A principios de la década de 1980, el valor del pH de las precipitaciones europeas era de 4,0 a 5,0 y el contenido de sulfato en el agua de lluvia aumentó significativamente. En 1972, la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) formuló el Programa de Investigación Cooperativa sobre el Transporte de Contaminantes del Aire a Larga Distancia (LRTAP), que confirmó que el transporte de sulfuros a larga distancia existe en Europa. El 6 de marzo de 1984, en una reunión de ministros de Medio Ambiente celebrada en Ottawa, 10 países formaron el "Club del 30%", es decir, estos países llegaron a un acuerdo para reducir las emisiones de SO2 a más tardar a finales de 1993 (basado en 1980). niveles de emisiones). El volumen se reduce en un 30%. Desde 65438 hasta 0984, IIASA desarrolló un modelo integral de lluvia ácida, el modelo Rains, que integraba más de 20 años de resultados de investigación sobre lluvia ácida en Europa. El modelo jugó un papel muy importante en las negociaciones sobre la lluvia ácida y la formulación de estrategias de control en Europa.
La lluvia ácida se descubrió más tarde en América del Norte que en Europa. En 1978, el entonces presidente estadounidense Carter aprobó la implementación del Programa de Evaluación de Deposiciones Atmosféricas (NADP). Ese mismo año, Estados Unidos y Canadá establecieron el Grupo Asesor sobre el Transporte de Larga Distancia sobre la Contaminación del Aire y firmaron el Memorando Transnacional sobre la Contaminación del Aire de 1980. Las investigaciones muestran que al menos el 50% de la deposición ácida en Canadá proviene de Estados Unidos. Bajo la presión de Canadá, la entonces administración Reagan gastó 2.500 millones de dólares en el desarrollo de tecnología de carbón limpio (CCT), y Canadá también gastó mucho para reducir sus emisiones de SO2. En 1990, el Congreso de los Estados Unidos aprobó las Enmiendas a la Ley de Aire Limpio, que estipulaban que para 2010, las emisiones de SO2 de las centrales eléctricas deberían reducirse a 8,9 millones de toneladas para 1980.
En Asia, los países que más atención prestan a la lluvia ácida son Japón, Corea del Sur y China. Japón llevó a cabo dos estudios quinquenales sobre lluvia ácida a nivel nacional. Los resultados muestran que el valor del pH de la precipitación es de 4,5 ~ 5,2 y la distribución es alta en el noreste y baja en el suroeste. Corea del Sur comenzó a monitorear la lluvia ácida en todo el país en 1983. Los resultados muestran que durante el período de calentamiento invernal, la lluvia ácida no es grave, pero el valor del pH de la precipitación es inferior a 5,0. A finales de la década de 1970, mi país realizó estudios sobre la lluvia ácida en Beijing, Shanghai, Nanjing, Chongqing, Guiyang y otros. lugares, y encontró que estas ciudades tenían diversos grados de contaminación por lluvia ácida que existe en la región, especialmente en el suroeste. De 1985 a 1986 se llevó a cabo un seguimiento de la lluvia ácida en todo el país. Los resultados muestran que las áreas con valores de pH de precipitación inferiores a 5,0 se concentran principalmente en las zonas costeras del suroeste, sur de China y sureste. Durante el "Séptimo Plan Quinquenal" y el "Octavo Plan Quinquenal", la investigación sobre la lluvia ácida fue catalogada como proyecto científico y tecnológico nacional por dos veces consecutivas. El proyecto de lluvia ácida del "Séptimo Plan Quinquenal" estudia principalmente el mecanismo de formación, transmisión y difusión, métodos de control e impacto ecológico de la lluvia ácida en el suroeste y sur de China. La investigación sobre la lluvia ácida durante el “Octavo Plan Quinquenal” muestra que la contaminación por lluvia ácida en mi país se ha vuelto muy grave, con grandes áreas de lluvia ácida en el este de China, el sur de China y el sur del río Yangtze en el suroeste de China. representa alrededor del 40% de la superficie terrestre del país. El Proyecto de Lluvia Ácida de 1985 propuso contramedidas para controlar la deposición ácida en mi país y desarrolló una serie de tecnologías limpias de quema de carbón y tecnologías de desulfuración. Los países europeos y americanos comenzaron a tomar medidas para reducir las emisiones de SO2 en los años 1980, y a mediados de los años 1990 la gente empezó a prestar atención al impacto de las reducciones de las emisiones de SO2 en la lluvia ácida. Los científicos están interesados en los cambios en la composición química de la precipitación atmosférica.
