天为什么下会下酸雨
我们熟悉的雨水一般都是中性的,但有一种特殊的酸性雨水,不仅对人体有害,还对农业、林业和建筑物都有极大的危害,这就是酸雨。pH值小于5.6的雨就是酸雨,pH值越小,酸性越强,我国重庆曾测到过pH值为3.1的强酸雨。
酸雨的主要成因是大气污染。人类生产活动需要燃烧煤炭和石油来提供热能,这些能源物质在燃烧时会排放出大量的二氧化硫和氮氧化合物。这些污染物进入大气以后,在阳光、水汽和飘尘的作用下发生一系列的化学反应,生成硫酸、硝酸或硫酸盐、硝酸盐的微小颗粒,飘散在空中,遇到降水就随之落下,形成了酸雨或酸雪。
目前,酸雨已成为公认的全球性环境污染问题。它会使湖泊的水变酸,严重危害水生动物的生存环境;使树木枯萎,破坏森林植被;使土壤结构改变,降低土壤肥效,造成农作物减产;使建筑物材料被腐蚀,严重破坏文物古迹……要解决这个问题,我们必须优化能源结构,减少污染物排放,从根源上消灭酸雨的危害。
硫酸雨为酸性沉降中的湿沉降指的是所有气状污染物或粒状污染物,含有硫酸,随着雨 、 雪 、 雾或雹等降水形态而落到地面者,对地面造成危害的一种灾害。
酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。 雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质,形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质所造成的。中国的酸雨主要因大量燃烧含硫量高的煤而形成的,多为硫酸雨。
此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。我国一些地区已经成为酸雨多发区,酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。
我国酸雨主要是硫酸型,我国三大酸雨区分别为:
1.西南酸雨区:是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。
2.华中酸雨区:目前它已成为全国酸雨污染范围最大,中心强度最高的酸雨污染区。
3.华东沿海酸雨区:它的污染强度低于华中、西南酸雨区。
1971年9月23日晚,十几个行人匆匆赶路,经过东京代代木车站附近时,天正下着蒙蒙细雨。真怪,这雨似乎跟平常的雨不同,飘进眼睛会感到刺痛,落到手臂上觉得好像被小虫“蛰”了一样。
这到底是怎么回事呢?
科学家们又是采样化验,又是分析研究,终于发现,原来是这种雨水里含有某些刺激性物质,呈出明显的酸性,于是人们就把这种雨命名为“酸雨”。它主要是由大气中的二氧化硫、三氧化硫和氮氧化物与雨、雪作用形成为硫酸和硝酸,再随雨雪降落到地面。
其实,酸雨并不是日本的特产,也不是到本世纪70年代才有。早在19世纪中叶,英国一位化学家就发现,曼彻斯特地区下的雨有时呈酸性,而且这种酸性同大气中越来越多的污染物有关。
问题提出来了,但没有引起人们注意。
1926年,挪威淡水渔业观察者报道,新孵化的鲑鱼出现突然死亡的现象,与地面上的酸性有关系。进入50年代,瑞典气象学家又发现,北欧地区下的雨经常是酸性的。再进一步,美国的东北部工业区和加拿大的部分地区也出现了天降酸雨的现象。
科学家正在调查酸雨对森林造成的危害正是在这种情况下,在1972年斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议上,瑞典代表第一个把酸雨作为一个国际性的环境问题提了出来。
但是,20年过去了,现在酸雨污染日益严重,范围不断扩大,从北欧扩展到中欧、东欧,从北美扩展到南美,从亚洲扩展到非洲,不仅工业发达国家有酸雨问题,发展中国家也有。
调查研究证明,酸雨是随着大工业的兴起降临人间的。现在世界上很多地区降水的含酸量,要比100多年前未受污染的雨水含酸量高出几十、几百甚至几千倍。曾测得加拿大南部降落的酸雨比西红柿汁还酸,美国弗吉尼亚州惠林地区酸雨的酸度甚至远远超过了醋酸。
天上落下来的雨雪本来应该是中性的,不会给我们带来什么危害。那么酸雨里的“酸”又是从哪儿来的呢?
酸雨也是大气污染的产物。它的形成过程比较复杂,各地区酸雨的组成和成因不尽相同。
一般来说,燃烧煤炭、石油生成的二氧化硫和氮氧化合物,在酸雨形成的过程中扮演了主要的角色。它们进入大气后,在阳光、水汽、飘尘的作用下,发生一系列的化学反应,生成硫酸、硝酸或硫酸盐、硝酸盐的微滴,飘落在空中,以后遇到降雨、降雪,随着一起落下,就成为酸雨或酸雪。你想,这些酸都是强酸,一旦混进雨雪里,雨雪还能不酸吗?
