[科普中國]-酸性沉降

簡介

酸雨沉降可以分為干沉降與濕沉降兩種。不下雨時，大氣中酸性物質(zhì)可被植被吸附或重力沉降到地面叫干沉降；下雨時，高空雨滴吸收包含酸性物質(zhì)繼而降下時再沖刷酸性物質(zhì)降到地面叫濕沉降。

酸性環(huán)境形成原因pH值小于5。6的雨、雪或其他的酸性沉降物。純凈的雨水呈弱酸性，當排入大氣中的二氧化硫、氮的氧化物濃度增高時，使雨水的酸度增大，形成酸雨。這是一個復雜的大氣化學和大氣物理現(xiàn)象，是大氣受污染的表現(xiàn)，對人類健康和環(huán)境有很大的危害。

礦物燃料的燃燒礦物燃料的燃燒，將大量污染物(硫化物、氮化物)排放進入大氣，在氧化劑(過氧化氫、臭氧)、催化劑(鐵、銅、鎂、釩)作用下生成酸酐遇水形成酸，隨雨、雪等降水過程返回地面。酸雨降落地面后若得不到中和，就會使土壤、河湖酸化，森林、農(nóng)作物受害。水體被酸化會使水中有毒物質(zhì)(鋁、鉛、銅、鎘、汞)的溶解度增大，危害水生生物的生存。酸化水體中溶解的鋁進入食物鏈，被人食用會導致患老年性癡呆癥。土壤被酸化會使鹽基損失，營養(yǎng)貧化，活性鋁和某些重金屬的活性度提高導致農(nóng)作物生長受阻，產(chǎn)量降低。林地被酸化會使林木根系受害，導致森林落葉，甚至枯萎和死亡。不同的植物對酸雨危害的敏感性不一樣。酸雨對森林，特別是對針葉林的危害比對農(nóng)作物明顯，這是因為針葉林的樹冠攔截降水量多于闊葉林。蔬菜類作物受害大于大田作物，雙子葉植物大于單子葉植物，豆科作物大于禾本科作物，塊根類作物大于葉菜類作物。此外，酸雨對建筑物、金屬結(jié)構(gòu)、油漆、雕塑像等都有腐蝕作用。

工業(yè)排放隨著近代礦物燃料的燃燒迅速發(fā)展，酸雨已成為全球性的環(huán)境污染問題之一。從20世紀60年代開始，世界上一些地區(qū)(如北歐南部和北美東部)降水的pH值下降到5以下。據(jù)統(tǒng)計全世界每年二氧化硫的總排放量是0。75～1。0億噸，氮氧化物是0。5億噸。中國1982年對23個省市進行了酸雨調(diào)查，有20個省市發(fā)現(xiàn)了酸雨，主要集中在西南地區(qū)。重慶、貴陽受酸雨污染最重； 重慶曾降過pH值為3。6的酸雨，雨后全市范圍的水稻秧苗發(fā)黃。防治酸雨已成為急需解決的重大課題。2

酸性沉降種類濕沉降取決于酸雨中致酸堿性物質(zhì)濃度， 如果我們討論硫的 "濕沉降" ， 那么， 將取決于降水中的硫的濃度， 如此類推； 也取決于降雨量。通過2004年對位于我國東南沿海的九龍江流域及周邊共17個站點的實地觀測，運用GIS技術(shù)定量揭示了大氣氮濕沉降強度和時空分布特征，并利用氮穩(wěn)定同位素分析雨水硝態(tài)氮的主要來源。結(jié)果表明，①17個站點雨水總氮平均濃度為2.20±1.69）mg*L-1（以N計，下同），銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有機氮分別占39%、25%和36%；②雨水氮濃度隨降雨強度的增大呈降低趨勢，旱季濃度明顯大于雨季，降水對大氣具有清洗作用；③低δ15N值表明雨水硝態(tài)氮主要來源于汽車尾氣排放、化石燃料燃燒和化肥施用；④九龍江流域大氣氮濕沉降量平均9。9 kg*hm-2，春夏2季約占全年的91%，大氣氮濕沉降占沉降總量的66%，揭示了該地區(qū)1∶2的大氣氮干濕沉降結(jié)構(gòu)。大氣氮濕沉降時空差異與降雨量和氮的排放直接相關(guān)。3

