酸雨對(duì)環(huán)境的破壞

現(xiàn)代文明給人類(lèi)帶來(lái)進(jìn)步,人類(lèi)成了自然的主人；但享福過(guò)了頭,自然又反過(guò)來(lái)懲罰人類(lèi),人類(lèi)遇到了許多前所未見(jiàn)的麻煩。酸雨,人稱(chēng)“空中死神”，是目前人類(lèi)遇到的全球性區(qū)域?yàn)?zāi)難之一。

目前,全球有三大塊酸雨地區(qū)：西歐,北美和東南亞。我國(guó)長(zhǎng)江以南也存在連片的酸雨區(qū)域。在酸雨區(qū)域內(nèi),湖泊酸化,漁業(yè)減產(chǎn),森林衰退,土壤貧脊,糧菜減產(chǎn),建筑物腐蝕,文物面目皆非。近年來(lái)我國(guó)政府已開(kāi)始對(duì)酸雨問(wèn)題進(jìn)行總體控制,提出消減方案,預(yù)計(jì)在未來(lái)幾十年內(nèi)酸雨在我國(guó)將成為歷史。酸雨的發(fā)現(xiàn)近代工業(yè)革命，從蒸氣機(jī)開(kāi)始，鍋爐燒煤,產(chǎn)生蒸汽,推動(dòng)機(jī)器；而后火力電廠星羅齊布,燃煤數(shù)量日益猛增。遺憾地是，煤含雜質(zhì)硫，約百分之一，在燃燒中將排放酸性氣體SO2；燃燒產(chǎn)生的高溫尚能促使助燃的空氣發(fā)生部分化學(xué)變化，氧氣與氮?dú)饣希才欧潘嵝詺怏wNOx。它們?cè)诟呖罩袨橛暄_刷，溶解，雨成為了酸雨；這些酸性氣體成為雨水中雜質(zhì)硫酸根、硝酸根和銨離子。1872年英國(guó)科學(xué)家史密斯分析了倫頓市雨水成份，發(fā)現(xiàn)它呈酸性，且農(nóng)村雨水中含碳酸銨，酸性不大；郊區(qū)雨水含硫酸銨，略呈酸性；市區(qū)雨水含硫酸或酸性的硫酸鹽,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空氣和降雨：化學(xué)氣候?qū)W的開(kāi)端》中提出“酸雨”這一專(zhuān)有名詞。什么是酸雨?

簡(jiǎn)單地說(shuō)，酸雨就是酸性的雨。什么是酸?純水是中性的，沒(méi)有味道；檸檬水，橙汁有酸味，醋的酸味較大，它們都是弱酸；小蘇打水有略澀的堿性，而苛性鈉水就澀澀的，堿味較大，它們是堿。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)酸味大小與水溶液中氫離子濃度有關(guān)；而堿味與水溶液中羥基離子濃度有關(guān)；然后建立了一個(gè)指標(biāo)：氫離子濃度對(duì)數(shù)的負(fù)值,叫pH值。于是，純水的pH值為7；酸性越大，pH值越低；堿性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7；當(dāng)它為大氣中二氧化碳飽和時(shí)，略呈酸性，pH值為5.65。被大氣中存在的酸性氣體污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨；pH值小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山(如峨眉山)上彌漫的霧,pH值小于5.65時(shí)叫酸霧。什麼是酸雨率?

一年之內(nèi)可降若干次雨,有的是酸雨,有的不是酸雨,因此一般稱(chēng)某地區(qū)的酸雨率為該地區(qū)酸雨次數(shù)除以降雨的總次數(shù)。其最低值為0%;最高值為100%。如果有降雪,當(dāng)以降雨視之。

有時(shí),一個(gè)降雨過(guò)程可能持續(xù)幾天,所以酸雨率應(yīng)以一個(gè)降水全過(guò)程為單位,即酸雨率為一年出現(xiàn)酸雨的降水過(guò)程次數(shù)除以全年降水過(guò)程的總次數(shù)。

除了年均降水pH值之外,酸雨率是判別某地區(qū)是否為酸雨區(qū)的又一重要指標(biāo)。

什麼是酸雨區(qū)?某地收集到酸雨樣品,還不能算是酸雨區(qū),因?yàn)橐荒昕捎袛?shù)十場(chǎng)雨,某場(chǎng)雨可能是酸雨,某場(chǎng)雨可能不是酸雨,所以要看年均值。目前我國(guó)定義酸雨區(qū)的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)尚在討論之中,但一般認(rèn)為:年均降水pH值高于5.65,酸雨率是0-20%,為非酸雨區(qū);pH值在5.30--5.60之間,酸雨率是10--40%,為輕酸雨區(qū);pH值在5.00--5.30之間,酸雨率是30-60%,為中度酸雨區(qū);pH值在4.70--5.00之間,酸雨率是50-80%,為較重酸雨區(qū);pH值小于4.70,酸雨率是70-100%,為重酸雨區(qū)。這就是所謂的五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。其實(shí),北京,西寧,蘭州,烏魯木齊等市也收集到幾場(chǎng)酸雨,但年均pH值和酸雨率都在非酸雨區(qū)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi),故為非酸雨區(qū)。制約酸雨地區(qū)分布的因素

