从天而降的无形刺客

●赵天 编

“天街小雨润如酥，草色遥看近却无。最是一年春好处，绝胜烟柳满皇都。”暖春悄然而至，不紧不慢赶走了寒冬，长期的冬旱在春雷的轰鸣中宣告结束，万物迎来久违的甘霖。然而雨水在带来绿油油和湿漉漉的同时，也可能是“酸溜溜”的。受自然现象以及人类活动的影响，酸雨这个从天而降的无形刺客不容小视，今天就跟随小安一起来了解它吧！

什么是酸雨？

酸雨，即pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水，指的是酸性沉降中的湿沉降。酸性沉降可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等以降水型态落到地面；后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质。

酸雨是全球三大环境危害之一，20世纪70年代以后，我国出现大范围酸雨，中国酸雨区是世界三大酸雨区之一，是东亚酸雨区的一部分。

世界著名的酸雨事件

北美死湖事件

20世纪30年代之后，美国东北部和加拿大东南部地区工业快速发展，与此同时，污染排放形势也比较严峻，每年向大气中排放的二氧化硫达到2500多万吨。随着二氧化硫排放量的增加，大气环境酸化现象开始出现，造成严重的酸雨污染。

到了70年代，美国东北部和加拿大东南部的大量湖泊pH值仅在3.5左右，严重的区域pH值一度低到1.4左右（pH指数7为中性，数值超过7为碱性，数值低于7为酸性），当地生态环境遭到严重破坏，经济也受到严重影响。美国缅因州某参议员于1981年提交的《酸雨防止法案》声称，美国东部每年因酸雨污染损失达50亿美元，以林业为主体经济的缅因州每年损失就超过17亿美元。加拿大则声称，1984年加拿大全国有1400多个湖泊和池塘由于酸雨污染导致大量鱼类死亡，有年产值250亿美元的木材业受到严重威胁。北美死湖事件发生后，酸雨污染不仅成为美国与加拿大的环境难题，还引起两国外交争端，甚至一度关系紧张。

1948年美国多诺拉烟雾酸雨事件

1948年10月26～30日，持续的雾天使多诺拉镇看上去格外昏暗。气候潮湿寒冷，天空阴云密布，在最低600米的大气层内，风力十分微弱，大多数时间无风，大气处于“热稳定”状态，空气流动性降低，出现逆温现象。地处山谷底部的多诺拉，比周围地势低约120米，几天之内，逆温覆盖了整个山谷。同时，城市上空的“逆温帽”在极少的时间里比300米还低。

与此同时，在无风状态下，工厂的烟囱却没有停止排放，排出的烟雾被大量封闭在山谷内壁和逆温顶部之间。随着大气中的烟雾越来越厚重，空气中散发着刺鼻的二氧化硫气味，令人作呕。并且空气能见度极低，除了烟囱之外，工厂都消失在烟雾中。随之而来的是小镇中约6000人突然发病，症状为眼部不适、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、四肢乏倦、胸闷、呕吐、腹泻等。

1952年伦敦烟雾酸雨事件

1952年12月5日至9日，伦敦上空受反气旋影响，大量工厂生产和居民燃煤取暖排出的废气难以扩散，积聚在城市上空。伦敦被浓厚的烟雾笼罩，交通瘫痪，行人小心翼翼地摸索前进。市民不仅生活被打乱，健康也受到严重侵害。许多市民出现胸闷、窒息等不适感，发病率和死亡率急剧增加。

