酸雨

酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的大氣降水。pH值是表征酸堿度強弱的數值，pH值為7時是中性；大于7時表現為堿性，pH值越高堿性越強；反之，pH值小于7時表現為酸性，pH指越低，酸性越強。

　　酸雨是大氣受污染的一種表現，因最早引起注意的是酸性的降雨，所以習慣上統稱為酸雨。

　　純凈的雨雪在降落時，空氣中的二氧化碳會溶入其中形成碳酸，因而具有一定的弱酸性。空氣中的二氧化碳濃度一般約在316ppm左右，這時降水的pH值可達5.6。這是正常的現象，不是我們通常所說的酸雨。

　　我們所講的酸雨是指由于人類活動的影響，使得pH值降低至5.6以下的酸性降水。隨著近現代工業化的發展，這樣的降水開始出現，并且逐年增多。它已經開始影響到人類賴以生存的環境，以及人類自己了。

　　古代的雨雪酸度沒有記載，對大約180年前的格陵蘭島積冰的測定表明，那時降雪的pH值為6～7.6之間。

　　二十世紀50年代以前，世界上降水的pH值一般都大于5，少數工業區曾降酸雨。從60年代開始，隨著工業的發展和礦物燃料消耗的增多，世界上一些工業發達地區(如北歐南部和北美東部)降水的pH值降到5以下，而且范圍不斷擴大，生態系統受到了明顯的傷害。

　　1872年英國化學家史密斯在其《空氣和降雨：化學氣候學的開端》一書中首先使用了“酸雨”這一術語，指出降水的化學性質受到燃煤和有機物分解等因素的影響，也指出酸雨對植物和材料是有害的。

　　二十世紀50年代中期，美國水生生態學家戈勒姆進行了一系列研究工作，揭示了降水的酸度同湖水和土壤酸度之間的關系，并指出降水酸度是礦物燃料燃燒和金屬冶煉排出的二氧化硫造成的。但是，他們的工作都沒有引起人們的注意。

　　二十世紀60年代間，瑞典土壤學家奧登首先對湖沼學、農學和大氣化學的有關記錄進行了綜合性研究，發現酸性降水是歐洲的一種大范圍現象，降水和地面水的酸度正在不斷升高，含硫和含氮的污染物在歐洲可以遷移上千公里。

　　1972年瑞典政府向聯合國人類環境會議提出一份報告：《穿越國界的大氣污染：大氣和降水中的磕對環境的影響》。從此更多的國家關注酸雨這一問題，研究的規模也在不斷擴大。

　　1975年5月，在美國俄亥俄州立大學舉行了第一次國際酸性降水和森林生態系統討論會。1982年6月在瑞典斯德哥爾摩召開了國際環境酸化會議，酸雨已成為當前全球性環境污染的主要問題之一。

　　酸雨的形成是一種復雜的大氣化學和大氣物理現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸，絕大部分是硫酸和硝酸，以硫酸為主。硫酸和硝酸是由人為排放的二氧化硫和氮氧化物轉化而成的，可以是當地排放的，也可以是從遠處遷移來的。

　　煤和石油燃燒以及金屬冶煉等工業活動會釋放二氧化硫到空氣中，通過氣相或液相氧化反應生成硫酸。同時高溫燃燒會使空氣中的氮氣和氧氣生成一氧化氮，其在大氣中與氧繼續作用，大部分轉化成為二氧化氮，遇水或水蒸氣就會生成硝酸和亞硝酸。

　　由于人類活動和自然過程，還有許多氣態或固體物質進入大氣，對酸雨的形成也產生影響。大氣顆粒物中的鐵、銅、鎂等是成酸反應的催化劑。大氣光化學反應生成的臭氧和過氧化氫等又是使二氧化硫氧化的氧化劑；飛灰中的氧化鈣、土壤中的碳酸鈣、天然和人為來源的氨，以及其他堿性物質又會與酸反應，而使酸中和。

　　降水的酸度實際上就是降水中的主要陰陽離子的干衡。當大氣中二氧化硫和一氧化氮的濃度較高時，降水中就會表現為酸性；如果降水中代表堿性物質的幾個主要陽高子濃度也較高時，降水就不會有很高的酸度，甚至可能呈現堿性。在堿性土壤地區，或大氣中顆粒物濃度高時，往往出現這種情況。相反，即使大氣中二氧化硫和一氧化氮濃度不高，而堿性物質相對更少時，則降水仍然會有較高的酸度。工業區的高大煙囪可把二氧化硫擴散到很遠的地方，因而很多山區和荒野地帶也降酸雨。

　　硫和氮是植物生長不可或缺的營養元素，弱酸性降水可溶解地殼中的礦物質，供動、植物吸收。但如果酸度過高，例如pH值降到5以下，就可能使生態系統遭受損害。

　　在土壤鹽基飽和度低的地區或土層薄的巖石地區，酸性雨水降落地面后得不到中和，就會使土壤、湖泊、河流酸化。

　　當湖水或河水的pH值降到5以下時，流域內的土壤和水體底泥中的金屬(例如鋁)就會被溶解進入水中，毒害魚類，使其繁殖和發育受到嚴重影響。水體酸化還會導致水生生物的組成結構發生變化，耐酸的藻類、真菌增多，而有根植物、細菌和無脊椎動物減少，有機物的分解率降低。因此，酸化的湖泊、河流中魚類減少。瑞典和挪威南部以及美國東北部許多湖泊都已成為無魚的死湖。

　　例如美國東部阿迪朗達克山區，海拔700米以上的湖泊，目前半數以上湖水pH值在5以下，90%已無魚。而在1929～1937年間，只有4%的湖泊的pH值在5以下，或者是無魚的。現在瑞典18000多個大中型湖泊已經酸化，其中約4000個酸化嚴重，水生生物受到很大傷害。

　　酸雨還會抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗與土壤粒子結合的鈣、鎂、鉀等營養元素，使土壤貧瘠化。

　　酸雨會傷害植物的新生芽葉，從而影響其發育生長；酸雨腐蝕建筑材料、金屬結構、油漆等，古建筑、雕塑像也會受到損壞；作為水源的湖泊和地下水酸化后，由于金屬的溶出，就會對飲用者的健康產生有害影響。

　　控制酸雨的根本措施是減少二氧化硫和一氧化氮的人為排放量。另外瑞典等國試驗在已酸化的土壤和水體中施加堿性的石灰，在短期內也曾取得較好的效果。