酸雨地區(qū)分布為復(fù)雜因素所制約。從宏觀來(lái)看，中國(guó)大陸的酸雨分布取決于中國(guó)各地酸、堿性物質(zhì)的排放量，促成大氣中酸堿物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)，如CO和O3的當(dāng)?shù)嘏欧帕浚辉偌由袭?dāng)?shù)氐臍庀髼l件,如中國(guó)各地年均溫度,中國(guó)各地年均雨量,中國(guó)各地年均大氣濕度,中國(guó)各地年日照時(shí)數(shù)和中國(guó)各地土壤的酸堿性等。高空酸堿性物質(zhì)大氣輸送

高空中酸性物質(zhì)也可經(jīng)大氣輸送，也可形成酸霧，在風(fēng)的推動(dòng)下飄浮到數(shù)百以至數(shù)千公里以外，變?yōu)楫?dāng)?shù)氐乃嵊辍＠纾凵饺簫u和南海諸島居民不多，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，但仍處于酸雨區(qū)域之中，就是酸性物質(zhì)就是從我國(guó)東南沿海省份吹過(guò)來(lái)的。再例如，我國(guó)甘肅省東南部武都地區(qū)，經(jīng)濟(jì)也欠發(fā)達(dá)，也處于酸雨區(qū)域之內(nèi)，當(dāng)?shù)卮髿庵兴嵝晕镔|(zhì)系由四川盆地吹過(guò)來(lái)的。陜南漢中盆地和商洛地區(qū)也存在類(lèi)似情況，有幸地是，高高的秦嶺擋住了南來(lái)的酸霧，形成了陜南酸雨地區(qū)與非酸雨地區(qū)的天然屏障。我國(guó)酸雨前體物會(huì)長(zhǎng)程輸送到鄰國(guó)韓國(guó)和日本嗎?我國(guó)春季北方經(jīng)常產(chǎn)生沙塵暴,它形成于西伯利亞的西南部,蒙古和我國(guó)西北的沙漠地帶;在冷高壓控制東亞大陸的天氣系統(tǒng)下,風(fēng)速很大,從地面起到兩叁公里的高度,風(fēng)速還有增加,但風(fēng)向基本一致,即主風(fēng)向保持西北風(fēng),沒(méi)有切變,且天氣干燥,沒(méi)有濕沉降,這有利于黃沙的長(zhǎng)距離輸送,因此,韓國(guó),日本,以至離中國(guó)大陸達(dá)數(shù)千公里的美國(guó)夏威夷群島也觀測(cè)到來(lái)自北亞的黃沙是毫不奇怪的。但是,這不等于酸雨的前體物的輸送和黃沙的輸送情況完全相同,即看到來(lái)自亞洲大陸的黃沙,就等于看到來(lái)自同一地方的酸性污染物。

酸雨是酸性污染物的濕沉降,其輸送過(guò)程主要和降水的天氣系統(tǒng)有關(guān),與春季的的沙塵暴的天氣系統(tǒng)差別很大。我國(guó)降水中的水分有三種來(lái)源:其一,西南暖濕氣流;其二,來(lái)自東南海面;其三,來(lái)自其附近地面的濕空氣。云和降水主要是由比重較小的暖濕空氣,被抬升到高空冷卻所形成的,這種冷空氣和暖濕空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生風(fēng)切變,使風(fēng)向和風(fēng)速都會(huì)有較大變化。在江南黃梅季節(jié),陰雨連綿,地面呈偏北風(fēng),云雨形成的高空是偏南風(fēng)。因此,這種風(fēng)切變使得高空的酸性污染物難以遷移到很長(zhǎng)的距離。

