從天而降的無形刺客

●趙天 編

“天街小雨潤如酥，草色遙看近卻無。最是一年春好處，絕勝煙柳滿皇都?！迸呵娜欢粒痪o不慢趕走了寒冬，長期的冬旱在春雷的轟鳴中宣告結束，萬物迎來久違的甘霖。然而雨水在帶來綠油油和濕漉漉的同時，也可能是“酸溜溜”的。受自然現(xiàn)象以及人類活動的影響，酸雨這個從天而降的無形刺客不容小視，今天就跟隨小安一起來了解它吧！

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濕沉降。酸性沉降可分為“濕沉降”與“干沉降”兩大類，前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等以降水型態(tài)落到地面；后者則是指在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質。

酸雨是全球三大環(huán)境危害之一，20世紀70年代以后，我國出現(xiàn)大范圍酸雨，中國酸雨區(qū)是世界三大酸雨區(qū)之一，是東亞酸雨區(qū)的一部分。

世界著名的酸雨事件

北美死湖事件

20世紀30年代之后，美國東北部和加拿大東南部地區(qū)工業(yè)快速發(fā)展，與此同時，污染排放形勢也比較嚴峻，每年向大氣中排放的二氧化硫達到2500多萬噸。隨著二氧化硫排放量的增加，大氣環(huán)境酸化現(xiàn)象開始出現(xiàn)，造成嚴重的酸雨污染。

到了70年代，美國東北部和加拿大東南部的大量湖泊pH值僅在3.5左右，嚴重的區(qū)域pH值一度低到1.4左右（pH指數(shù)7為中性，數(shù)值超過7為堿性，數(shù)值低于7為酸性），當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞，經濟也受到嚴重影響。美國緬因州某參議員于1981年提交的《酸雨防止法案》聲稱，美國東部每年因酸雨污染損失達50億美元，以林業(yè)為主體經濟的緬因州每年損失就超過17億美元。加拿大則聲稱，1984年加拿大全國有1400多個湖泊和池塘由于酸雨污染導致大量魚類死亡，有年產值250億美元的木材業(yè)受到嚴重威脅。北美死湖事件發(fā)生后，酸雨污染不僅成為美國與加拿大的環(huán)境難題，還引起兩國外交爭端，甚至一度關系緊張。

1948年美國多諾拉煙霧酸雨事件

1948年10月26～30日，持續(xù)的霧天使多諾拉鎮(zhèn)看上去格外昏暗。氣候潮濕寒冷，天空陰云密布，在最低600米的大氣層內，風力十分微弱，大多數(shù)時間無風，大氣處于“熱穩(wěn)定”狀態(tài)，空氣流動性降低，出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象。地處山谷底部的多諾拉，比周圍地勢低約120米，幾天之內，逆溫覆蓋了整個山谷。同時，城市上空的“逆溫帽”在極少的時間里比300米還低。

與此同時，在無風狀態(tài)下，工廠的煙囪卻沒有停止排放，排出的煙霧被大量封閉在山谷內壁和逆溫頂部之間。隨著大氣中的煙霧越來越厚重，空氣中散發(fā)著刺鼻的二氧化硫氣味，令人作嘔。并且空氣能見度極低，除了煙囪之外，工廠都消失在煙霧中。隨之而來的是小鎮(zhèn)中約6000人突然發(fā)病，癥狀為眼部不適、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、頭痛、四肢乏倦、胸悶、嘔吐、腹瀉等。

1952年倫敦煙霧酸雨事件

1952年12月5日至9日，倫敦上空受反氣旋影響，大量工廠生產和居民燃煤取暖排出的廢氣難以擴散，積聚在城市上空。倫敦被濃厚的煙霧籠罩，交通癱瘓，行人小心翼翼地摸索前進。市民不僅生活被打亂，健康也受到嚴重侵害。許多市民出現(xiàn)胸悶、窒息等不適感，發(fā)病率和死亡率急劇增加。

直至12月9日，一股強勁而寒冷的西風吹散了籠罩在倫敦的煙霧，這場夢魘才算結束。

萬幸，隨著目前世界各國對環(huán)境保護的不斷重視，已經很少發(fā)生大面積的酸雨危害事件了，但也給人類敲響了警鐘，工業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護該如何平衡，發(fā)人深思！