直至12月9日，一股强劲而寒冷的西风吹散了笼罩在伦敦的烟雾，这场梦魇才算结束。

万幸，随着目前世界各国对环境保护的不断重视，已经很少发生大面积的酸雨危害事件了，但也给人类敲响了警钟，工业发展与环境保护该如何平衡，发人深思！

酸雨是怎么形成的？

一般来说，硝酸根离子、硫酸根离子是酸雨中的主要致酸物质，而这些致酸物质主要是由氮氧化物和硫氧化物转化而来的，主要来源于自然因素和人工活动。

自然因素

自然因素包括火山爆发、微生物作用及地形、地貌、气象条件等。

1.海洋：海洋雾沫，会夹带一些硫酸到空中。

2.生物：土壤中某些机体，如动物死尸和植物败叶在细菌作用下可分解某些硫化物，继而转化为二氧化硫。

3.火山爆发：喷出大量的二氧化硫气体。

4.森林火灾：雷电和干热引起的森林火灾也是一种天然硫氧化物排放源，因为树木也含有微量硫。

5.闪电：高空雨云闪电，有很强的能量，能使空气中的氮气和氧气部分化合生成一氧化氮，继而在对流层中被氧化为二氧化氮。氮氧化物即为一氧化氮和二氧化氮之和，与空气中的水蒸气反应生成硝酸。

6.细菌分解：即使是未施过肥的土壤也含有微量的硝酸盐，土壤硝酸盐在土壤细菌的帮助下可分解出一氧化氮、二氧化氮和氮气等气体。

7.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、输送都与酸雨形成有着密切关系。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。大气层结稳定，不利于二氧化硫的稀释扩散，在降水过程中会形成酸雨。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（某些一次污染物能转化成二次污染物，则前者为后者的前体物）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。

人工活动

人工活动主要是指人类通过各种行为向大气中排放硫氧化物和氮氧化物，例如煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧，工业生产中的废气排放，汽车尾气的排放等。

1.煤、石油和天然气等化石燃料燃烧：煤中含有硫，燃烧过程中生成大量二氧化硫，此外煤燃烧过程中的高温使空气中的氮气和氧气化合为一氧化氮，继而转化为二氧化氮，形成酸雨。

2.工业过程，如金属冶炼：某些有色金属的矿石是硫化物，将铜硫化物、铅硫化物、锌硫化物矿石还原为金属的过程中将逸出大量二氧化硫气体，部分回收为硫酸，部分进入大气。

3.石油炼制：石油炼制也能产生一定量的二氧化硫和二氧化氮，它们集中在某些工业城市中，比较容易得到控制。

4.交通运输，汽车尾气排放：在发动机内，活塞频繁打出火花，会使氮气变成二氧化氮。汽车停在十字路口，不熄火等待通过时，要比正常行车尾气中的氮氧化物浓度要高。

酸雨的分类

酸雨中的阴离子主要是硝酸根离子和硫酸根离子，根据两者在酸雨样品中的浓度可以判定降水的主要影响因素是二氧化硫还是氮氧化物。二氧化硫主要是来自于矿物燃料（如煤）的燃烧，氮氧化物主要是来自于汽车尾气等污染源。

通过硫酸根离子和硝酸根离子的浓度比值将酸雨的类型分为三类：

硫酸型或燃煤型：硫酸根/硝酸根>3；混合型：0.5<硫酸根/硝酸根<3；硝酸型或燃油型：硫酸根/硝酸根≤0.5。我国酸雨主要是硫酸型。

按照pH值，酸雨可被划分为较弱酸雨、弱酸雨、强酸雨和特强酸雨。

按照酸雨频率，可将酸雨频率划分为酸雨偶发、酸雨少发、酸雨多发、酸雨频发和酸雨高发。

按照pH值空间分布，可将酸雨区划分为较轻酸雨区、轻酸雨区、重酸雨区、特重酸雨区。

酸雨会造成哪些危害？

危害土壤和植物

酸雨会加速土壤矿物质营养元素的流失，改变土壤结构，导致土壤贫瘠化，影响植物正常发育。我国南方土壤本就多呈酸性，再经酸雨冲刷，加速了酸化过程；土壤中含有大量铝的氢氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子，植物长期和过量的吸收铝，会中毒，甚至死亡。