我國(guó)酸雨是硫酸型的,全國(guó)雨水樣本中硫酸根的含量比硝酸根的含量要大得多,這起因于我國(guó)燃料主要是煤,主要酸雨前體物是二氧化硫及其次級(jí)污染物。但是,日本的酸雨是硝酸型的,這與日本是用油大國(guó)有關(guān)。如果我國(guó)的酸性污染物(主要是二氧化硫)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離輸送之后,對(duì)日本酸雨貢獻(xiàn)大于其本國(guó)的貢獻(xiàn)的話,則日本的酸雨也應(yīng)該被改變?yōu)榱蛩嵝偷?事實(shí)并非如此。目前,一般認(rèn)為,我國(guó)酸雨前體物長(zhǎng)程輸送到鄰國(guó)韓國(guó)和日本的數(shù)量是有限度的,特別是經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)距離和伴隨的濕沉降和海上的降水過(guò)程之后,它將不會(huì)是形成這些國(guó)家酸雨的主要責(zé)任者。廬山,黃山,衡山和峨嵋山的酸雨從哪里來(lái)?廬山,黃山,衡山和峨嵋山都是風(fēng)景勝地,其方圓百里之內(nèi)沒(méi)有重大污染源,但在約2000米的高山上也收集到酸雨和酸霧,有的酸性還很強(qiáng)。我們可以看到,在它們所處的幾百公里之內(nèi),的確存在強(qiáng)污染源,如:廬山附近有南昌工業(yè)區(qū);黃山附近有南京,景德鎮(zhèn)工業(yè)區(qū);衡山附近有湘中工業(yè)區(qū);峨嵋山附近有川中平原工業(yè)區(qū)。這可以解釋為工業(yè)區(qū)排放的酸性污染物在高空有中等距離傳輸,即它們酸雨的形成與輸送有關(guān)。為了證明此點(diǎn),幾年來(lái),在四川,貴州,廣東,廣西和上海進(jìn)行了飛機(jī)航測(cè),的確在1500米或更高高度,云水呈強(qiáng)酸性。經(jīng)過(guò)中尺度距離的傳輸,其影響范圍可達(dá)幾百公里之內(nèi)。四川,貴州的酸雨互相有影響嗎?四川盆地是我國(guó)重酸雨區(qū);其相鄰的貴州盆地是我國(guó)另一個(gè)重酸雨區(qū),它們之間有影響嗎?經(jīng)研究,二氧化硫的地面濃度的高值中心,基本上與強(qiáng)污染源區(qū)吻合;降水pH值的低值區(qū)也基本上與二氧化硫濃度高值區(qū)相符合。這說(shuō)明:四川和貴州,它們的酸雨形成基本上是彼此獨(dú)立的,所存在的污染物的高空傳輸過(guò)程,其范圍當(dāng)在省級(jí)大小范圍之內(nèi)。兩廣地區(qū)的酸性污染物傳輸

兩廣地區(qū)與川貴盆地地理?xiàng)l件不同?？茖W(xué)家研究結(jié)果表明:兩廣地區(qū)酸雨的形成,輸送的效應(yīng)強(qiáng)于川貴地區(qū);但是影響距離僅約200公里左右,形成酸雨的污染物主要是由兩廣的當(dāng)?shù)匚廴驹刺峁┑?。過(guò)去,有人設(shè)想:廣東省韶關(guān)地區(qū)酸雨形成來(lái)自北方鄰省江西和湖南,后經(jīng)研究與北方較遠(yuǎn)的工業(yè)區(qū)并無(wú)關(guān)系。

中國(guó)酸雨分布圖

近二十年監(jiān)測(cè)結(jié)果：1982年中國(guó)酸雨分布圖，1987年中國(guó)酸雨分布圖和1993年中國(guó)酸雨分布圖較準(zhǔn)確勾劃出中國(guó)大陸有相對(duì)穩(wěn)定的一大塊酸雨區(qū)域棗長(zhǎng)江以南,包括江蘇，上海,浙江,福建,江西,湖北,湖南,廣東,廣西,海南,貴州,四川,重慶,云南等省市大部分地區(qū)；及兩小塊酸雨區(qū)域棗膠東半島和圖門(mén)江地區(qū),后兩者“酸雨”孤島的形成，一方面是由于附近有較大城市(青島、長(zhǎng)春、吉林),有酸性物質(zhì)強(qiáng)排放源,另一方面它們?yōu)l臨海洋，海洋性潮濕氣候提供了產(chǎn)生酸雨的溫床。一個(gè)省,東頭是酸雨區(qū),西頭是堿雨區(qū)甘肅省是一個(gè)東西窄長(zhǎng)的省份。有趣地是,其東南部隴南地區(qū)受四川盆地吹來(lái)的酸性雨云的影響,年降水平均pH值為5.44,屬于酸雨區(qū)。而干旱的西部張掖,酒泉,嘉峪關(guān),年降水平均pH值達(dá)到7.57,屬于堿雨區(qū),其堿性來(lái)自于附近沙漠吹來(lái)的堿性顆粒。而中部的定西,臨夏,白銀和武威,年降水平均pH值為7.19--7.58,屬于偏堿性降水區(qū)域。一個(gè)省,江南是酸雨區(qū),江北是非酸雨區(qū)安徽省南北為長(zhǎng)江所截?cái)?有趣的是,江南大致為酸雨區(qū),江北大致為非酸雨區(qū)。例如,1992-1993年年均降水pH平均值,江南地區(qū):貴池,6.59;蕪湖,4.84;馬鞍山,5.44;宣城,4.90;黃山,4.75;銅陵,4.70;而江北地區(qū):合肥,5.35;淮北,6.10;淮南,6.05;安慶,5.85;巢湖,4.84;滁州,4.10;蚌埠,6.13。

