酸雨成因及防治

酸雨成因及防治山东科技大学摘要：随着工业的不断发展，大量烧煤的烟囱排放出的二氧化硫酸性气体或汽车排放出来的氮氧化物烟气上升到天上形成了酸雨。从人类面临的环境问题出发，阐述了酸雨的形成。酸雨对生态系统、人体健康、建筑材料等具有很大危害，从土壤性质、氨气、大气颗粒物和天气形式等自然因素方面探讨了酸雨现状的形成原因。最后结合当前酸雨的状况及特点，提出了可行的防治酸雨的具体措施。关键词：酸雨形成危害防治措施1.酸雨的定义酸雨正式的名称是为酸性沉降，它可分为“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、雾或雹等降水型态而落到地面者，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而言。2.酸雨的成因酸雨对陆地生态系统和材料的危害及影响己成为举世瞩目的重大环境问题。在没有大气污染物存在的情况下，降水酸度主要由大气中的二氧化碳所形成的碳酸组成，其pH值在5.6～6.0之间。因此，一般地将pH值5.6的降水称为酸雨[1]。其成因是一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中含有多种有机酸和无机酸。绝大部分是硫酸和硝酸，工业生产、民用生活燃烧煤发排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”。发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；含酸雨滴在下降过程不断合并吸附，冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。大量的环境监测资料表明，由于大气层中的酸性物质增加，地球大部分地区上空的云水正在变酸，如不加控制，酸雨区的面积将继续扩大，给人类带来的危害也将越来越大。到底酸雨有那些危害呢？3.酸雨的危害3.1对水生生态系统的影响酸雨可造成江、河、湖、泊等水体的酸化，致使生态系统的结构与功能系统发生紊乱。当水体的pH值降到5.0以下时，鱼的繁殖和发育就会受到严重影响[2]。水体酸化还会导致水生物的组成结构发生变化，耐酸的藻类、真菌增多，有根植物、细菌和浮游动物减少，有机物的分解率则会降低。而流域土壤和水体底泥中的金属（例如铝）则可被溶解进入水体中而毒害鱼类[3]。虽然在我国还没有发现酸雨造成水体酸化或鱼类死亡等事件的明显危害，但在全球酸雨危害最为严重的北欧、北美等地区，有相当一部分湖泊已遭到不同程度的酸化，造成鱼虾死亡，生态系统破坏[4]。例如，挪威南部5000个湖泊中有近2000个鱼虾绝迹。加拿大的安大略省已有4000多个湖泊变成酸性，鳟鱼和鲈鱼已不能生存[5]。3.2对陆生生态系统的影响酸雨可使土壤的物理化学性质发生变化，加速土壤矿物如Si、Mg的风化和释放，使植物营养元素特别是K、Na、Ca、Mg等产生淋失[6,7]，降低了土壤的阳离子交换量和盐基饱和度，从而导致植物的营养不良。酸雨还可以使土壤中的有毒有害元素活化，特别是富铝化土壤，在酸雨作用下会释放出大量的活性铝，造成植物铝中毒[8]。受酸雨的影响，土壤中微生物总量明显减少，其中细菌数量减少最显著，而真菌数量则明显增加。特别是固氮菌、芽孢杆菌等参与土壤氮素转化和循环的微生物减少，使硝化作用和固氮作用强度下降，其中固氮作用强度降低80％，氨化作用强度减弱30％～50％，从而使土壤中氮元素的转化与平衡遭到一定的破坏[9]。酸雨对森林产生的危害最大，其对树木的伤害首先反映在叶片上，树木不同器官的受害程度为根叶茎。1950～1965年酸雨使瑞典森林生产率下降2％～7％，1983年原联邦德国有34％的森林受酸雨之害，据估计美国每年由酸雨和大气污染造成的生态损失达几十亿美元。而我国根据“七五”和“八五”的部分研究成果估算，仅酸雨污染较为严重的江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州等11个省(自治区)，因酸沉降引起的森林木材蓄积量减少所造成的直接经济损失每年就高达44亿元人民币，而木材经济损失与森林生态效益经济损失比例为l：8[10,12]。3.3酸雨对人体健康的影响和危害酸雨污染对人类最重要的副作用就是呼吸方面的问题。二氧化硫和二氧化氮的析出物质会引起呼吸疾病，例如哮喘、干咳、头痛和眼睛、鼻子、喉咙的过敏。对人类而言，酸雨的一个间接影响就是溶解在水中的有毒金属被水果、蔬菜和动物的组织吸收。虽然这些有毒金属不直接影响这些动植物，但是人们吃下它们后却会产生严重后果。例如：累积在动物器官和组织中的汞与脑损伤和神经混乱有联系；同样，积聚在动物器官的另一种金属铝与肾脏的问题有关，近年来被怀疑与老年痴呆症有关。“天昏昏兮人郁郁”，此句古诗是形容阴雨连绵的日子里，天昏昏沉沉，人也打不起精神。如果是酸雨，除了气压低、湿度大以外，再加上酸性物质引起的皮肤瘙痒、眼角膜红肿、气管哮喘，人就不只是昏昏沉沉，而是昼夜难熬了，人类的许多疾病多由精神引起，长期精神郁闷，必将导致疾病缠身。3.4酸雨对建构筑物和材料的危害酸性粒子也会沉积在建筑物和文物古迹上造成侵蚀，石灰岩和大理石跟酸接触会转变成一种粉碎性物质，称为石膏。