酸雨的形成及對(duì)環(huán)境的危害

劉曉華

（通遼市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

酸雨的形成及對(duì)環(huán)境的危害

劉曉華

（通遼市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，內(nèi)蒙古 通遼 028000）

近幾十年來(lái)，隨著全世界工業(yè)的高速發(fā)展，酸雨逐年上升，這將嚴(yán)重影響人類(lèi)的生存環(huán)境.本文探討了酸雨的形成及其對(duì)人類(lèi)生存環(huán)境的影響.

酸雨；環(huán)境；危害

“酸雨”和臭氧層破壞、“溫室效應(yīng)”即全球性氣侯變暖并稱(chēng)為當(dāng)今世界的三大全球性環(huán)境問(wèn)題，它們直接威脅著全人類(lèi)生存.早在1872年，英國(guó)化學(xué)家羅伯特·安格斯·史密斯（Robert Angus Smith）就提出了“酸雨”的概念，并敘述了他對(duì)英國(guó)曼徹斯特污染情況的觀察和研究，描述了酸雨對(duì)金屬的腐蝕情況.日前，通常認(rèn)為pH小于5.6的降水即為酸雨，這是根據(jù)大氣中CO2在平衡時(shí)蒸餾水的pH確定的.酸雨的成分主要是無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸.無(wú)機(jī)酸中含H2SO4約60%-70%，HNO3約20%-30%，HCl約5%，有機(jī)酸約2%.

1 酸雨形成的原因

1.1 社會(huì)原因

科學(xué)家們分析格陵蘭冰蓋中1000年以來(lái)的冰核成份，發(fā)現(xiàn)1800年以前，作為硫沉降標(biāo)志的硫酸鹽的含量基本上是較穩(wěn)定的，從1800年開(kāi)始，冰核中的硫酸鹽含量明顯增高，而近年來(lái)硫酸鹽含量更有急劇上升的趨勢(shì).這說(shuō)明酸雨主要是硫酸及硫酸鹽隨雨雪降到地面而形成的.其原因是隨著工業(yè)的發(fā)展，人類(lèi)大量燃燒含硫燃料如原煤、石油，造成空氣中SO2含量逐漸升高.但是在酸雨形成過(guò)程中，不可忽視的是氮氧化物的作用，氮氧化物（可寫(xiě)為NOx）在空氣中使SO2氧化為SO3，繼而形成了硫酸和硫酸鹽，這一過(guò)程可簡(jiǎn)單表示為：NO2+SO2= NO+SO3，2NO+O2=2NO2，反復(fù)循環(huán)的上述反應(yīng)，使SO2不斷被氧化為SO3[1].可見(jiàn)，在此反應(yīng)中，NOx對(duì)SO2形成酸雨起了催化劑的作用，因此許多科學(xué)家認(rèn)為，NOx是比SO2更為嚴(yán)重的大氣污染物.而NOx的排放絕大部分來(lái)自于汽車(chē)、飛機(jī)等內(nèi)燃機(jī)所排放的尾氣.

1.2 自然原因

近來(lái)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，除了NOx、SO2是形成酸雨的主要有害物質(zhì)外，空氣中懸浮的顆粒物（如含F(xiàn)e、Mn、Cu、Mg、V等）也是成酸反應(yīng)的催化劑.此外，對(duì)臭氧的研究發(fā)現(xiàn)，臭氧（O3）與NOx相互作用，并得到陽(yáng)光的促進(jìn)，進(jìn)一步促成了酸雨的生成.而碳?xì)浠衔?、臭氧、NOx在陽(yáng)光作用下，是產(chǎn)生光化學(xué)霧的原因.因此在我國(guó)許多地區(qū)發(fā)布的環(huán)境或大氣質(zhì)量公報(bào)中，把SO2、NOx及O3均列為主要污染物[2].

2 影響酸雨形成的因素

2.1 大氣顆粒物

在我國(guó)，不論在北方還是在南方，大氣中顆粒物普遍處于較高的水平，對(duì)酸雨的形成起著不可忽視的作用.大氣顆粒物的濃度和化學(xué)組成隨各地的自然和社會(huì)條件而異，但一般而言，南方濕潤(rùn)多雨、植被良好、顆粒物濃度小，北方干燥少雨、土壤裸露、顆粒物濃度大.不僅如此，北方大氣顆粒物中堿性和酸性物質(zhì)濃度之比也明顯高于南方.因此，對(duì)于同樣的降水南方大氣顆粒物對(duì)降水酸性的緩沖能力要小得多.如重慶市，其大氣顆粒物具有很強(qiáng)的酸性，不但對(duì)低酸度降水無(wú)中和作用，相反的還能促進(jìn)降水的進(jìn)一步酸化.大氣顆粒物由不同粒徑的粒子所組成，不同大小粒子的來(lái)源和性質(zhì)都不盡相同，所具有的緩沖能力當(dāng)然也不一樣.由于隨著粒徑的減小，SO42-與Ca2+含量的比值增大，所以小粒徑粒子的pH和緩沖能力都低于大粒子[3].