酸雨会给我们造成很多的危害。
酸雨落进湖里,时间一久,湖水就会变酸,而且越来越酸。开始是某些浮游生物、软体动物消失不见,无脊椎动物大大减少,不少鱼类的卵不能孵化。然后是绝大多数的鱼类也都消失,微生物的活动受到影响,水质严重恶化。最后,生机盎然的湖泊变成死水一潭。
那些酸度很高的湖泊,看上去水体很洁净,简直像水晶一般透明,但实际上已经是个“死湖”,是个没有生命的“水中坟墓”。
酸雨会降低土壤肥效,破坏土壤结构,妨碍土壤中水分和空气的调节,甚至损害植物组织,影响光合作用,使大多数农作物减产。
森林更深受酸雨之苦。酸雨也降落到“林海”里,树叶直接受害,林地养分丧失,有害有毒元素趁机作恶,林木生长变慢,直到干枯死去。
德国人把酸雨称做“绿色的鼠疫”,因为在德国,至少有一半的森林受酸雨之害。德国人常自豪地称自己的国家为“黑森林王国”,可是由于酸雨肆虐,现在黑森林已变成了黄森林,墨绿的树叶泛黄脱落,好多树冠完全脱光,只剩下光秃秃的枝丫,在凄风苦雨中呻吟挣扎。
酸雨还会加速大部分建筑材料的侵蚀,严重破坏历史文物和古迹。
已有2000多年历史的雅典古城堡是希腊民族的象征和骄傲,几乎全部用洁白的大理石建成。如今在酸雨的侵蚀下,那精美的浮雕、神像已变得面容憔悴,污头垢面,斑驳模糊,完全失去了昔日的光彩。
酸性的雨水也使意大利威尼斯的古建筑和部分艺术珍品严重受损,使印度著名的泰姬陵出现剥落现象,使英国圣保罗教堂的石料被蚀3厘米。联邦德国每年因各地纪念碑受腐蚀就要损失数百万马克。
虽说我国天降酸雨还不甚厉害,但它造成的危害已相当严重,给当地的生态环境带来不良影响。
凡此种种,使酸雨得到了一个很不好听的坏名称——“空中死神”。
大气中的污染物能在高空中到处游荡,盛行风帮它们“偷越国境”,“飘洋过海”,到达几百、几千公里远的其他国家,造成诸多国际纠纷。这就是说,酸雨这东西是可以成为“进口货”或“出口货”的,是一种“穿越国境的污染”。
酸雨正在使人们大伤脑筋。
� 一、酸雨的概念界定
� 在正常情况下,由于大气中含有一定的二氧化碳,降雨时二氧化碳溶解在水中,形成酸性很弱的碳酸,因此正常的雨水呈微酸性,PH值约为5.6~5.7。在1982年6月的国际环境会议上,国际上第一次统一将PH值小于5.6的降水(包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等)正式定为酸雨。酸雨中的酸绝大部分是硫酸和硝酸,主要来源于工业生产和民用生活中燃烧煤炭排放的硫氧化物、燃烧石油及汽车尾气释放的氮氧化物等酸性物质。
二、酸雨的污染现状
酸雨是工业高度发展而出现的副产物,随着大气污染的日益严重,世界各地均不同程度地出现了酸雨现象,目前酸雨的酸度不断增强,范围日益扩大。在欧洲,据大气化学网近20年的连续观测,整个欧洲都在降酸雨,雨水的酸度每年以10%速度递增,土壤酸度增加了3~5倍;在北美,降落PH值为3~4的强酸雨已司空见惯,美国西弗吉尼亚州曾出现最严重的酸雨记录PH值为1.5;俄罗斯西部地区酸雨的PH值也为4.6~4.3。酸雨亦席卷亚洲,如日本、印度南部和东南亚等国也在降酸雨。以前酸雨仅限于大城市和工业集中地,近年来已发展到中小城市和农村。
由于大气的运动,酸雨的危害是跨地区、跨国界的,其污染是世界性的。各国在接受本国酸性降落物的同时,也接受着邻国的酸性物质。据报道,通过对硫氧化物和氮氧化物进行监测确认,在挪威、瑞典等北欧国家的酸雨是通过盛行西风从英国、法国、德国、荷兰等国工业区的排放源传送过去的,其中瑞典南部大气中的硫,77%是从邻国传播而来的。同样加拿大南部的酸雨,其污染源也有相当一部分源于美国。
我国的酸雨危害亦非常严重,酸雨的污染由“七五”期间的少数地区,目前扩展到约占国土面积的40%,尤其是西南、中南和华东等长江以南一些重酸雨区,酸雨的PH值小于4.5。污染最严重的城市为重庆、贵阳、涪陵、临汾,另外还有宜宾、南昌、赣州、宁波等,这些城市酸雨出现的频率超过80%。重庆市是我国酸雨危害最严重的城市,那里重工业发达,大气污染严重,加上地形、气候因素,风速极低,相对湿度大,污染物难以向外扩散,重庆市每年因酸雨造成的经济损失高达5.48亿元。随着酸雨频率、范围、酸性逐年增大,对环境的影响也越来越明显。
三、酸雨的主要危害