江蘇省也有類(lèi)似的分布。江南地區(qū):南京,4.85;無(wú)錫,5.77;宜興,5.04;鎮(zhèn)江,5.10;蘇州,5.08;江北地區(qū):徐州,6.91;連云港,4.95;淮陰,5.78;泗洪,6.03;鹽城,4.92;揚(yáng)州,4.95;南通,6.44;新沂,5.05;濟(jì)河,6.12。江南,江北,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展,氣候條件,土壤類(lèi)型都有一些差別,因此長(zhǎng)江成了目前我國(guó)酸雨與非酸雨區(qū)的大致的,模糊的分界線。山東半島的酸雨區(qū)山東半島是我國(guó)長(zhǎng)江以北的,一個(gè)獨(dú)立的酸雨區(qū),主要是在膠東半島的青島和濰坊市附近。例如,1999年山東省降水酸度(年均降水pH值)分布為:聊城,7.22;萊蕪,7.11;臨沂,7.09,荷澤,6.96;泰安,6.92;棗莊,6.76;德州,6.69;濱州,6.66;淄博,6.63;濟(jì)寧,6.62;威海,6.48;濟(jì)南,6.44;日照,6.30;東營(yíng),6.14;煙臺(tái),6.11;濰坊,5.48和青島,5.05。這種分布與當(dāng)?shù)氐亩趸蚺欧帕坑嘘P(guān),也于沿海地區(qū)的暖濕氣候有關(guān)。圖們江畔的酸雨區(qū)在吉林省最東部有一小塊濱海地區(qū),夾在俄羅斯和朝鮮之間。我國(guó)長(zhǎng)江以北的另一小塊酸雨區(qū)就在圖們江三角州那里。例如,琿春市,1994年的年降水平均pH值為4.87;圖門(mén)市為亦為4.87。其排放酸性污染物源,除了延邊自治區(qū)本身外,尚可能來(lái)自其周邊地區(qū),加之氣候?qū)俸Ｑ笮詺夂?溫暖濕潤(rùn),形成了一小塊酸雨區(qū)。臺(tái)灣省也有酸雨臺(tái)灣酸雨區(qū)主要在其西北部沿海地區(qū);特別是北端的基隆地區(qū),年降水平均pH值有時(shí)低于5.00。起因于該地區(qū)有強(qiáng)污染源。其中部和南部為非酸雨區(qū),說(shuō)明與大陸酸雨區(qū)并無(wú)關(guān)聯(lián)。如果有大的影響,臺(tái)灣島的酸雨分布應(yīng)該是大面積的和趨向均勻的。南方某些面向大陸的島嶼也有酸雨浙江省舟山群島有酸雨,1995年舟山市年降水平均pH值為4.91。香港地區(qū)有酸雨,年降水平均pH值與廣州接近,為5.0左右。西沙群島,1995年年降水平均pH值為4.50。西沙和舟山群島本身工業(yè)不發(fā)達(dá),其酸雨來(lái)自大陸酸性污染物的長(zhǎng)程運(yùn)輸。北方島嶼尚未有酸雨報(bào)導(dǎo)。我國(guó)最強(qiáng)酸雨區(qū)在哪里?八十年代,年降水平均pH值最低的地區(qū)在重慶,貴陽(yáng)和柳州地區(qū)。九十年代,最強(qiáng)酸雨區(qū)東移,到了長(zhǎng)沙,南昌和杭州。1995年長(zhǎng)沙市年降水平均pH值為3.53;南昌市,4.68;杭州市,

3.91。東移的原因尚在研究之中,可能與這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)近期快速發(fā)展有關(guān)。我國(guó)最強(qiáng)堿雨區(qū)在哪里?我國(guó)年降水平均pH值最高的堿雨區(qū)都在臨近沙漠的城市,例如1995年內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市年降水平均pH值為7.94;甘肅古城敦煌市為8.29。1986年青海省格爾木市年降水平均pH值為8.20;而1986年新疆石河子市年降水平均pH值達(dá)到7.53。首先,這些城市干旱少雨;其次它們臨近沙漠,堿性的沙粒是形成堿雨的天然源。山上,山下,塔上,塔下,樓上,樓下,酸雨有區(qū)別嗎?地面有酸雨,高山上如何呢?峨眉山主峰金頂,海拔3078米,可謂高矣!峨眉山又是我國(guó)著名佛教勝地,地處四川盆地邊緣,遠(yuǎn)離城市,可謂"六塵不染"。然而,金頂處,酸雨頻率達(dá)到70-90%;降水pH值在3.50--4.00之間;酸霧酸度又比酸雨大十倍,是典型的強(qiáng)酸雨區(qū)。有趣的是,與山腳下的城市相比,其降水電導(dǎo)率要小得多,降水中所含陰陽(yáng)離子總數(shù)也要少得多。這種現(xiàn)象可解釋為四川盆地中大量排放的酸性物質(zhì),經(jīng)高空大氣傳輸?shù)浇痦?與濕空氣相遇,形成酸霧,酸雪,酸雨。但堿性物質(zhì),如降塵,只飄浮在城市低空,到不了高山地區(qū),故山上降水陰陽(yáng)離子含量低;但山下地面降水,系高空酸性雨云沖刷低空酸堿顆粒而成,所含陰陽(yáng)離子總量則高于高山降水。山上,山下,塔上,塔下,樓上,樓下,酸雨有區(qū)別嗎?

