5.2酸雨（2 / 2）

(阳离子)［H+］+［NH+4］+［K+］+［Mg2+］+［Ca2+］+［Na+］=［SO2-4］+［NO-3］+［HCO-3］+［Cl-］(阴离子)降水中的H+是所有阳离子和阳离子相互作用后的产物,当阴离子总量大于阳离子总量时,降水的［H+］含量增高,pH降低,形成酸雨。

大气中SO2和NOx的浓度高时,降水中SO2-4和NO-3的浓度也高,可由SO2-4和NO-3的浓度比值表明污染类型。这种污染使降水酸化,但由于中和作用,阴离子含量也较高时,很可能不表现为酸雨,甚至可能呈碱性降水。相反,即使大气中SO2和NOx浓度不算高,但阳离子相对更少,则降水仍然会有较高的酸度。

我国北方气候干燥,土壤多属碱性,这些碱性土壤中的阳离子易被风刮到空中,对雨水的酸性起中和作用。南方气候湿润,土壤多呈酸性,因而空气中缺少阳离子,对酸中和能力就低。这可能是我国南方酸雨多而北方酸雨较少的重要原因之一。

重庆雨水中阴离子含量比北京要少,但阳离子含量比北京相对更少。同样,瑞典降水中阴离子比中国低得多,但阳离子低得更多。基于上述阳离子的影响,不难设想,这是降雨的pH值和SO2-4浓度之间找不出良好相关性的原因之一。

同样能说明问题的是表510的数据。

应当指出,我国酸雨的形成与SO2的浓度及转化条件有关。西南地区大多使用高硫煤(含硫5％左右),因此SO2的排放量很高。重庆市耗煤量只及北京的三分之一,但每年排放的SO2是北京的两倍。加上土质呈酸性,大气中阳离子较少,这就使西南地区成为大面积强酸雨区。

美国里肯斯(G.Likens)认为,美国酸雨的发展,不是因为SO2排放量增加(实际上是在减少),而是因为烟气降尘的普及使排放的阳离子大幅度减少。从美国伊利诺伊州的降水化学组成数据可以看出降水酸化的主要原因是钙镁含量降低,如果1954年与1977年的钙镁含量相等,则降水pH将为4.17而非6.05。

我国目前绝大多数地区采用低烟囱排放的方式,污染物不易扩散开去,因此,各地酸雨主要由局部源造成。国外已普遍采用200米左右的高烟囱排放方式,利用大气的扩散和自净能力,减轻了局部地区的污染。但是进入大气圈中的污染物数量并未减少,污染物长距离传输,转嫁于人,甚至引起国际纠纷(如加拿大来自美国的酸雨,瑞典来自英国、德国的酸雨)，造成全球性或地区性大气污染。

5.2.4酸雨的危害

酸雨对环境有多方面的危害。

使河流、湖泊等地表水酸化淡水被酸化后,引起浮游植物种群变化,进而导致以此为饵料的浮游生物的变化和鱼类迁移。危害渔业生产,pH值小于4.8时,水中鱼类就会消失绝迹。水体酸化还会使水中微生物降解水中有机污染物质作用减弱。

使土壤酸化

1.引起土壤成分的一系列变化,土壤中Ca、Mg、K等养分被淋浴,使土壤中的养分流失,土质日趋酸化,促进土壤贫瘠化。

2.酸雨还能使土壤中有害重金属离子溶出,使植物受害而生长不良,并能从土壤胶体中置换出其他盐基性离子,并使之遭受淋浴损失而加速土壤的酸化,损害农作物和林木生长,特别对于我国南方酸性土壤地带有更大危害性。

3.土壤微生物固氮细菌一般生存在碱性、中性或微酸性的土壤中,酸雨造成土壤微生物生态系统的混乱,抑制土壤微生物活性,影响生物固氮。

伤害植物植物叶片与酸雨接触,会出现点状白色斑点,甚至枯死。酸雨还导致植物细胞膜结构发生变化,破坏叶绿素的光合作用,在酸雨影响下,植物叶片缩小,生长变慢,干物质积累减少,农作物减产。酸雨对森林的破坏尤其严重。

腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹(建筑材料中含CaCO3)；腐蚀油漆、皮革、金属、纺织品英国特拉法加广场上的英王查理一世塑像满身孔隙,面目全非;雅典巴特农神庙的大理石柱表面已凝结成一厘米厚的石膏层;中国卢沟桥上的雕刻石狮已剥落得遍体鳞伤。

影响人类健康硫酸酸雾和硫酸盐的毒性比SO2要高10倍,其微粒可侵入人体的深部组织,引起肺水肿和肺硬化等疾病而导致死亡。当空气中含0.8毫克/升硫酸雾时,就会使人难受而致病。

酸雨污染饮用水源,饮用酸化的地面水和由于土壤渗入金属含量较高的地下水,食用酸化湖泊和河流中的鱼类对人体健康都可能产生危害。

在一般情况下,金属Al牢固地包裹在土壤中,不被水溶解,但酸雨使土壤中金属Al活化,以离子形式或其他易溶物形式流入江河湖泊,对淡水鱼产生危害,人食用后也有危害。在酸化的地下水中Al、Cu、Zn和Cd的浓度常常比中性地下水高1—2个数量级,饮用水管道为酸性地下水腐蚀,将进一步使Pb、Cu、Zn、Cd等重金属溶入水中,在人体内积聚有害重金属元素。

影响地球气候

酸雨增强了地下水和地表水对石灰岩的溶蚀,间接地使大气中的CO2浓度增大,据我国学者孙立广等估计,我国南方高硫燃料煤所形成的酸雨,使石灰岩地区每年将间接释放出(6.48—6.73)×1010摩尔CO2,从全球范围来看,受酸雨影响的石灰岩溶蚀量是温室气体CO2的一个不容忽视的来源。

美国东北部和加拿大东南部是西半球工业最发达的地区,每年向大气中排放SO22500多万吨。其中约有380万吨由美国飘向加拿大,100多万吨由加拿大飘向美国。七十年代开始,这些地区出现了大面积的酸雨区。美国受酸雨影响的水域达3.6万平方公里,23个州的17059个湖泊有9400个酸化变质。最强的酸性雨降在弗吉尼亚州,pH值低至1.4。纽约州阿迪龙达克山区,1930年只有4％的湖泊无鱼,1975年近50％的湖泊无鱼,其中200个是死湖,听不见蛙声,死一般寂静。加拿大受酸雨影响的水域达5.2万平方公里,5000多个湖泊明显酸化。多伦多1979年平均降水酸度值为3.5,比番茄汁还要酸,安大略省萨德伯里周围1500多个湖泊池塘漂浮死鱼,湖滨树木枯萎。

原西德共有森林740万公顷,到1983年为止有34％染上枯死病,每年枯死的蓄积量占同年森林生长量的21％多,先后有80多万公顷森林被毁。这种枯死病来自酸雨之害。在巴伐利亚国家公园,由于酸雨的影响,几乎每棵树都得了病,景色全非。黑森州海拔500米以上的枞树相继枯死,全州57％的松树病入膏肓。巴登—符腾堡州的“黑森林”,是因枞、松绿的发黑而得名,是欧洲著名的度假胜地,也有一半树染上枯死病,树叶黄褐脱落,其中46万亩完全死亡。汉堡也有3/4的树木面临死亡。鲁尔工业区的森林里,到处可见秃树、死鸟、死蜂,该区儿童每年有数万人感染特殊的喉炎症。

5.2.5防治酸雨的对策

矿物燃料燃烧排放出来的硫氧化物、氮氧化物以及它们的盐类,是形成酸雨的主要原因,因此,减少硫氧化物和氮氧化物的排放量,是防止酸沉降的主要途径。

一是制定严格的大气环境质量标准,限制固定污染源和汽车污染源的排放量,加强排放控制。

二是调整能源结构,增加无污染或少污染的能源比例,发展太阳能、核能、水能、风能、地热能等不产生酸雨污染的能源。

三是积极开发利用煤炭的新技术,推广煤炭的净化技术、转化技术,改进燃煤技术,改进污染物控制技术,采取烟气脱硫、脱氮技术等措施。

四是加强大气污染的监测和科学研究,及时掌握大气中的硫氧化物和氮氧化物的排放和迁移状况,了解酸雨的时空变化情况和发展趋势,以便及时采取对策。

五是调整工业布局,改造污染严重的企业,改进生产技术,提高能源利用率,减少污染排放量。