北美,每年大約有24'000'000 公噸的二氧化硫,在歐洲則有 44'000'000 公噸。這些硫大多數來自工廠和發電廠發電。而氮氧化物的數量較少。在北美有 22'000'000 公噸,在西歐有 15'000'000 公噸。 煙囪把化學物質帶到空氣中示意圖
影響酸雨的主要因子  
酸雨的形成,受大氣環境中污染物之種類污染物濃度傳輸過程的直接影響,還受氣象條件地形特性的間接影響。
影響酸雨的五大因子,污染物種類,污染物濃度,傳輸過程,氣象條件,地形特性
 
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