從垂直高度來(lái)看酸雨,這種現(xiàn)象有普遍性。電視塔了望臺(tái)離地面約百米左右,同一場(chǎng)雨,廣州電視臺(tái)塔上雨水pH值3.84,地面為4.09;浙江建德市電視塔上雨水pH值是5.55,地面是6.26。塔下地面雨水pH值明顯高于塔上了望臺(tái)雨水之值。這點(diǎn)起因于顆粒物較重,從垂直分布來(lái)說(shuō),地面層大氣顆粒物驟增,且顆粒物偏堿性。雨水在塔上洗脫顆粒物作用小,中和作用也小;地面雨水洗脫顆粒物作用大,中和作用也大。上海市有數(shù)十層高樓數(shù)座,樓頂與地面距離也在百米左右?？茖W(xué)家測(cè)定同一場(chǎng)雨樓頂和地面pH值,發(fā)現(xiàn)也有同電視塔類(lèi)似現(xiàn)象。如上海大廈,樓頂雨水pH值為5.08,地面為5.40;上海賓館樓頂雨水pH值為4.79,地面為5.13。道理亦與塔相似。當(dāng)然,對(duì)于僅有六層高的居民樓,這種差別當(dāng)不明顯。

地面SO2濃度大,就一定是酸雨區(qū)嗎?在上面講的制約酸雨的因素中,只有SO2

和NOx

的排放量而沒(méi)有計(jì)入SO2

和NOx

的地面濃度。有人認(rèn)為:SO2

排放量越大,地面SO2

濃度就越大,就會(huì)形成酸雨,成為酸雨區(qū)。其實(shí),并非如此。

我國(guó)遼寧省城市地面SO2濃度較大,例如地面SO2年均日濃度(單位毫克/立方米),沈陽(yáng)--0.120,大連--0.040,鞍山--0.080,撫順--0.060,本溪--0.046,丹東--0.060,錦州--0.040,朝陽(yáng)--0.080,阜新--0.070,遼陽(yáng)--0.090,鐵嶺--0.030,平均為0.065但是未測(cè)到酸雨;而江西省城市地面SO2

濃度相對(duì)較小,如南昌--0.040,景德鎮(zhèn)--0.050,萍鄉(xiāng)--0.065,九江--0.082,新余--0.018,鷹潭--0.033,贛州--0.044,宜春--0.052,上饒--0.017,吉安--0.047,撫州--0.025,平均為0.043,則是典型酸雨區(qū)。實(shí)際上,酸雨的形成系在高空,是各種酸堿物質(zhì)相互作用中和的結(jié)果;如果酸堿物質(zhì)同時(shí)排放量大,可能在高空雨云中,或在降雨的洗脫過(guò)程中,彼此中和,并未形成酸雨。清潔降水背景點(diǎn)

酸雨是污染造成的，為了對(duì)比，必須找一個(gè)無(wú)污染的相對(duì)干凈地區(qū)進(jìn)行酸雨監(jiān)測(cè)。聯(lián)合國(guó)有關(guān)組織分別在中國(guó)云南麗江玉龍雪山山麓，印度洋的阿姆斯特丹，北冰洋的阿拉斯加,太平洋的凱瑟琳和大西洋的百慕大群島等地建立了內(nèi)陸、海洋和海洋與內(nèi)陸聯(lián)接的清潔降水背景點(diǎn)。中國(guó)云南麗江酸雨監(jiān)測(cè)站,座落于被人稱(chēng)做“香格里拉”的玉龍山側(cè),有先進(jìn)的觀測(cè)儀器設(shè)備,整潔的試驗(yàn)室，訓(xùn)練有素的環(huán)保工作人員。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，中國(guó)酸雨區(qū)域大致屬于內(nèi)陸型的,其特征是酸性來(lái)源,首先是硫酸根,其次是硝酸根；酸緩沖物以銨和鈣離子為主。除了聯(lián)合國(guó)在中國(guó)建立的清潔降水背景點(diǎn)之外,為了全面了解我國(guó)南方"酸性"降水規(guī)律,還在相對(duì)不受污染或少受直接污染的某些地區(qū)建立國(guó)控清潔降水背景點(diǎn)。一般它們選在各省深山區(qū),但為了工作方便,也須選在交通便利地區(qū),因此可選的站位就不是太多了。這些站位分布在四川,云南,貴州,湖南,安徽等省。例如1986年,王朗自然保護(hù)區(qū),降雨pH均值為6.64,降雪pH均值為7.11;二郎山,降雪--pH7.11;海螺溝,降雪--pH6.66;黃山,降雨--pH6.33;衡山,降雨pH5.90;梵凈山,降雨--pH5.69。它們均未形成酸雨。還進(jìn)一步分析了降水的基本化學(xué)組成,通過(guò)與酸雨地區(qū)對(duì)比,將有助于分析我國(guó)酸雨產(chǎn)生原因,如污染源強(qiáng),大氣傳輸?shù)鹊?。酸雨形成特點(diǎn)“指紋”

