酸雨的形成及对环境的危害

刘晓华

（通辽市环境保护监测站，内蒙古 通辽 028000）

酸雨的形成及对环境的危害

刘晓华

（通辽市环境保护监测站，内蒙古 通辽 028000）

近几十年来，随着全世界工业的高速发展，酸雨逐年上升，这将严重影响人类的生存环境.本文探讨了酸雨的形成及其对人类生存环境的影响.

酸雨；环境；危害

“酸雨”和臭氧层破坏、“温室效应”即全球性气侯变暖并称为当今世界的三大全球性环境问题，它们直接威胁着全人类生存.早在1872年，英国化学家罗伯特·安格斯·史密斯（Robert Angus Smith）就提出了“酸雨”的概念，并叙述了他对英国曼彻斯特污染情况的观察和研究，描述了酸雨对金属的腐蚀情况.日前，通常认为pH小于5.6的降水即为酸雨，这是根据大气中CO2在平衡时蒸馏水的pH确定的.酸雨的成分主要是无机酸和有机酸.无机酸中含H2SO4约60%-70%，HNO3约20%-30%，HCl约5%，有机酸约2%.

1 酸雨形成的原因

1.1 社会原因

科学家们分析格陵兰冰盖中1000年以来的冰核成份，发现1800年以前，作为硫沉降标志的硫酸盐的含量基本上是较稳定的，从1800年开始，冰核中的硫酸盐含量明显增高，而近年来硫酸盐含量更有急剧上升的趋势.这说明酸雨主要是硫酸及硫酸盐随雨雪降到地面而形成的.其原因是随着工业的发展，人类大量燃烧含硫燃料如原煤、石油，造成空气中SO2含量逐渐升高.但是在酸雨形成过程中，不可忽视的是氮氧化物的作用，氮氧化物（可写为NOx）在空气中使SO2氧化为SO3，继而形成了硫酸和硫酸盐，这一过程可简单表示为：NO2+SO2= NO+SO3，2NO+O2=2NO2，反复循环的上述反应，使SO2不断被氧化为SO3[1].可见，在此反应中，NOx对SO2形成酸雨起了催化剂的作用，因此许多科学家认为，NOx是比SO2更为严重的大气污染物.而NOx的排放绝大部分来自于汽车、飞机等内燃机所排放的尾气.

1.2 自然原因

近来，科学家们发现，除了NOx、SO2是形成酸雨的主要有害物质外，空气中悬浮的颗粒物（如含Fe、Mn、Cu、Mg、V等）也是成酸反应的催化剂.此外，对臭氧的研究发现，臭氧（O3）与NOx相互作用，并得到阳光的促进，进一步促成了酸雨的生成.而碳氢化合物、臭氧、NOx在阳光作用下，是产生光化学雾的原因.因此在我国许多地区发布的环境或大气质量公报中，把SO2、NOx及O3均列为主要污染物[2].

2 影响酸雨形成的因素

2.1 大气颗粒物

在我国，不论在北方还是在南方，大气中颗粒物普遍处于较高的水平，对酸雨的形成起着不可忽视的作用.大气颗粒物的浓度和化学组成随各地的自然和社会条件而异，但一般而言，南方湿润多雨、植被良好、颗粒物浓度小，北方干燥少雨、土壤裸露、颗粒物浓度大.不仅如此，北方大气颗粒物中碱性和酸性物质浓度之比也明显高于南方.因此，对于同样的降水南方大气颗粒物对降水酸性的缓冲能力要小得多.如重庆市，其大气颗粒物具有很强的酸性，不但对低酸度降水无中和作用，相反的还能促进降水的进一步酸化.大气颗粒物由不同粒径的粒子所组成，不同大小粒子的来源和性质都不尽相同，所具有的缓冲能力当然也不一样.由于随着粒径的减小，SO42-与Ca2+含量的比值增大，所以小粒径粒子的pH和缓冲能力都低于大粒子[3].

2.2 地理环境与气象条件

地形、地貌、气象条件，如各种大气环流、天气系统、风向、风速等对大气污染物的沉降、扩散、输送都有着密切关系.盆地地形以及低压天气系统往往不利于污染物的扩散，加剧了污染物的聚集；高压系统控制下的天气，地形开阔，风速较大则易于污染物扩散.如我国四川盆地，多山，静风的频率达73%，大气层结稳定，不利于SO2的稀释扩散，在有降水过程时则会形成酸雨.气象条件对酸雨形成的影响具体表现在两个方面：在化学方面影响前体物的转化速率；在大气物理方面影响有关物质的扩散、输送和沉降.太阳光强和水蒸气浓度将促进SO2的转化，形成硫酸在局地沉降.太阳光强随纬度升高而降低，对我国来说，大气湿度也是由南向北递减.故当其它条件相同时，南方大气中SO2能较快地转化为硫酸，酸化当地大气环流[4].

