酸雨概述

我国酸雨污染研究概述

摘要：近年来，随着社会经济的发展，工业发展速度加快，我国的酸雨现象逐年加重，中国酸雨区已成为继欧洲和北美之后的世界三大酸雨区之一。本文通过文献查阅并结合部分教材综合论述了酸雨的形成、影响因素、危害及控制措施。

关键字：酸雨；影响因素；危害；防治措施

1、前言

英国化学家SMITHRA在英格兰调查了酸沉降现象，并在1872 年出版的《空气和雨: 化学气象学的开端》一书中叙述了世界工业发展先驱城市———曼彻斯特市郊区降水中含有高浓度SO₄²⁻，首次提出酸雨概念，但当时并未引起足够的重视。 1972年瑞典政府把酸雨作为一个国际性的环境问题向人类环境会议提交了报告。1975年第一次国际性酸雨和森林生态系统讨论会在美国举行，该会议讨论了酸雨对地表、土壤、森林和植被的严重危害，自此酸雨问题受到了普遍重视。到20 世纪40年代酸雨引起了各国学者的普遍关注并开展了研究，我国则自20世纪70年代起开始研究酸雨污染[1]。

2、酸雨的形成及其影响因素

2.1 酸雨的形成：

酸雨是指pH 值<5.6的大气降水，是由于人类活动排放的大量酸性物质，主要是含硫化合物（SO₂）和含氮化合物（NOₓ），两者在大气中经过均相氧化和非均相氧化转变为H₂SO₄和HNO₃，并溶于雨水降落到地面所形成的。

图表1

2.2影响酸雨形成的因素：

（1）酸性物质的排放及其转化条件：硫氧化物和氮氧化物及它们的盐类，是形成酸雨的主要酸性物质，降水酸度的时空分布与大气中的SO₂、NOₓ和降水中的

SO₄²⁻、NO₃⁻浓度的时空分布存在着一定的相关性。

（2）大气中的氨：降水的pH值决定于硫酸、硝酸与NH₃以及碱性尘粒的相互关系。NH₃是大气中委员的气态碱，由于它易溶于水，能与酸性气溶胶或雨水中的酸起中和作用，从而可降低雨水的酸度[2]。

（3）大气颗粒物和降尘浓度的影响：大气中的颗粒物和降尘在云水降落过程中被吸附、冲刷，起到缓冲作用，中和降水的酸度。大气中颗粒物的组成很复杂，主要来源于土地飞起的扬尘，其化学组成与土壤组成基本相同，酸碱度取决于土壤的性质。除土壤粒子外，还有矿物燃料燃烧形成的飞灰等。它们的酸碱性都会对酸雨有一定的影响。

（4）气象条件的影响：气象条件对酸雨形成的影响主要表现在2个方面，在化学方面，影响前体物的转化率；在大气物理方面，影响有关物质的扩散、输送和沉降哺]。太阳光强和水蒸气浓度将促进SO：的转化，形成硫酸在局地沉降，通过降雨形成酸雨。太阳光强度随纬度升高而降低，对我国来说，大气湿度也是自南向北逐渐减少。因此，在其他条件相同时，南方大气中的SO：能较快地转化为硫酸，从而形成酸雨[3]。

3、我国酸雨的空间分布特征及化学特征

我国降水酸度分布存在明显的区域性差异，降水酸度年均pH<5．6的地区主要分布在长江以南，并由北向南逐渐加重，西南地区最为严重。在四川、贵州和广西的一些地方，降水年平均pH<5．0，是目前我国酸雨污染最严重的地区。近年来东南沿海地区酸雨污染趋于严重，以南京、上海、杭州、福州和厦门为代表的地区也逐渐成为我国的主要酸雨区。同时华北的京津、东北的一些地区也开始频繁出现酸性降水。