干沉降除了取決于大氣中酸堿性物質(zhì)濃度， 如果我們討論硫的 "干沉降" ， 那么， 將取決于大氣中SO2的濃度和總懸浮顆粒物的濃度， 后者在空中已吸附了少量硫， 并以硫酸根的形式存在； 還取決于它們沉降到哪類地面上， 即土地利用格局。利用格局不同， 吸附和吸收酸性物質(zhì)能力不同。以湖南蔡家塘、貴州雷公山和重慶鐵山坪3個小流域長年大氣干沉降的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對三地大氣和氣溶膠的化學成分的分布特征進行了分析研究。結(jié)果表明:三地大氣干沉降中主要的酸性物質(zhì)均為SO2，SO42-，NO2；主要的堿性物質(zhì)均為NH4+，Ca2+，K+，NH3，SO2的干沉降跟當?shù)豐的來源有密切的關(guān)系，且具有季節(jié)性變化。三地的NH3+NH4+濃度均大于HNO3+NO3-濃度NO2，NH3的年平均濃度大小均為鐵山坪>蔡家塘>雷公山。蔡家塘、雷公山、鐵山坪銨態(tài)氮年平均濃度在氣相和固相中的比率均小于1，蔡家塘硝態(tài)氮年平均濃度在氣相和固相中的比率接近1；雷公山年硝態(tài)氮平均濃度在氣相和固相中的比率大于1；鐵山坪硝態(tài)氮年平均濃度在氣相和固相中的比率小于1。4

一般分為四類， 森林的SO2 的沉降能力最強， 約為 8毫米/ 秒； 林地， 約為5 毫米/ 秒； 莊稼地和草地， 約為4 毫米/ 秒； 水面， 居民區(qū)等， 約為2 毫米/ 秒。土壤的酸堿性也有一些影響， pH值大于7 的堿性土壤， 約為 8毫米/ 秒； pH值近于 4的酸性土壤， 約為4-6 毫米/ 秒。

酸雨危害城市和農(nóng)村， 誰的干沉降大， 誰的濕沉降大， 誰的干濕沉降總合大。中國城市， 特別是工業(yè)城市， SO2 排放量較大， 該城市地面測得的SO2 濃度也較高， 例如中國有24所城市SO2 年均濃度超過了0。100 毫克/ 立方米， 其中有10座城市在長江以南， 這些市皆處于酸雨區(qū)中； 但是長江以南廣大農(nóng)村地區(qū)， SO2年均濃度約為0。010 毫克/ 立方米， 甚至低于此值， 也屬于酸雨區(qū)。這是因為我們測得的SO2 濃度是地面濃度； 而決定酸雨的是高空雨云酸化的程度， 并且這種酸化了的雨云可以長距離傳輸； 決不能因為農(nóng)村沒有酸物質(zhì)排放而忽視了酸雨存在與危害。

由于鄉(xiāng)村面積遠遠大于城市面積， 因此城市的干沉降大于濕沉降； 鄉(xiāng)村濕沉降大于干沉降。若討論國土面積， 鄉(xiāng)村的干濕沉降的總和將遠大于城市的干濕沉降的總合；若討論單位面積， 城市的干濕沉降總和將遠大于鄉(xiāng)村干濕沉降之總合。

造成危害的事例酸性物質(zhì)的干濕沉降酸雨危害環(huán)境。這種危害包括森林退化，湖泊酸化，魚類死亡，水生生物種群減少，農(nóng)田土壤酸化、貧脊，有毒重金屬污染增強，糧食、蔬菜、瓜果大面積減產(chǎn)，使建筑物和橋梁損壞，文物面目皆非。酸性沉降物(酸雨和氣狀污染物質(zhì))對植物的影響，有直接影響和因酸性沉降物使土壤酸化后產(chǎn)生的間接影響。1。酸雨對植物的直接影響酸雨對植物的直接影響，在多數(shù)的實驗研究中，普遍采用硫酸調(diào)整 pH 的硫酸水和成分組成類似于實際降水的人工酸雨。

對土壤的影響酸性沉降物包括干、濕兩種沉降物，酸性濕沉降物一般系指pH