酸雨是怎么形成的？

一般來說，硝酸根離子、硫酸根離子是酸雨中的主要致酸物質，而這些致酸物質主要是由氮氧化物和硫氧化物轉化而來的，主要來源于自然因素和人工活動。

自然因素

自然因素包括火山爆發(fā)、微生物作用及地形、地貌、氣象條件等。

1.海洋：海洋霧沫，會夾帶一些硫酸到空中。

2.生物：土壤中某些機體，如動物死尸和植物敗葉在細菌作用下可分解某些硫化物，繼而轉化為二氧化硫。

3.火山爆發(fā)：噴出大量的二氧化硫氣體。

4.森林火災：雷電和干熱引起的森林火災也是一種天然硫氧化物排放源，因為樹木也含有微量硫。

5.閃電：高空雨云閃電，有很強的能量，能使空氣中的氮氣和氧氣部分化合生成一氧化氮，繼而在對流層中被氧化為二氧化氮。氮氧化物即為一氧化氮和二氧化氮之和，與空氣中的水蒸氣反應生成硝酸。

6.細菌分解：即使是未施過肥的土壤也含有微量的硝酸鹽，土壤硝酸鹽在土壤細菌的幫助下可分解出一氧化氮、二氧化氮和氮氣等氣體。

7.地形、地貌、氣象條件，如各種大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)、風向、風速等對大氣污染物的沉降、擴散、輸送都與酸雨形成有著密切關系。盆地地形以及低壓天氣系統(tǒng)往往不利于污染物的擴散，加劇了污染物的聚集。大氣層結穩(wěn)定，不利于二氧化硫的稀釋擴散，在降水過程中會形成酸雨。氣象條件對酸雨形成的影響具體表現(xiàn)在兩個方面：在化學方面影響前體物（某些一次污染物能轉化成二次污染物，則前者為后者的前體物）的轉化速率，在大氣物理方面影響有關物質的擴散、輸送和沉降。

人工活動

人工活動主要是指人類通過各種行為向大氣中排放硫氧化物和氮氧化物，例如煤、石油、天然氣等化石燃料的燃燒，工業(yè)生產中的廢氣排放，汽車尾氣的排放等。

1.煤、石油和天然氣等化石燃料燃燒：煤中含有硫，燃燒過程中生成大量二氧化硫，此外煤燃燒過程中的高溫使空氣中的氮氣和氧氣化合為一氧化氮，繼而轉化為二氧化氮，形成酸雨。

2.工業(yè)過程，如金屬冶煉：某些有色金屬的礦石是硫化物，將銅硫化物、鉛硫化物、鋅硫化物礦石還原為金屬的過程中將逸出大量二氧化硫氣體，部分回收為硫酸，部分進入大氣。

3.石油煉制：石油煉制也能產生一定量的二氧化硫和二氧化氮，它們集中在某些工業(yè)城市中，比較容易得到控制。

4.交通運輸，汽車尾氣排放：在發(fā)動機內，活塞頻繁打出火花，會使氮氣變成二氧化氮。汽車停在十字路口，不熄火等待通過時，要比正常行車尾氣中的氮氧化物濃度要高。

酸雨的分類

酸雨中的陰離子主要是硝酸根離子和硫酸根離子，根據(jù)兩者在酸雨樣品中的濃度可以判定降水的主要影響因素是二氧化硫還是氮氧化物。二氧化硫主要是來自于礦物燃料（如煤）的燃燒，氮氧化物主要是來自于汽車尾氣等污染源。

通過硫酸根離子和硝酸根離子的濃度比值將酸雨的類型分為三類：

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。我國酸雨主要是硫酸型。

按照pH值，酸雨可被劃分為較弱酸雨、弱酸雨、強酸雨和特強酸雨。

按照酸雨頻率，可將酸雨頻率劃分為酸雨偶發(fā)、酸雨少發(fā)、酸雨多發(fā)、酸雨頻發(fā)和酸雨高發(fā)。

按照pH值空間分布，可將酸雨區(qū)劃分為較輕酸雨區(qū)、輕酸雨區(qū)、重酸雨區(qū)、特重酸雨區(qū)。

酸雨會造成哪些危害？

危害土壤和植物

酸雨會加速土壤礦物質營養(yǎng)元素的流失，改變土壤結構，導致土壤貧瘠化，影響植物正常發(fā)育。我國南方土壤本就多呈酸性，再經酸雨沖刷，加速了酸化過程；土壤中含有大量鋁的氫氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風化而釋放大量鋁離子，植物長期和過量的吸收鋁，會中毒，甚至死亡。

酸雨還能誘發(fā)植物病蟲害，使農作物大幅度減產，特別是小麥，在酸雨影響下，可減產13%至34%。

危害人類的健康

酸雨對人類最嚴重的影響就是導致呼吸方面問題，二氧化硫和二氧化氮會引起例如哮喘、干咳、頭痛等癥狀以及眼睛、鼻子、喉嚨的過敏?？墒箖和庖吖δ芟陆担匝恃?、支氣管哮喘發(fā)病率增加；可使老人眼部、呼吸道患病率增加。酸雨間接的影響就是溶解水中的有毒金屬，一旦被水果、蔬菜和動物的組織吸收后，人類吃下這些東西會對人類的健康產生嚴重影響。