A finales de la década de 1990, JAMESALYNCH et al. utilizaron el método de análisis de tendencias de mínimos cuadrados lineales para construir un modelo que puede identificar y cuantificar las tendencias de los cambios químicos en las precipitaciones. El modelo se aplicó para analizar los datos de la química de la precipitación del NADP de 1983 a 1994, se obtuvo la tendencia del cambio de la química de la precipitación en los Estados Unidos y se estimaron los datos de la química de la precipitación de 1995 a 1997. Al comparar los valores reales medidos de la química de la precipitación de 1995 a 1997 con las estimaciones anteriores, se extraen las siguientes conclusiones: La implementación de la Sección 4, Fase 1, de las Enmiendas a la Ley de Aire Limpio ha reducido las emisiones de SO42-, causando directamente la La concentración de SO42- en la precipitación y la concentración de H+ en la precipitación disminuyeron significativamente en el valle de Ohio, la costa del Atlántico medio y Nueva Inglaterra. Las áreas donde las concentraciones de SO_42- y H+ disminuyeron más significativamente estaban a favor del viento de las principales fuentes de contaminación estacionarias exigidas por la Cuarta Enmienda a la Ley de Aire Limpio para reducir las emisiones. Se puede observar que la implementación de la Sección 4 de las Enmiendas a la Ley de Aire Limpio ha reducido la lluvia ácida en el este de los Estados Unidos, especialmente en el Noreste [1].
En Europa y América del Norte, las concentraciones de SO42 han disminuido año tras año, mientras que las concentraciones de NO3 se han mantenido casi sin cambios.
Los óxidos de nitrógeno no sólo son el principal precursor de la lluvia ácida, sino que también desempeñan un papel importante en las reacciones fotoquímicas atmosféricas. Por ello, los óxidos de nitrógeno en el aire han atraído cada vez más la atención de los científicos europeos y americanos.
En los últimos años, los científicos han medido la deposición seca y húmeda de nitrógeno en diferentes zonas mediante un gran número de observaciones de campo, y han estudiado los mecanismos de reacción química de los óxidos de nitrógeno, CH y O3 en la atmósfera mediante simulación. experimentos, y los hemos mejorado y perfeccionado continuamente módulos de química para modelos regionales de deposición ácida y modelos de calidad del aire, y utilizan estos modelos para simular el papel de los óxidos de nitrógeno en la formación de deposición ácida. NoreenPoor et al. observaron la deposición seca y húmeda de nitrógeno en el estuario de la Bahía de Tampa durante tres años, desde agosto de 1996 hasta julio de 1999. Los resultados de las mediciones muestran que la deposición total de óxidos de nitrógeno en la deposición húmeda total de verano se concentra en junio, julio y agosto, de los cuales el amoníaco y las sales de amonio representan el 58%, y el ácido nítrico y los nitratos representan el 42% [2]. . HSievering et al. observaron mediante el método del gradiente de flujo que la tasa promedio de deposición seca de ácido nítrico en el área del bosque de coníferas de Crorado es de 7,6 cm/s. La mayor tasa de deposición seca se atribuye principalmente a la alta intensidad de la turbulencia en esta área y a la aerodinámica. de las hojas del bosque de coníferas. La escala de aprendizaje es pequeña [3]. EdmundsHA et al. desarrollaron un modelo de dispersión atmosférica a escala de ciudad (que incluye un módulo de química integrado para predecir las concentraciones atmosféricas de NOx y O3) y predijeron NOx y O3 en el aire de Londres basándose en un inventario de emisiones de NOx y compararon la predicción. resultados del modelo con las concentraciones medidas en cuatro puntos de medición [4]. Al mismo tiempo, cada vez más personas se dedican a la investigación de diversas tecnologías de reducción de óxidos de nitrógeno, especialmente diversas tecnologías de purificación catalítica. BhattacharyyaS et al. desarrollaron un catalizador de zeolita X reemplazando cationes en la zeolita X con iones de cobre y probaron su efecto de purificación sobre los óxidos de nitrógeno en los gases de escape de los motores de automóviles. Los resultados experimentales muestran que, en comparación con los metales preciosos, el catalizador de zeolita X tiene una importante capacidad reductora de óxido de nitrógeno en un amplio rango de relación aire-combustible y, a medida que aumenta la relación aire-combustible, la capacidad reductora de óxido de nitrógeno disminuye lentamente [5].