酸雨的化学特性可通过测定降水中的阳离子（包括NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、H⁺），阴离子（包括SO₄²⁻、NO₃⁻、Cl⁻、HCO₃⁻），pH值和电导率来反应。酸雨中含硫酸、硝酸、盐酸三种强酸，它们在水中可完全电离，所以对降水的酸度贡献很大。酸雨中还有一定量弱酸，常见的有碳酸（H₂CO₃）、有机酸、亚硫酸、氟酸等，由于这些酸在pH<5。0时几乎不电离，所以它们对严重的酸雨影响很小。酸雨中还有以NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺为代表的碱性物质，在降水中对酸起中和作用。在酸性土壤区(红块、黄壤和灰化土等)降水中Ca²⁺含量低，而在内陆碱性土壤区(黑钙土、栗钙土和荒漠土) Ca²⁺含量很高，NH₄⁺是大气中唯一的气态碱，对酸雨的缓解有着重要的作用。雨水的酸度是雨水中酸性物质与碱性物质综合作用的结果。且我国与其他国家的酸雨特性也不尽相同。

图表2

从表中可看出，在中国南方和北方SO₄²⁻与NO₃⁻的比值分别为4。58和7。93。即中国酸雨为硫酸型的。德国和日本的比值也大于3，也以硫酸为主。但在美国和瑞典，其比值在0。6---2。3之间，特别在美国降水中．硫酸根和硝酸根的浓度相差不多，说明那里的酸雨中硫酸和硝酸起着同等的重要作用。在我国一些大城市地区，由于汽车量的日益增加，雨水中的硝酸成份也显著增加。

在降水的阳离子中，中国以钙(Ca²⁺)离子为最多，约占整个阳离子总浓度的40％---50％，其次是氨(NH₄⁺)，约占20％---35％。。氨在阳离子中占的比例在20％左右。在美国、瑞典降水内最多的阳离子是氢(H⁺)，约占40％---70％。而在中国．由于盐基离子浓度很大，氢离子在阳离子总量中占的比例很小。日本受海洋的影响很大，降水中的氯和钠离子浓度很高，分别占阴、阳离子总浓度的57％和44％。

4、酸雨对生态环境的影响和危害

一、酸雨对农作物的影响和危害：酸雨通过两种途径影响农作物：一种是直

接接触植物的营养器官和繁殖器官，影响其同化能力和生产力、另外，酸雨可干扰农作物的生理代谢，造成生理伤害；另一种是逐渐影响土壤，改变其物理、化学和生物学性质，经过较长的时期使土壤肥力降低，从而间接影响农作物的生长和生产力。

二、酸雨对植被的影响和危害:酸雨对植物的危害主要有两种：一种是由上而

下直接伤害树木：它腐蚀蜡质层，破坏叶表皮组织，干扰气体和水分的正常交换和代谢。特别是淋失叶子中的钙、镁、钾等营养元素，使养分缺乏，导致树木光合作用降低，生长减慢。另一种是由下而上的间接影响：酸沉降加速了土壤酸化过程，淋失掉土壤中的钾、钙、镁元素，使树木生长必须的营养物亏缺，削弱其生长。土壤酸化更严重的后果是使铝活化游离出来，，铝在土壤中的富集，毒害树木的根系生长，特别是细根，使其不能正常吸收养分水分，导致树木生长衰弱，当气候干旱时，毒害更加严重，以致树木死亡。

三、酸雨对土壤的影响和危害：长期酸雨会造成土壤中植物营养元素大量流

失，使植物营养不足，影响植物生长，导致衰退或引起抗病虫害能力降低。

酸雨还可加速土壤矿物质风化。

四、酸雨对建筑材料的影响和危害：户外用的建筑涂料受酸雨侵蚀后，易造

成涂膜局部性破坏。酸雨对涂料的腐蚀是酸雨中H⁺、SO₄²⁻协同侵蚀作用的结果，主要是H⁺、的溶解腐蚀和SO₄²⁻的膨胀腐蚀，导致材料体积膨胀，质量降低，发生粉化、脱落、起泡等现象。酸雨对建筑物还有多方面的危害:腐蚀建筑外墙的外露构件油漆、石材以及外墙的砂浆和灰砂砖，使混凝土碳