2.2 地理環(huán)境與氣象條件

地形、地貌、氣象條件，如各種大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)、風(fēng)向、風(fēng)速等對(duì)大氣污染物的沉降、擴(kuò)散、輸送都有著密切關(guān)系.盆地地形以及低壓天氣系統(tǒng)往往不利于污染物的擴(kuò)散，加劇了污染物的聚集；高壓系統(tǒng)控制下的天氣，地形開(kāi)闊，風(fēng)速較大則易于污染物擴(kuò)散.如我國(guó)四川盆地，多山，靜風(fēng)的頻率達(dá)73%，大氣層結(jié)穩(wěn)定，不利于SO2的稀釋擴(kuò)散，在有降水過(guò)程時(shí)則會(huì)形成酸雨.氣象條件對(duì)酸雨形成的影響具體表現(xiàn)在兩個(gè)方面：在化學(xué)方面影響前體物的轉(zhuǎn)化速率；在大氣物理方面影響有關(guān)物質(zhì)的擴(kuò)散、輸送和沉降.太陽(yáng)光強(qiáng)和水蒸氣濃度將促進(jìn)SO2的轉(zhuǎn)化，形成硫酸在局地沉降.太陽(yáng)光強(qiáng)隨緯度升高而降低，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，大氣濕度也是由南向北遞減.故當(dāng)其它條件相同時(shí)，南方大氣中SO2能較快地轉(zhuǎn)化為硫酸，酸化當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)流[4].

2.3 土壤的性質(zhì)

中國(guó)的土壤，北方偏堿性pH7～8，南方偏酸性pH5～6.空氣中的顆粒物一半左右來(lái)自土壤，堿性土壤的氨揮發(fā)量大于酸性土壤.因此南方多酸雨在一定程度上也是由于南北方土壤性質(zhì)差異所造成的.土壤中鈣和鈉的含量由南到北遞增，但越過(guò)淮河秦嶺則其含量迅速增加，兩者的規(guī)律性完全相似.土壤的酸性是土壤中各種化學(xué)成份綜合作用呈現(xiàn)的一種物化性質(zhì)，它的等值線變化規(guī)律與土壤中堿性物質(zhì)含量一致.而且酸雨區(qū)恰與土壤堿性物質(zhì)低含量區(qū)、土壤的低pH值區(qū)重疊，這就表明土壤的酸堿性質(zhì)是影響酸性降水形成的一個(gè)基本因素.

3 酸雨的危害

酸雨雖然人類(lèi)難以用肉眼看到它降落到地面，人類(lèi)也絲毫覺(jué)察不到它的影響和破壞，然而它對(duì)人們生活環(huán)境的腐蝕正悄然進(jìn)行著.

酸性物質(zhì)的干濕沉降危害環(huán)境.這種危害包括森林退化，湖泊酸化，魚(yú)類(lèi)死亡，水生生物種群減少，農(nóng)田土壤酸化、貧脊，有毒重金屬污染增強(qiáng)，糧食、蔬菜、瓜果大面積減產(chǎn)，使建筑物和橋梁損壞，文物面目皆非的同時(shí)，人類(lèi)也受到了影響.

3.1 酸雨對(duì)森林的影響

酸雨被稱(chēng)為“天堂的眼淚”或“空中的死神”.酸雨可對(duì)森林植物產(chǎn)生很大危害.據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲中部約有100萬(wàn)公頃的森林因酸雨的危害而枯萎死亡；意大利北部有9000多公頃的森林因酸雨而死亡.在我國(guó)重酸雨區(qū)四川盆地受酸雨危害的森林面積達(dá)28萬(wàn)公頃，占林地總面積的1/3；死亡1.5萬(wàn)公頃，占林地總面積的6%；貴州省受危害的森林面積達(dá)14萬(wàn)公頃.我國(guó)僅西南地區(qū)由于酸雨致使生產(chǎn)力下降，共減少木材630萬(wàn)立方米，相當(dāng)于損失人民幣30億元.我國(guó)西部地區(qū)森林覆蓋率只有東部的三分之一.