Mientras la gente está interesada en estudiar los cambios en la composición química de la precipitación y la tecnología de control de simulación de NOX, otros científicos europeos y americanos continúan trabajando duro en campos tradicionales de investigación de la lluvia ácida, como los modelos de deposición ácida y los límites de deposición ácida. cargas, haciendo que la investigación sobre la lluvia ácida sea cada vez más internacional. En la década de 1990, los investigadores del Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) absorbieron los últimos resultados de la investigación sobre la lluvia ácida y desarrollaron continuamente nuevas versiones del modelo RAINS, desde 65438 hasta 0999 RAINS8.0. El modelo RAINS actual no sólo analiza y simula SO2, sino que también considera los óxidos de nitrógeno, NH3 y O3. A finales de la década de 1990, Olendrzynski K del Instituto Meteorológico Noruego desarrolló un modelo tridimensional de cuadrícula de Euler EMEP, utilizado principalmente para simular el transporte en Europa. y deposición de contaminantes ácidos en la atmósfera, resolución 50km×50km. Este modelo sustituye al tradicional modelo de trayectoria lagrangiana EMEP para calcular el transporte de contaminantes entre países europeos [6]. JonsonJE y otros utilizaron el modelo anterior para simular el transporte y la deposición de nitrógeno en la atmósfera europea ingresando datos meteorológicos provenientes de modelos de predicción meteorológica profesionales y datos de emisiones de óxidos de nitrógeno, NH3 y SO2 proporcionados por varios países. En el cálculo se tuvieron en cuenta las complejas reacciones de oxidación de los óxidos de nitrógeno, NH3 y SO2 en la atmósfera, así como la deposición seca y húmeda de nitrógeno, y los resultados de la simulación se compararon con los resultados del seguimiento en 1992 [7]. A mediados de la década de 1990, el Instituto Medioambiental de Estocolmo (SEI) de Suecia, con el apoyo de la Agencia Sueca de Cooperación Internacional para el Desarrollo (SIDA), convocó a científicos de Japón, Rusia, Australia, China, India, Brasil y otros países para llevar a cabo un proyecto proyecto de investigación denominado "Evaluación de la sensibilidad ecológica global de la deposición ácida". Basado en el Mapa Mundial de Suelos publicado por la FAO en 1995, este proyecto propone un método de investigación para la sensibilidad ecológica de la deposición ácida basado en la capacidad global de amortiguación del suelo. Sobre la base de parámetros como la saturación básica y la capacidad de intercambio catiónico, se obtuvo un mapa de sensibilidad ecológica global de la deposición ácida basado en parámetros como el espesor del suelo, y se probó a través del mapa de sensibilidad ecológica regional de la deposición ácida y resultados de investigaciones globales anteriores. 8]. En la década de 1990, debido a la implementación de varios acuerdos firmados por países europeos y americanos a lo largo de los años, las emisiones de SO2 disminuyeron y las amenazas de lluvia ácida y deposición ácida tendieron a disminuir. Sin embargo, debido al rápido desarrollo económico de los países asiáticos, las emisiones contaminantes han aumentado considerablemente y la contaminación por lluvia ácida se ha vuelto cada vez más grave.