酸雨中含有一定濃度的鹽類(lèi),來(lái)自于降水過(guò)程中被沖刷的正漂浮在大氣中的酸堿物質(zhì)比例。此種鹽類(lèi)的成份與該地區(qū)的排放源性質(zhì)有關(guān)，有點(diǎn)象反映地區(qū)排放特點(diǎn)的“指紋”,被稱(chēng)做降水化學(xué)。中國(guó)南方降水化學(xué)中硫酸根濃度較高，平均是德國(guó)的4.5倍,美國(guó)的5.5倍；硫酸根與硝酸根之比是德國(guó)的7.0倍,我國(guó)南方酸雨屬于硫酸型的,主要由煤煙型大氣污染造成的；美國(guó)和德國(guó)降水是硝酸型的,主要由汽車(chē)尾氣型大氣污染造成的。中國(guó)酸雨特點(diǎn)的識(shí)別也為進(jìn)一步如何控制酸雨和減緩酸雨影響提供方向。對(duì)酸雨的貢獻(xiàn),SOx

和NOx

孰輕孰重?就我國(guó)情況而言,首先,總體來(lái)看SO2

的排放量比NOx

為大,但是個(gè)別的南方省市,如廣東,福建等省,SO2的排放量比NOx

為小;其次,就發(fā)展而言,汽車(chē)數(shù)量增加較快,而NOx

排放量主要取決于汽車(chē)的排放,因此,在未來(lái)的若干年內(nèi),NOx

的排放量可能超過(guò)SOx;最后,SO2進(jìn)入大氣后,通過(guò)光化學(xué)反應(yīng),變?yōu)榱蛩岣?這需要一段時(shí)間,可能經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離大氣傳輸;但是NO進(jìn)入大氣后,很快與氧氣化合,生成NO2,繼而變?yōu)橄跛岣?需要時(shí)間較短,遇雨被局地沖刷降落地面。綜合來(lái)看,目前SO2對(duì)酸雨貢獻(xiàn)為大,將來(lái)NOx

的貢獻(xiàn)可能要超過(guò)SO2

。SO2

是如何變成硫酸的?人類(lèi)活動(dòng)向大氣排放的是SO2氣體,即使它溶于雨水也只能成為酸性較弱的亞硫酸,然而我們?cè)谟晁袦y(cè)到的確是酸性較強(qiáng)的硫酸,SO2是如何變成硫酸的?這是通過(guò)三類(lèi)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。

氣相光氧化反應(yīng)。在純凈的空氣中,SO2難于光氧化。但在污染的空氣中,烴類(lèi)與NOx

生成某些有反應(yīng)能力的基團(tuán),如OH,HO2,CH3O等,后者在日光照射下,將SO2氧化為SO3,再溶于水成為硫酸。這一反應(yīng)在完全純凈的空氣內(nèi),進(jìn)行極慢,可以忽略不計(jì);在污染很輕的自然本底地區(qū)也很慢;但在污染嚴(yán)重的城市上空,其速度可達(dá)本底地區(qū)的百倍之多。冬季陽(yáng)光弱,夏季陽(yáng)光強(qiáng),其速率可高出前者近一倍。

液相光氧化反應(yīng)。日光下,大氣中的烴類(lèi)與NOx

氣相光氧化生成臭氧和過(guò)氧化氫,它們?cè)谒蝺?nèi)表現(xiàn)出很強(qiáng)的氧化能力,SO2

在水滴內(nèi)被液相氧化為硫酸。

固相氧化氧化反應(yīng)。在污染的大氣中懸浮著一定量顆粒物,顆粒物可能來(lái)自土壤,可能是煙囪排放的飛灰,成份相當(dāng)復(fù)雜,但經(jīng)化學(xué)分析,一般含有微量的過(guò)渡金屬鐵,銅的化合物,它們恰恰是SO2氧化為SO3