例如，重庆的大理石，俗称汉白玉，经酸雨淋湿，完全失色，失去光泽；已经进入《世界遗产名录》的著名印度泰姬陵，由于大气污染和酸雨的腐蚀，大理石失去光泽，乳白色逐渐泛黄，有的变成了锈色。酸雨还能加速金属腐蚀，使金属出现空洞和裂缝，强度降低。在酸雨现象严重的重庆地区，其暴露的金属器具使用寿命较其它酸雨较轻的城市要低一倍。酸雨还能使文物面目皆非。著名的杭州灵隐寺的“摩崖石刻”近年来受酸雨侵蚀，佛像眼睛、鼻子、耳朵等面目皆非，修补后，古迹不“古”了。近年来，许多石碑表面因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象，具有珍贵历史价值的石碑已变得面目皆非。4.酸雨的防治针对以上情况，我们知道，防治酸雨的最根本的途径是减少人为的硫氧化物和氮氧化物的排放。大气无国界，防治酸雨是一个国际性的环境问题，不能依靠某个国家单独解决，必须共同采取对策，减少硫氧化物和氮氧化物的排放量。目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有：1．原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40％一60％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．改进燃烧煤技术，减少燃烧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，它主要利用加石灰石和白云石与二氧化硫反应，生成硫酸钙随灰渣排出。4．煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫，目前主要用石灰法可除去烟气中85％一90％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,Is发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达到电厂总投资的25％之多，这也是治理酸雨的困难之一[11]。目前我国对酸雨采取的防治措施主要有：1．制定严格的污染物排放标准和能源消耗等，限制二氧化硫、氮氧化物等的排放，从根本上控制酸雨。2．煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。3．区域集中供暖、供热。4．提倡节约能源，降低能耗。5．改良发动机和使用催化剂以减少氮氧化物的排放量。6．转换能源结构，用清洁的水力、风力、太阳能等代替火力发电[13]。总之，随着国民经济的迅速发展，城市化程度的提高，酸雨问题已经引起世界各国的高度重视。为了控制酸雨的污染，保护和改善人类生活的环境质量，必须采取有效的对策，包括研究对致酸物质的治理技术、改革旧的工艺以控制酸性物质的排放，制定合理的排放标准，提出综合防治措施，以求做到经济合理发展和保护大气环境相协调，使人类拥有一个安逸、优美的生活空间。参考文献[1]SmithWH.Airpollutionandforests-Interactionsbetweenaircontaminantsandforestecosystems[M].NewYork:Springer-Verlag,1981:178-191.[2]IkutaK,SuzukiY,KitamuraS.EffectsoflowpHontherepro-ductivebehaviorofsalmonidfishes[J].Fishphysiologyandbio-chemistry,2003(28):407-410.[3]匡凤娣.酸雨[J].北京水利,1997,(4):60.[4]SandoyS,LangakerRM.AtlanticsalmonandacidificationinsouthernNorway:adisasterinthe20thCentury,butahopefortheFuture?[J].Water,Air,andSoilpollution,2001,(130):343-348.[5]杨本宏.我国酸雨危害现状及防治对策[J].合肥联合大学学报,2000,6(2):102-106.[6]BarbaraWalna,JeizySiepak,StanislawDizymala.SoildegradationinWielkopolskiNationalPark(Poland)asanEfectofAcidRainSimulation[J].Water,AirandSoilPollution,2001(130):1727-1732.[7]高太忠,戚鹏,张杨,等.酸雨对土壤营养元素迁移转化的影响[J].生态环境,2004,13(1):23-26.[8]杨学春,朱亚,萍.酸沉降对土壤化学性质的影响[J].四川环境,1995,14(1):6-9.[9]花日茂,李湘琼.我国酸雨的砑究进展(综述)[J].安徽农业大学学报,1998,25(2):206-210.[10]陈复,柴发合.我国酸沉降控制策略[J].环境科学研究,1997,10(1):27-31.[11]沈景文.我国酸雨灾害及其成因分析[J].灾害学,1988,3(3):55-57.[12]尹道声,译.是酸雨杀死了恐龙吗?[J].灾害学,1988,3(2):8.[13]贺灵.浅析酸雨的形成及其社会危害性[J].濮阳职业技术学院学报.2008,4.