酸雨对泰姬陵的影响

什么是酸雨？

• 当二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）在大气中与水、空气和其他物质结合形成酸雨或酸性沉降物时，会产生硝酸和硫酸等多种酸性化合物。
• 酸雨是指降水中含有大量硝酸和硫酸的任何降水。
• 它可以表现为降雪、薄雾，甚至是以干物质的形式落到地面。

形成

• 大家都知道，雨云完全由水组成。
• 在某些情况下，空气中的二氧化硫和氮氧化物等化学物质会与大气中的空气或氧气和水发生反应，并以酸雨的形式降落到地球上。
• 然而，这些气体最初是如何进入大气的呢？
• 有两个因素导致了这一点。
  • 第一个是自然过程，涉及植物腐烂和火山爆发，释放出可能导致酸雨的化学物质。
  • 然而，大多数酸雨是人类活动的结果，例如化石燃料的燃烧、交通运输以及工业排放的化学物质。

是什么导致雨水变酸？

• 需要认识到的是，正常雨水本身就略带酸性。
• 雨水天然pH值为6，因为当它降落到地球时，会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸。
  H₂O(I)+CO₂(g)→H₂CO₃(aq)
• 然而，由于化石燃料的燃烧，会排放出酸性更强的二氧化硫和氮氧化物。
• 这导致酸雨的pH值达到3，大大增加了雨水的酸度。
• 你认为当pH值从6降到3时，酸度会增加多少？
  • 请记住，pH值变化1个单位，酸度就会变化十倍。
  • 因此，从6降到3，酸度会增加一千倍，也就是十倍的额外酸度。
• 让我们更详细地研究一下。
• 众所周知，植物需要一定比例的硫才能生长，它们从土壤中天然存在的硫酸钾中获取。通过根部吸收这些硫酸盐。
• 叶子中的碳原子与硫原子连接。
• 这些硫和碳的分子仍然存在于这些植物最终在数百万年后形成的煤中。
• 这些已灭绝植物的化石残骸中的硫和碳颗粒与空气中的氧气反应生成二氧化硫和二氧化碳，然后释放到环境中。
• 当阳光照射到这些气体上时，二氧化硫会与额外的氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫与雨水结合形成硫酸。
  SO₂(g)+O₂(g)→2SO₃(g)
  SO₃(g)+H₂O(I)→H₂SO₄(aq)
• 同样，当来自我们汽车的氮氧化物排放到大气中时，它们会与额外的氧气反应并与雨水结合形成硝酸。
  NO₂+H₂0→HNO₃

现在我们明白了雨水是如何变酸的。

酸雨的类型

酸性物质以湿性或干性形式从大气中脱离并沉降到地面。这种酸性流体由于风而可能长途旅行。湿沉降是指含有水的酸雨。同时，干沉降是指来自灰尘和气体的酸雨。

酸雨对我们环境的影响

• 湖泊、溪流和其他淡水环境是酸雨众多生态影响的主要目标。
  • 酸雨会提高这些水体的酸度，导致更多的铝从土壤中被吸收并转移到溪流和池塘中，使水对水生生物有毒。
  • 酸雨通过地表径流进入水系统，并渗入土壤。
  • 甲壳类动物、螃蟹、鱼类和其他水生动物可能会因水而中毒。
  • 非水生动物，如鸟类和食物链的其余部分，也经常受到影响。
• 此外，酸雨会损害树木的叶子，消耗土壤中的必需矿物质，并阻碍树木吸收水分的能力。
• 由于石灰石和汉白玉含有大量的碳酸钙，酸雨对由这些材料组成的建筑产生了重大影响。
  • 雨水中的酸与钙分子发生反应，导致它们损坏。
  • 阿格拉的泰姬陵因马图拉炼油厂的废气污染物而严重变色。
    

酸雨如何严重影响泰姬陵？

• 在过去的二十年里，泰姬陵，作为世界七大奇迹之一，引起了印度政府的关注。有传言说泰姬陵正在褪色。
• 这座建筑的白色光泽正在恶化，取而代之的是绿色、棕色和其他颜色。
• 让我们来研究一下为什么会发生这种情况。污染正变得令人不安。这主要是三个因素造成的
  • 首先，泰姬陵周围有许多工厂向环境中排放有害气体，包括加工橡胶、造纸、制造汽车、制造化学品以及运营著名的马图拉炼油厂。
  • 其次，首都日益增长的汽车使用量排放了大量的烟雾。
    • 当这些气体（二氧化氮和二氧化硫）与湿气和空气相互作用形成酸雨时，在大气中会生成硫酸和硝酸等酸。
    • 泰姬陵的白色大理石因酸雨而劣化。
    • 酸雨还包含灰烬、烟尘和气体等悬浮物质。这些颗粒被称为SPM，即悬浮颗粒物。
    • 它们附着在纪念碑的表面，使其变黄。
  • 另一个因素是附近亚穆纳河的污染。
    • 泰姬陵精美的镶嵌工艺因亚穆纳河支流中大量繁殖的昆虫而受到威胁。
    • 大理石的外观也受到虫粪的影响，使其从闪亮的白色变成棕色和绿色。

大理石癌

这是一种大理石被烟尘和酸雨等杂质侵蚀的疾病，导致白色大理石变成黄色。

为保护泰姬陵所采取的措施

• 印度政府已采取重大措施改善城市和该地区的空气质量。
• 建设泰姬陵梯形区：一个围绕纪念碑的预定区域（10,400平方公里），禁止新的工业发展。
• 要求工业采取措施减少有害气体的排放。这降低了污染水平。
• 转向更清洁的燃料：已强制要求在工业和交通运输中使用液化石油气（LPG）和压缩天然气（CNG）来替代煤和木材等传统燃料。
• 政府投资于先进的清洁和美化技术，泰姬陵得以修复。为了恢复泰姬陵的光泽和美感，使用了称为“富勒土”的黏土（也称为“Multani Miti”）。
  

预防措施

• 尽量减少用于发电的化石燃料的使用。
• 通过建造更有效率、燃烧化石燃料频率更低的发电站，我们可以减少导致酸雨的污染物数量。
• 通过了解硝酸中的氮和硫酸中的硫最初是如何进入环境的，我们可以尽量减少酸雨的影响。
  • 在汽车的燃烧室中，环境中的氮和氧的结合会产生氮，而含硫化石燃料的燃烧（尤其是在发电厂）会产生硫。
  • 制造商长期以来一直通过高烟囱排放二氧化硫，认为稀释可以减少污染。
  • 然而，这些酸并没有被中和，而是被风扩散到遥远的地方。
  • 洗涤（scrubbing）是一种在二氧化硫进入大气之前将其捕获的过程，这是一种更好的方法。
  • 氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙。
  • 亚硫酸盐与氧气结合可以产生石膏，石膏是所有聚合物的基本成分。
  • 作为洗涤剂，二氧化硫与碱、海水和石灰（氧化钙）反应。这些洗涤剂已大大降低了我们的硫排放水平，并在许多国家提供了明显更好的空气质量。
  • 然而，这会降低发电厂约10%的效率，从而提高成本。
• 在炼油厂，硫通过与氢结合而被去除。
  • 在工业界，这种现象被称为加氢脱硫。
  • 它在高温下发生。
• 通过在每辆汽车的排气管中安装催化转化器，我们可以减少排放到环境中的氮量。本质上，它们将氮氧化物还原为氧气和氮气。