的多相催化劑,在水滴內(nèi),在這些顆粒物的表面上實(shí)現(xiàn)了SO2向硫酸的轉(zhuǎn)變。

有科學(xué)家估計(jì)后兩種多相反應(yīng)的貢獻(xiàn)為90%。

年平均SO2轉(zhuǎn)化為硫酸鹽的平均速率為1-2%/小時(shí),且因地區(qū)的自然和氣象條件而異。酸化土壤肥力減退、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)酸雨可使土壤微生物種群變化，細(xì)菌個(gè)體生長(zhǎng)變小，生長(zhǎng)繁殖速度降低，如分解有機(jī)質(zhì)及其蛋白質(zhì)的主要微生物類(lèi)群牙孢桿菌，極毛桿菌和有關(guān)真菌數(shù)量降低，影響營(yíng)養(yǎng)元素的良性循環(huán)，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。特別是酸雨可降低土壤中氨化細(xì)菌和固氮細(xì)菌的數(shù)量，使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降，對(duì)農(nóng)作物大為不利?？茖W(xué)家試驗(yàn)后估計(jì)我國(guó)南方七省大豆因酸雨受災(zāi)面積達(dá)2380萬(wàn)畝，減產(chǎn)達(dá)20萬(wàn)噸，減產(chǎn)幅度約6%，每年經(jīng)濟(jì)損失1400萬(wàn)元?；鹆Πl(fā)電廠周?chē)募Z地稻、麥等禾本科作物葉面積小，蠟質(zhì)層厚，可濕性差，對(duì)酸雨敏感性弱，但強(qiáng)酸雨仍將導(dǎo)致葉面扭曲，褐黃或褐紅傷班，大麥減產(chǎn)。重慶電廠附近酸雨區(qū)域受害糧地4.1%。

赤稻水稻生長(zhǎng)期是翠綠色的,到了成熟期是黃色的,在加上誘人的稻米香味,稻香村成為田園特殊風(fēng)光;如果變成赤色的,又如何?我們見(jiàn)過(guò)赤豆,紅高糧,誰(shuí)也沒(méi)見(jiàn)過(guò)赤稻。怪事發(fā)生在重慶,1982年6月18日下了一場(chǎng)pH值為3.9的強(qiáng)酸雨,某鄉(xiāng)上萬(wàn)畝水稻葉片迅速變成赤色,一場(chǎng)災(zāi)害產(chǎn)量損失80萬(wàn)斤。酸雨大棚實(shí)驗(yàn)也證明,強(qiáng)酸雨將導(dǎo)致葉面產(chǎn)生赤色傷班。

酸沉降對(duì)農(nóng)作物的急性傷害和慢性傷害急性傷害,通常是指農(nóng)作物與強(qiáng)酸雨或高濃度二氧化硫等污染物接觸,其葉片在短時(shí)間(一至三天)內(nèi)出現(xiàn)細(xì)胞死亡,其嚴(yán)重者出現(xiàn)枯葉,枯枝,枯梢和枯株。這種情況只在實(shí)驗(yàn)室和土法煉硫窯附近見(jiàn)過(guò)。慢性傷害,一般系指農(nóng)作物長(zhǎng)期與弱酸雨或低濃度的二氧化硫污染物接觸,其葉色失綠或色素變化,破壞作物細(xì)胞正常代謝活動(dòng),導(dǎo)致細(xì)胞死亡,其可見(jiàn)傷害癥狀為過(guò)早落葉等。一般酸雨地區(qū)或二氧化硫長(zhǎng)期超標(biāo)地區(qū)內(nèi),會(huì)發(fā)生這種情況。這也是大面積農(nóng)作物減產(chǎn)的原因。不同作物受二氧化硫傷害的敏感性不同的農(nóng)作物和同種作物的不同品種之間,受二氧化硫傷害的敏感性不同。為了使人們認(rèn)識(shí)這點(diǎn),科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用一定劑量的二氧化硫去熏不同農(nóng)作物。一段時(shí)間之后,不同農(nóng)作物傷害完全不同,可分為敏感性農(nóng)作物,中等敏感性農(nóng)作物和抗性農(nóng)作物三類(lèi)。如,敏感農(nóng)作物有大麥,棉花,大豆,菠菜,胡蘿卜和辣椒等;中等抗性農(nóng)作物為小麥,菜豆,花生,黃瓜,油菜和番茄等;抗性農(nóng)作物為水稻,玉米和馬鈴薯等。酸雨與蔬菜酸雨造成蔬菜葉面黃斑，生長(zhǎng)不良，抗病能力下降，產(chǎn)量下降。如我國(guó)某電廠附近酸雨區(qū)域受害菜地11.3%。不同品種的蔬菜對(duì)酸雨的敏感程度不同，當(dāng)pH=3.5的高酸性環(huán)境里，對(duì)酸敏感蔬菜蕃茄，芹菜，豇豆和黃瓜產(chǎn)量可下降20%；而有中等敏感性的生菜，四季豆和辣椒產(chǎn)量下降10-20%；最后，抗酸性較強(qiáng)的青椒，甘蘭，小白菜，菠菜和胡羅卜產(chǎn)量下降低于10%。銀耳白了,菜葉黃了福建沿海某地,盛產(chǎn)銀耳,遠(yuǎn)銷(xiāo)海內(nèi)外。近期,不知什么原因顏色泛黃,變成次品。農(nóng)民將它們至入塑料大棚內(nèi),用硫黃蒸汽熏蒸,的確見(jiàn)效,銀耳雪白,成為上品。但大量的硫逸出大氣,或沉于地下。結(jié)果良田寸草不生,每日清晨,田間酸霧迷漫,菜地菜葉泛黃,所產(chǎn)菜無(wú)人敢買(mǎi)。附近城鎮(zhèn)居民,多患哮喘病和支氣管炎。經(jīng)過(guò)教育和綜合治理,業(yè)已改觀。酸雨與森林衰退比較不同年代樹(shù)木年輪，可知產(chǎn)生酸雨前后對(duì)林木生長(zhǎng)的影響。在我國(guó)南方森林地區(qū)，50年前樹(shù)木生長(zhǎng)較為粗壯，近年來(lái)狀況不佳。酸雨可造成葉面損傷和壞死，早落葉，林木生長(zhǎng)不良，以致單株死亡。土壤肥力降低，產(chǎn)量下降，造成大面積森林衰退。我國(guó)重酸雨地區(qū)四川盆地受酸雨危害的森林面積達(dá)28萬(wàn)公頃，占林地總面積的三分之一，死亡面積1.5萬(wàn)公頃，占林地面積6%。同樣受酸雨侵襲的貴州省，受危害的森林面積達(dá)14萬(wàn)公頃，為四川盆地的二分之一。酸雨中的竹林我國(guó)南方盛產(chǎn)竹林，個(gè)別地區(qū)竹林茂盛，綿延數(shù)百公里，成為竹海，雨中竹葉清翠欲滴，成為盛景。但酸雨使竹林泛黃，竹葉稀稀落落。大熊貓?jiān)诩○I中以竹葉為食物的大熊貓會(huì)因此忍肌挨餓。如果不保護(hù)好熊貓所賴(lài)以生存的生態(tài)環(huán)境，國(guó)寶大雄貓將在我們這一代瀕臨滅絕。