2.3 土壤的性质

中国的土壤，北方偏碱性pH7～8，南方偏酸性pH5～6.空气中的颗粒物一半左右来自土壤，碱性土壤的氨挥发量大于酸性土壤.因此南方多酸雨在一定程度上也是由于南北方土壤性质差异所造成的.土壤中钙和钠的含量由南到北递增，但越过淮河秦岭则其含量迅速增加，两者的规律性完全相似.土壤的酸性是土壤中各种化学成份综合作用呈现的一种物化性质，它的等值线变化规律与土壤中碱性物质含量一致.而且酸雨区恰与土壤碱性物质低含量区、土壤的低pH值区重叠，这就表明土壤的酸碱性质是影响酸性降水形成的一个基本因素.

3 酸雨的危害

酸雨虽然人类难以用肉眼看到它降落到地面，人类也丝毫觉察不到它的影响和破坏，然而它对人们生活环境的腐蚀正悄然进行着.

酸性物质的干湿沉降危害环境.这种危害包括森林退化，湖泊酸化，鱼类死亡，水生生物种群减少，农田土壤酸化、贫脊，有毒重金属污染增强，粮食、蔬菜、瓜果大面积减产，使建筑物和桥梁损坏，文物面目皆非的同时，人类也受到了影响.

3.1 酸雨对森林的影响

酸雨被称为“天堂的眼泪”或“空中的死神”.酸雨可对森林植物产生很大危害.据统计，欧洲中部约有100万公顷的森林因酸雨的危害而枯萎死亡；意大利北部有9000多公顷的森林因酸雨而死亡.在我国重酸雨区四川盆地受酸雨危害的森林面积达28万公顷，占林地总面积的1/3；死亡1.5万公顷，占林地总面积的6%；贵州省受危害的森林面积达14万公顷.我国仅西南地区由于酸雨致使生产力下降，共减少木材630万立方米，相当于损失人民币30亿元.我国西部地区森林覆盖率只有东部的三分之一.

3.2 酸雨对湖泊、鱼类、生物种群的影响

1980年以来，加拿大有8500个湖泊酸化，美国至少有1200个湖泊酸化，成为“死湖”.酸雨和酸性尘粒可直接降入湖水内；也可降入河内再流入湖内；也可落到植被上，雨水冲刷形成径流，注入河湖；也可渗入土壤，进入地下水，流入湖内；最终导致湖泊酸化.

3.3 酸雨对人类的影响

人体耐酸能力高于耐碱能力，如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服，不带手套，手就会变得粗糙，皮革工人，经常接触碱液，也有类似情况；但皮肤角质层遇酸就好一些.可是，眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎，咳嗽不止，尚可诱发肺病，这是酸雨对人体健康的直接影响.另一方面，农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属，如汞、镉、铅等，再溶出，继而为粮食，蔬菜吸收和富集，人类摄取后，中毒，得病.这是酸雨对人体健康的间接影响.酸雨，尤其是酸雾会对人体健康造成严重危害，引起肺水肿、肺硬化甚至癌变.据调查，仅在1980年，英国和加拿大因酸雨污染而死亡的就有1500人，美国的酸雨计划环保局估计，自2010年起，美国因此每年要多花费500亿美元的医疗开支.

4 酸雨的防治

对于酸雨的防治，1995年8月通过的《中华人民共和国大气污染防治法》中明确规定，要在全国划定酸雨控制区和SO2污染控制区，以求在“双控区”内强化对酸雨和SO2的污染控制[5].防治酸雨的最根本措施是减少SO2和NOx的排放量，例如控制燃煤炉灶的数量；对燃煤、燃烧原油的锅炉进行改造，对燃烧尾气加以处理；对汽车尾气加以控制和处理；改进燃油汽车为燃烧甲醇或乙醇的汽车，或用天然气及电力作为汽车动力来源等等.北欧一些国家还对酸化的湖泊抛酒石灰以中和水中的酸度，也有一定效果.还可以通过改良植物品种，增强其抗酸能力等方式减少酸雨的危害.

5 结论

由于全球的环境与气侯都是相互影响的，因此环境保护问题日益受到各国人民的和政府的重视，国际社会多次磋商共同解决酸雨等污染环境的问题.经过人类不懈的努力，人们终会找到控制和防治酸雨的有效办法.

〔1〕北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学.无机化学下册.高等教育出版社,2003：156-159.

〔2〕李远哲.面对21世纪的挑战[J].化学通报,1998（7）：24-25.

〔3〕唐永銮.大气环境学[J].中山大学出版社,1998,8 (12)：56-58.

〔4〕方华书.二氧化碳与温室效应[J].福州师专学报, 2000（20）：6-9.

〔5〕刘天齐.环境保护概论[J].高等教育出版社,1987（6）：46-48.

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1673-260X（2010）05-0096-02