3.2 酸雨對(duì)湖泊、魚(yú)類(lèi)、生物種群的影響

1980年以來(lái)，加拿大有8500個(gè)湖泊酸化，美國(guó)至少有1200個(gè)湖泊酸化，成為“死湖”.酸雨和酸性塵粒可直接降入湖水內(nèi)；也可降入河內(nèi)再流入湖內(nèi)；也可落到植被上，雨水沖刷形成徑流，注入河湖；也可滲入土壤，進(jìn)入地下水，流入湖內(nèi)；最終導(dǎo)致湖泊酸化.

3.3 酸雨對(duì)人類(lèi)的影響

人體耐酸能力高于耐堿能力，如經(jīng)常用弱堿性洗衣粉洗衣服，不帶手套，手就會(huì)變得粗糙，皮革工人，經(jīng)常接觸堿液，也有類(lèi)似情況；但皮膚角質(zhì)層遇酸就好一些.可是，眼角膜和呼吸道粘膜對(duì)酸類(lèi)卻十分敏感，酸雨或酸霧對(duì)這些器官有明顯刺激作用，導(dǎo)致紅眼病和支氣管炎，咳嗽不止，尚可誘發(fā)肺病，這是酸雨對(duì)人體健康的直接影響.另一方面，農(nóng)田土壤酸化，使本來(lái)固定在土壤礦化物中的有害重金屬，如汞、鎘、鉛等，再溶出，繼而為糧食，蔬菜吸收和富集，人類(lèi)攝取后，中毒，得病.這是酸雨對(duì)人體健康的間接影響.酸雨，尤其是酸霧會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害，引起肺水腫、肺硬化甚至癌變.據(jù)調(diào)查，僅在1980年，英國(guó)和加拿大因酸雨污染而死亡的就有1500人，美國(guó)的酸雨計(jì)劃環(huán)保局估計(jì)，自2010年起，美國(guó)因此每年要多花費(fèi)500億美元的醫(yī)療開(kāi)支.

4 酸雨的防治

對(duì)于酸雨的防治，1995年8月通過(guò)的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》中明確規(guī)定，要在全國(guó)劃定酸雨控制區(qū)和SO2污染控制區(qū)，以求在“雙控區(qū)”內(nèi)強(qiáng)化對(duì)酸雨和SO2的污染控制[5].防治酸雨的最根本措施是減少SO2和NOx的排放量，例如控制燃煤爐灶的數(shù)量；對(duì)燃煤、燃燒原油的鍋爐進(jìn)行改造，對(duì)燃燒尾氣加以處理；對(duì)汽車(chē)尾氣加以控制和處理；改進(jìn)燃油汽車(chē)為燃燒甲醇或乙醇的汽車(chē)，或用天然氣及電力作為汽車(chē)動(dòng)力來(lái)源等等.北歐一些國(guó)家還對(duì)酸化的湖泊拋酒石灰以中和水中的酸度，也有一定效果.還可以通過(guò)改良植物品種，增強(qiáng)其抗酸能力等方式減少酸雨的危害.

5 結(jié)論

由于全球的環(huán)境與氣侯都是相互影響的，因此環(huán)境保護(hù)問(wèn)題日益受到各國(guó)人民的和政府的重視，國(guó)際社會(huì)多次磋商共同解決酸雨等污染環(huán)境的問(wèn)題.經(jīng)過(guò)人類(lèi)不懈的努力，人們終會(huì)找到控制和防治酸雨的有效辦法.

〔1〕北京師范大學(xué)，華中師范大學(xué)，南京師范大學(xué).無(wú)機(jī)化學(xué)下冊(cè).高等教育出版社,2003：156-159.

〔2〕李遠(yuǎn)哲.面對(duì)21世紀(jì)的挑戰(zhàn)[J].化學(xué)通報(bào),1998（7）：24-25.

〔3〕唐永鑾.大氣環(huán)境學(xué)[J].中山大學(xué)出版社,1998,8 (12)：56-58.

〔4〕方華書(shū).二氧化碳與溫室效應(yīng)[J].福州師專(zhuān)學(xué)報(bào), 2000（20）：6-9.

〔5〕劉天齊.環(huán)境保護(hù)概論[J].高等教育出版社,1987（6）：46-48.

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1673-260X（2010）05-0096-02