酸雨與建筑酸雨能使非金屬建筑材料（混凝土、砂漿和灰砂磚）表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，從而建筑物損壞?？茖W(xué)家曾收集許多被酸雨毀害的石灰石和大理石建筑材料,分析發(fā)現(xiàn)該樣品的碳酸鹽的顆粒中總是嵌入硫酸鈣晶體,硫從哪里來(lái)?認(rèn)定與酸雨有關(guān)。

重慶市1956年建成的重慶體育館水泥欄桿,由于酸雨腐蝕,石子外露,深達(dá)1厘米之多,按時(shí)間估計(jì),平均每年浸蝕0.4毫米,十分驚人。這種水泥欄柱石子外露現(xiàn)象,在路旁電線桿上也每每發(fā)生。除了影響材料強(qiáng)度之外,尚影響市容觀瞻。酸雨與文物酸雨能使文物面目皆非。碑林文字模糊；著名的杭州靈隱寺的“摩崖石刻”近年經(jīng)酸雨侵蝕，佛像眼睛、鼻子、耳朵等剝蝕嚴(yán)重，面目皆非，修補(bǔ)后，古跡不“古”。碑林、石刻大都由石灰?guī)r雕成，遇到酸雨立即起化學(xué)反應(yīng)，酸堿中和，即被腐蝕。南方某地屬于酸雨區(qū),有一塊五百年歷史的大理石碑,50年前字跡尚清晰,現(xiàn)在已一片模糊,這說(shuō)明此事與近40至50年間的酸雨現(xiàn)象有關(guān)。上海市嘉定城中明代萬(wàn)歷年間古建金沙塔,在酸雨產(chǎn)生的"水滴石穿"的腐蝕作用下,表面層日益灰暗,更顯頹廢。酸雨尚可使油漆泛白，褪色。給古建筑和仿古建筑帶來(lái)許多麻煩，縮短粉刷裝修的時(shí)間周期。受酸雨淋的酚醛磁漆及醇醛磁漆,大約兩個(gè)月開(kāi)始變色,失去光澤,部分涂膜脫落銹蝕。嘉定名園秋霞圃,江龍?zhí)?古建筑十年內(nèi)粉刷油漆多次,不久又暗淡無(wú)光,使游人搖頭而去。酸雨與人體健康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?？墒牵劢悄ず秃粑勒衬?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。我國(guó)酸雨研究先驅(qū)

1974年中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心等單位的科學(xué)家首先在北京西郊進(jìn)行酸雨監(jiān)測(cè)；而后70年代末期又奔走于重慶、貴陽(yáng)、武漢、南京和北京等市，進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在長(zhǎng)江以南，測(cè)到酸雨。引起國(guó)人重視。中國(guó)長(zhǎng)江以南存在連片的大面積酸雨區(qū)域

80年代國(guó)家環(huán)保局在四川、重慶、貴州、廣西、廣東、福建、浙江和江蘇等南方典型酸雨區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)，證實(shí)中國(guó)長(zhǎng)江以南存在連片的大面積酸雨區(qū)域。

90年代國(guó)家環(huán)保局在全國(guó)范圍內(nèi)百余城市建立酸雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)，且在每年的告國(guó)人的環(huán)境情況公報(bào)中，包含了酸雨變化趨勢(shì)的專(zhuān)項(xiàng)內(nèi)容。證實(shí)中國(guó)酸雨區(qū)域大致穩(wěn)定在中國(guó)長(zhǎng)江以南，膠東半島和延邊地區(qū)。屬于東南亞酸雨區(qū)域一部分，也是全球關(guān)心的區(qū)域環(huán)境問(wèn)題之