Como resultado, los países europeos y americanos han centrado su atención en Asia, donde la amenaza de la lluvia ácida es la más grave. Los científicos de los países asiáticos también participan activamente en la investigación sobre la lluvia ácida. alguna vez.
3.1 Investigación sobre el inventario de emisiones ácidas
El inventario de emisiones de sustancias que causan ácidos es un requisito previo importante para estudiar la lluvia ácida.
A principios de la década de 1990, Akimoto et al. estimaron que las emisiones de SO2, NOX y CO2 de la red en Asia eran 1×1 que las emisiones de SO2, óxidos de nitrógeno y CO2 de China en 1987 eran 995 gg respectivamente. a, 2243Gg/a y 649TG/a. En 1997, RL Arndt y GR Carmichael de la Universidad de Iowa publicaron las emisiones antropogénicas y volcánicas de SO2 en Asia (1×1) desde 1987 hasta 65.438, incluidas 31,6 toneladas de emisiones antropogénicas y 3,8 toneladas de emisiones volcánicas en el Sudeste Asiático. En el subcontinente indio, las emisiones de los sectores de quema de leña, energía e industria representan el 66% de las emisiones. En India y Bangladesh, las emisiones procedentes de la quema de leña representan una gran proporción. La mayoría de las emisiones en Malasia y Singapur provienen de centrales eléctricas [10].
Como uno de los principales emisores de Asia, las emisiones de sustancias que causan ácido en China se han convertido en el centro de atención. A mediados de la década de 1990, el profesor Bai Naibin del Centro de Investigación del Medio Ambiente Ecológico de la Academia de Ciencias de China utilizó factores de emisión nacionales específicos y datos de fuentes de emisión publicados por anuarios estadísticos nacionales, departamentales, provinciales y municipales para estimar los datos de emisiones de CO2, SO2 y NOx. . Xue Zhigang y Yang Zhiming investigaron las emisiones de SO2 en ciudades y centrales eléctricas chinas y revisaron las estadísticas de emisiones de SO2 de diferentes provincias de China. Utilizando las estadísticas de consumo de energía de cada provincia e industria de mi país, y seleccionando racionalmente los factores de emisión extranjeros relevantes, calculamos las emisiones de óxido de nitrógeno de las unidades administrativas y provincias a nivel de prefectura de mi país en 1995, y dibujamos la red SO 21 × 1 de mi país y las provincias y regiones de emisiones de óxidos de nitrógeno y diagramas de intensidad de emisiones para cada red. Los resultados de las estadísticas y los cálculos muestran que China era 1995.
3.2 Transmisión y difusión de sustancias ácidas a larga distancia
A mediados y finales de los años 1990, ArndtRL y CarmichaelGR de la Universidad de Iowa en Estados Unidos utilizaron el sistema de tres capas. El modelo de deposición de ácido lagrangiano se calculó en una vasta área de Asia desde Pakistán en el oeste, Japón en el este, Mongolia en el sur hasta Indonesia, con una precisión de cuadrícula de 1 × 1. Después de que los resultados mostraran que la deposición de azufre excedía los 10 g/m2 en partes del centro y sur de China [65433], ArndtRL y CarmichaelGR estimaron las fuentes estacionales y los receptores de deposición de azufre en países de Asia y el subcontinente indio basándose en cálculos de modelos. A partir de estas relaciones se analizó el impacto del transporte de larga distancia en la deposición de azufre en varios países. Los análisis muestran que existe un amplio transporte transnacional de azufre en la región: el 35% de las deposiciones de azufre de Vietnam proviene de emisiones nacionales, Tailandia y China son el 65.438+09% y el 39% respectivamente, más del 60% de las deposiciones de azufre de Nepal proviene de la India; Desde China hasta Japón El impacto muestra una fuerte estacionalidad. La contribución en invierno y primavera es 2,5 veces mayor que en verano y otoño, y está estrechamente relacionada con la tasa de eliminación de humedad. China y Corea del Sur desempeñan un papel importante en la deposición de azufre en el suroeste de Japón, y la deposición de azufre en el noreste de Japón proviene principalmente de fuentes volcánicas y domésticas [14]. En 2000, científicos del Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados (IIASA) desarrollaron el modelo RAINSASIA, que cubre 24 países del sudeste asiático y puede proporcionar una base para la toma de decisiones para el control de la deposición ácida en la región.