腐蝕建筑物

酸雨能使非金屬建筑材料（混凝土、砂漿和灰砂磚）表面硬化，導致水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，使建筑強度降低，從而損壞建筑物，使建筑物的使用壽命下降，影響城市市容和景觀，同時可能增加建筑物倒塌的風險。

哪些地區(qū)會出現(xiàn)酸雨？

容易出現(xiàn)酸雨的地區(qū)被稱為酸雨區(qū)，但若是某地偶然收集到酸雨樣品，還不能算是酸雨區(qū)，因為一年可有數(shù)十場雨，某場雨可能是酸雨，某場雨可能不是酸雨，所以要看年均值。

目前我國定義酸雨區(qū)的科學標準尚在討論之中，但一般認為：

年均降水pH高于5.65，酸雨率是0%～20%，為非酸雨區(qū)；pH在5.30～5.60之間，酸雨率是10%～40%，為輕酸雨區(qū)；pH在5.00～5.30之間，酸雨率是30%～60%，為中度酸雨區(qū)；pH在4.70～5.00之間，酸雨率是50%～80%，為較重酸雨區(qū)；pH小于4.70，酸雨率是70%～100%，為重酸雨區(qū)。

這就是所謂的五級標準。例如，某年，北京、西寧、蘭州和烏魯木齊等市也收集到幾場酸雨，但年均pH值和酸雨率都在非酸雨區(qū)標準內，故為非酸雨區(qū)。我國酸雨區(qū)主要集中在西南、中南、華南、華東地區(qū)。

如何防治酸雨？

國際行動

世界上酸雨最嚴重的歐洲和北美許多國家在遭受多年的酸雨危害之后，終于都認識到，大氣無國界，防治酸雨是一個國際性的環(huán)境問題，不能依靠一個國家單獨解決，必須共同采取對策，減少硫氧化物和氮氧化物的排放量。

經過多次協(xié)商，1979年11月在日內瓦舉行的聯(lián)合國歐洲經濟委員會的環(huán)境部長會議上，通過了《控制長距離越境空氣污染公約》，并于1983年生效?！豆s》規(guī)定，到1993年底，締約國必須把二氧化硫排放量削減為1980年排放量的70%。歐洲和北美（包括美國和加拿大）等32個國家都在公約上簽了字。為了實現(xiàn)許諾，多數(shù)國家都已經采取了積極的對策，制訂了減少致酸物排放量的法規(guī)。例如，美國的《酸雨法》規(guī)定，密西西比河以東地區(qū)，二氧化硫排放量要由1983年的2000萬噸/年，經過10年減少到1000萬噸/年；加拿大二氧化硫排放量由1983年的470萬噸/年，到1994年減少到230萬噸/年，等等。

具體措施

世界上減少二氧化硫排放量的主要措施有：

1.發(fā)展原煤脫硫技術，可以除去燃煤中大約40%～60%的無機硫。

2.優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。

3.改進燃煤技術，減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液態(tài)化燃煤技術是受到各國歡迎的新技術之一。它主要是利用加進石灰石和白云石，與二氧化硫發(fā)生反應，生成硫酸鈣隨灰渣排出。

4.對煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進行煙氣脫硫。主要用石灰法，可以除去煙氣中85%～90%的二氧化硫氣體。不過，脫硫效果雖好但十分費錢。例如，在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置的費用，可達電廠總投資的25%之多。這也是治理酸雨所面臨的主要困難之一。

酸雨使雕塑面目全非

酸雨使樹木遭受滅頂之災

5.開發(fā)新能源，如太陽能、風能、核能、氫能、地熱能等。

6.生物防治：1993年在印度召開的“無害環(huán)境生物技術應用國際合作會議”上，專家們提出了利用生物技術預防、阻止和逆轉環(huán)境惡化，增強自然資源的持續(xù)發(fā)展和應用，保持環(huán)境完整性和生態(tài)平衡的措施?？茖W家已發(fā)現(xiàn)能脫去黃鐵礦中硫的微生物，以及氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫桿菌等。日本財團法人電力中央研究所最近開發(fā)出的利用微生物膠硫的新技術，可除去70%的無機硫，還可減少60%的粉塵。這種技術原理簡單，設備價廉，特別適合無力購買昂貴脫硫設備的發(fā)展中國家使用。生物技術脫硫符合“源頭治理”和“清潔生產”的原則，因而是一種極有發(fā)展前途的治理方法，越來越受到世界各國的重視。

7.作為普通人，我們也應做到：少開車，多乘坐公共交通工具出行；使用天然氣等較清潔能源，少用煤；下雨天出門，記得打好傘！