由于酸雨对河湖、植物、土壤等均有影响,破坏了自然生态,势必危及野生动物的生存,乃至整个生态系统的平衡。酸雨直接危害的首先是植物。植物对酸雨反应最敏感的器官是叶片,叶片受损后光合作用降低,抗病虫害能力减弱,林木生长缓慢或死亡,农作物减产。1982年6月18日重庆因一场酸雨,市郊的1300公顷水稻叶片突然枯黄,好像火烤过一样,几天后局部枯死。其次,酸雨可破坏水土环境,引起经济损失,危及生态平衡。当PH值降至5.0以下,鱼卵多不能正常孵化,即使孵化,骨骼也常是畸形的;加之河底淤泥中的有毒金属遇酸溶解,更加速了水生生物的死亡。如在瑞典的9万个湖泊中,已有2万多个遭到酸雨危害,4000多个成为无鱼湖。美国和加拿大许多湖泊成为死水,鱼类、浮游生物、甚至水草和藻类均一扫而光。同样,酸雨也使土壤酸化,影响和破坏土壤微生物的数量和群落结构,抑制了土壤中有机物的分解和氮的固定,淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、锌等营养元素,使土壤贫瘠化,导致生长在这里的植物逐步退化。正因为这些,酸雨被冠以“空中死神”、“空中恶魔”、“空中杀手”等令人诅咒的名字。
另外,酸雨对文物古迹、建筑物、工业设备和通讯电缆等的腐蚀也令人心痛。许多刚落成或装饰一新的建筑在几场酸雨之后变得暗淡无光,如具有2000多年历史的雅典古城的大理石建筑和雕塑已千疮百孔,层层剥落。重庆嘉陵江大桥,其腐蚀速度为每年0.16毫米,用于钢结构的维护费每年达20万元以上。也有人就北京的汉白玉石雕做过研究,认为近30年来其受侵蚀的厚度已超过1厘米,比在自然状态下快几十倍。
酸雨还可能危及人体健康。含酸性物质的空气能使人的呼吸道疾病加重。酸雨中含有的甲醛、丙烯酸等对人的眼睛有强烈的刺激作用。硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比SO�2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0.8mg/L硫酸雾时,就会使人难受而致病。或者是人们饮用酸化的地面水和由土壤渗入金属含量较高的地下水,食用酸化湖泊和河流的鱼类等,一些重金属元素通过食物链逐渐积累进入人体,最终对人体造成危害。
四、酸雨的成因及防治
当前,酸雨的危害日益严重。现已确认,大气中的二氧化硫和氧化氮是形成酸雨的主要物质。美国测定的酸雨成分中,硫酸占60%,硝酸占32%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。大气中的二氧化硫和氧化氮主要来源于煤和石油天然气的燃烧,它们在空气中缓慢氧化,分别形成硫酸和硝酸。在我国主要是硫酸型酸雨,从酸雨取样分析来看,硝酸的含量只有硫酸的1/10,这是因为我国能源结构以煤为主,二氧化硫排放量的90%来源于燃煤。据统计,全球每年排入大气的二氧化硫约为1亿吨,二氧化氮约5000万吨,无疑,酸雨主要是人类生产活动和生活造成的。
因此,防治酸雨最根本的措施是减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放。实现这一目标有两个途径:一是调整以矿物燃料为主的能源结构,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。二是加强技术研究,减少废气排放,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、脱氮技术等重大措施。1980年至1986年间,法国发电量增加了4%,二氧化硫排放量却减少了一半,大气质量明显改善,主要原因是其核电比重由24%上升到了70%。由于二氧化硫是我国酸雨的祸根,国家环保总局已在全国范围对二氧化硫超标区和酸雨污染区进行了严格控制(两控区)。控制高硫煤的开采、运输、销售和使用,同时采取有效措施发展脱硫技术,推广清洁能源技术。
同时,作为政府职能部门应制定严格的大气环境质量标准,调整工业布局,改造污染严重的企业,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和发展趋势,以便及时采取对策。
在酸雨的防治过程中,生物防治可作为一种辅助手段。在污染重的地区可栽种一些对二氧化硫有吸收能力的植物,如垂山楂、洋槐、云杉、桃树、侧柏等。