酸雨还能诱发植物病虫害，使农作物大幅度减产，特别是小麦，在酸雨影响下，可减产13%至34%。

危害人类的健康

酸雨对人类最严重的影响就是导致呼吸方面问题，二氧化硫和二氧化氮会引起例如哮喘、干咳、头痛等症状以及眼睛、鼻子、喉咙的过敏。可使儿童免疫功能下降，慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加；可使老人眼部、呼吸道患病率增加。酸雨间接的影响就是溶解水中的有毒金属，一旦被水果、蔬菜和动物的组织吸收后，人类吃下这些东西会对人类的健康产生严重影响。

腐蚀建筑物

酸雨能使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化，导致水泥溶解，出现空洞和裂缝，使建筑强度降低，从而损坏建筑物，使建筑物的使用寿命下降，影响城市市容和景观，同时可能增加建筑物倒塌的风险。

哪些地区会出现酸雨？

容易出现酸雨的地区被称为酸雨区，但若是某地偶然收集到酸雨样品，还不能算是酸雨区，因为一年可有数十场雨，某场雨可能是酸雨，某场雨可能不是酸雨，所以要看年均值。

目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中，但一般认为：

年均降水pH高于5.65，酸雨率是0%～20%，为非酸雨区；pH在5.30～5.60之间，酸雨率是10%～40%，为轻酸雨区；pH在5.00～5.30之间，酸雨率是30%～60%，为中度酸雨区；pH在4.70～5.00之间，酸雨率是50%～80%，为较重酸雨区；pH小于4.70，酸雨率是70%～100%，为重酸雨区。

这就是所谓的五级标准。例如，某年，北京、西宁、兰州和乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨，但年均pH值和酸雨率都在非酸雨区标准内，故为非酸雨区。我国酸雨区主要集中在西南、中南、华南、华东地区。

如何防治酸雨？

国际行动

世界上酸雨最严重的欧洲和北美许多国家在遭受多年的酸雨危害之后，终于都认识到，大气无国界，防治酸雨是一个国际性的环境问题，不能依靠一个国家单独解决，必须共同采取对策，减少硫氧化物和氮氧化物的排放量。

经过多次协商，1979年11月在日内瓦举行的联合国欧洲经济委员会的环境部长会议上，通过了《控制长距离越境空气污染公约》，并于1983年生效。《公约》规定，到1993年底，缔约国必须把二氧化硫排放量削减为1980年排放量的70%。欧洲和北美（包括美国和加拿大）等32个国家都在公约上签了字。为了实现许诺，多数国家都已经采取了积极的对策，制订了减少致酸物排放量的法规。例如，美国的《酸雨法》规定，密西西比河以东地区，二氧化硫排放量要由1983年的2000万吨/年，经过10年减少到1000万吨/年；加拿大二氧化硫排放量由1983年的470万吨/年，到1994年减少到230万吨/年，等等。

具体措施

世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有：

1.发展原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40%～60%的无机硫。

2.优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。

3.改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石，与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。

4.对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。主要用石灰法，可以除去烟气中85%～90%的二氧化硫气体。不过，脱硫效果虽好但十分费钱。例如，在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，可达电厂总投资的25%之多。这也是治理酸雨所面临的主要困难之一。

酸雨使雕塑面目全非

酸雨使树木遭受灭顶之灾

5.开发新能源，如太阳能、风能、核能、氢能、地热能等。

6.生物防治：1993年在印度召开的“无害环境生物技术应用国际合作会议”上，专家们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化，增强自然资源的持续发展和应用，保持环境完整性和生态平衡的措施。科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物，以及氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。日本财团法人电力中央研究所最近开发出的利用微生物胶硫的新技术，可除去70%的无机硫，还可减少60%的粉尘。这种技术原理简单，设备价廉，特别适合无力购买昂贵脱硫设备的发展中国家使用。生物技术脱硫符合“源头治理”和“清洁生产”的原则，因而是一种极有发展前途的治理方法，越来越受到世界各国的重视。

7.作为普通人，我们也应做到：少开车，多乘坐公共交通工具出行；使用天然气等较清洁能源，少用煤；下雨天出门，记得打好伞！