Desde la década de 1990, los científicos de los países asiáticos han realizado incansables esfuerzos en el campo del transporte de contaminantes atmosféricos a larga distancia. Wang Zifa, Huang y otros de LASG establecieron un modelo tridimensional de transporte de contaminantes de Euler, estudiaron el transporte de sustancias ácidas en China y el este de Asia y obtuvieron la matriz de transporte de azufre entre provincias de China [15]. El Dr. Zhou de la Universidad de Tsinghua y Wang Tijian de la Universidad de Nanjing [16] también simularon la transmisión a larga distancia de sustancias que causan ácido en mi país a mediados de los años 1990. Ichikawa Y del Instituto Central de Investigación de Energía Eléctrica de Japón construyó un modelo de trayectoria de humo para simular la deposición húmeda de azufre en el este de Asia. Los resultados muestran que la proporción de deposición de azufre en Japón causada por fuentes de emisión antropogénicas nacionales y fuentes de emisión del continente asiático es de 1: 2 [17]. KimJ y ChoSY en Corea del Sur establecieron un modelo de red anidada de Euler para el transporte de azufre y utilizaron este modelo para simular la lluvia ácida en Corea del Sur en junio de 1996+00. Se encontró que las concentraciones de SO2 y O3 en la fase gaseosa concordaban con los valores de monitoreo in situ.
El modelo calculó las concentraciones de sulfato y nitrato en el agua de lluvia y además identificó áreas de alta concentración de sulfato y nitrato en la fase líquida [18].
3.3 Investigación sobre la carga crítica de la precipitación ácida
Desde la década de 1990, científicos europeos y asiáticos han realizado muchas investigaciones sobre la carga crítica de la precipitación ácida. En 1995, el científico holandés HettelinghJP, el científico sueco SverdrupH y Zhao Dianwu de la Academia de Ciencias de China calcularon la carga crítica en el sudeste asiático, incluidos China, Corea del Sur, Japón, Filipinas, Indonesia y el subcontinente indio, y trazaron una distribución de carga crítica. mapa. Las cargas críticas en Europa se calculan para suelos forestales y aguas superficiales. En Asia, se calcularon cargas críticas para 31 tipos de vegetación, incluidos bosques, pastizales, tierras de cultivo y desiertos. Este estudio proporciona el mapa de distribución de carga crítica de la red eléctrica 1×1 de Asia. Los resultados muestran que las áreas con baja carga crítica en Asia se encuentran principalmente en Bangladesh, Indonesia y el sur de China. La distribución geográfica de cargas críticas en Asia obtenida en este estudio proporciona una base para la evaluación de riesgos regionales y la distribución de emisiones de sustancias que causan ácido en la región [19].
A finales de la década de 1990, la investigación sobre la carga crítica de la lluvia ácida en China se volvió más activa. El Dr. Duan Lei, de la Universidad de Tsinghua, utilizó un método semicuantitativo basado en la tasa de erosión mineral y las condiciones del suelo, y corrigió los efectos de la temperatura, la estructura del suelo y el uso de la tierra, para obtener un mapa de carga límite de deposición ácida del suelo en China. El suelo más sensible en China es el suelo franco gris en el noreste, seguido por el suelo rojo ladrillo, el suelo marrón oscuro, el suelo negro y la ferrobauxita en el sur. El suelo menos sensible es el suelo alpino de Qinghai-Tíbet. Meseta y suelo árido del noroeste [20] Academia China de Ciencias Agrícolas El Dr. Tao Fulu y el profesor Feng de la Academia China de Ciencias utilizaron un método de clasificación de sensibilidad adecuado para ecosistemas subtropicales para estudiar la sensibilidad a la deposición ácida de los ecosistemas terrestres en el sur de China. , y concluyó que la sensibilidad de los ecosistemas terrestres en el sur de China es zonal. En general, la sensibilidad del ecosistema aumenta gradualmente de noroeste a sureste, y las áreas más sensibles son el noroeste y sureste de Zhejiang, el centro de Fujian, el noreste de Guangdong y la Región Autónoma de Guangxi Zhuang [21].
3.4 Investigación sobre estrategias integrales de prevención y control de la lluvia ácida y deposición ácida
La lluvia ácida cada vez más grave en Asia ha atraído gran atención. Japón tomó la iniciativa al adoptar un enfoque de redistribución, cobrando fuentes fijas de emisiones de SO2 y utilizando los fondos recaudados para compensar a las víctimas de la contaminación del aire [1]. A mediados de la década de 1990, China comenzó a tomar medidas prácticas para prevenir la lluvia ácida. En agosto de 1995, el Comité Permanente del Congreso Nacional del Pueblo aprobó la recientemente revisada "Ley de Control y Prevención de la Contaminación Atmosférica de la República Popular China" y propuso delinear áreas de control de la lluvia ácida y áreas de control de la contaminación por dióxido de azufre en todo el país (en adelante denominadas las dos zonas de control). De acuerdo con las disposiciones de la "Ley Atmosférica", la Universidad de Tsinghua y la Academia China de Ciencias Ambientales formaron un equipo de investigación conjunto para estudiar la división de dos áreas de control bajo el liderazgo de la Administración Estatal de Protección Ambiental. Consejo de Estado para su implementación en junio 5438 + junio 0998. En febrero de 1998, la Administración Estatal de Protección Ambiental celebró una conferencia nacional sobre lluvia ácida. Después de la conferencia, varias localidades prepararon el "Plan Integral de Prevención y Control de la Contaminación por Lluvia Ácida y Dióxido de Azufre". En 2000, la Academia China de Ciencias Ambientales emprendió la preparación del “Décimo Plan Quinquenal” para la prevención y el control de la lluvia ácida y la contaminación por dióxido de azufre en dos áreas de control. El plan propone objetivos de prevención y control de la contaminación por lluvia ácida y dióxido de azufre en las dos áreas de control durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", asigna objetivos de emisión total de dióxido de azufre para cada provincia en 2005 y propone límites al contenido de azufre del carbón. quema, desulfuración de centrales eléctricas y control de otras fuentes clave de emisiones de dióxido de azufre, examinó una lista de proyectos clave de control de la contaminación por dióxido de azufre y propuso políticas económicas y de gestión, como cargos por emisiones de dióxido de azufre, permisos de emisión y comercio de derechos de emisión. en las dos zonas de control.
Tendencias futuras de investigación sobre la lluvia ácida y la deposición ácida
La lluvia ácida se ha convertido en un problema de contaminación ambiental global. En los últimos años, la investigación conjunta entre países europeos, americanos y asiáticos ha promovido la internacionalización de la investigación sobre la lluvia ácida. Es previsible que el proceso de creación de redes globales fortalezca aún más la tendencia de cooperación global en la investigación de la lluvia ácida en el futuro. Con el rápido desarrollo de diversas disciplinas básicas, se profundizará la investigación sobre el mecanismo de formación, transmisión y difusión, carga crítica y tecnología de tratamiento de la lluvia ácida. Los futuros modelos de lluvia ácida integrarán múltiples disciplinas para estudiar que los óxidos de nitrógeno son muy activos en la atmósfera y desempeñan un papel importante en problemas ambientales como la lluvia ácida, el smog fotoquímico, los agujeros de ozono y el efecto invernadero. Por lo tanto, en futuras investigaciones, el mecanismo de reacción química, la transmisión y difusión de los óxidos de nitrógeno en la atmósfera y la tecnología de reducción de las emisiones de óxidos de nitrógeno seguirán siendo el foco de la investigación.
Además, en términos de la sensibilidad de los ecosistemas a la deposición ácida, la gente prestará cada vez más atención a la respuesta de las características biológicas de los ecosistemas a la entrada de ácido, tratando de vincular la sensibilidad de los ecosistemas a la deposición ácida y las características biológicas de los ecosistemas.