酸雨

酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水。pH值是表征酸碱度强弱的数值，pH值为7时是中性；大于7时表现为碱性，pH值越高碱性越强；反之，pH值小于7时表现为酸性，pH指越低，酸性越强。

　　酸雨是大气受污染的一种表现，因最早引起注意的是酸性的降雨，所以习惯上统称为酸雨。

　　纯净的雨雪在降落时，空气中的二氧化碳会溶入其中形成碳酸，因而具有一定的弱酸性。空气中的二氧化碳浓度一般约在316ppm左右，这时降水的pH值可达5.6。这是正常的现象，不是我们通常所说的酸雨。

　　我们所讲的酸雨是指由于人类活动的影响，使得pH值降低至5.6以下的酸性降水。随着近现代工业化的发展，这样的降水开始出现，并且逐年增多。它已经开始影响到人类赖以生存的环境，以及人类自己了。

　　古代的雨雪酸度没有记载，对大约180年前的格陵兰岛积冰的测定表明，那时降雪的pH值为6～7.6之间。

　　二十世纪50年代以前，世界上降水的pH值一般都大于5，少数工业区曾降酸雨。从60年代开始，随着工业的发展和矿物燃料消耗的增多，世界上一些工业发达地区(如北欧南部和北美东部)降水的pH值降到5以下，而且范围不断扩大，生态系统受到了明显的伤害。

　　1872年英国化学家史密斯在其《空气和降雨：化学气候学的开端》一书中首先使用了“酸雨”这一术语，指出降水的化学性质受到燃煤和有机物分解等因素的影响，也指出酸雨对植物和材料是有害的。

　　二十世纪50年代中期，美国水生生态学家戈勒姆进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间的关系，并指出降水酸度是矿物燃料燃烧和金属冶炼排出的二氧化硫造成的。但是，他们的工作都没有引起人们的注意。

　　二十世纪60年代间，瑞典土壤学家奥登首先对湖沼学、农学和大气化学的有关记录进行了综合性研究，发现酸性降水是欧洲的一种大范围现象，降水和地面水的酸度正在不断升高，含硫和含氮的污染物在欧洲可以迁移上千公里。

　　1972年瑞典政府向联合国人类环境会议提出一份报告：《穿越国界的大气污染：大气和降水中的磕对环境的影响》。从此更多的国家关注酸雨这一问题，研究的规模也在不断扩大。

　　1975年5月，在美国俄亥俄州立大学举行了第一次国际酸性降水和森林生态系统讨论会。1982年6月在瑞典斯德哥尔摩召开了国际环境酸化会议，酸雨已成为当前全球性环境污染的主要问题之一。

　　酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，以硫酸为主。硫酸和硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的，可以是当地排放的，也可以是从远处迁移来的。

　　煤和石油燃烧以及金属冶炼等工业活动会释放二氧化硫到空气中，通过气相或液相氧化反应生成硫酸。同时高温燃烧会使空气中的氮气和氧气生成一氧化氮，其在大气中与氧继续作用，大部分转化成为二氧化氮，遇水或水蒸气就会生成硝酸和亚硝酸。

　　由于人类活动和自然过程，还有许多气态或固体物质进入大气，对酸雨的形成也产生影响。大气颗粒物中的铁、铜、镁等是成酸反应的催化剂。大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢等又是使二氧化硫氧化的氧化剂；飞灰中的氧化钙、土壤中的碳酸钙、天然和人为来源的氨，以及其他碱性物质又会与酸反应，而使酸中和。

　　降水的酸度实际上就是降水中的主要阴阳离子的干衡。当大气中二氧化硫和一氧化氮的浓度较高时，降水中就会表现为酸性；如果降水中代表碱性物质的几个主要阳高子浓度也较高时，降水就不会有很高的酸度，甚至可能呈现碱性。在碱性土壤地区，或大气中颗粒物浓度高时，往往出现这种情况。相反，即使大气中二氧化硫和一氧化氮浓度不高，而碱性物质相对更少时，则降水仍然会有较高的酸度。工业区的高大烟囱可把二氧化硫扩散到很远的地方，因而很多山区和荒野地带也降酸雨。

　　硫和氮是植物生长不可或缺的营养元素，弱酸性降水可溶解地壳中的矿物质，供动、植物吸收。但如果酸度过高，例如pH值降到5以下，就可能使生态系统遭受损害。

　　在土壤盐基饱和度低的地区或土层薄的岩石地区，酸性雨水降落地面后得不到中和，就会使土壤、湖泊、河流酸化。

　　当湖水或河水的pH值降到5以下时，流域内的土壤和水体底泥中的金属(例如铝)就会被溶解进入水中，毒害鱼类，使其繁殖和发育受到严重影响。水体酸化还会导致水生生物的组成结构发生变化，耐酸的藻类、真菌增多，而有根植物、细菌和无脊椎动物减少，有机物的分解率降低。因此，酸化的湖泊、河流中鱼类减少。瑞典和挪威南部以及美国东北部许多湖泊都已成为无鱼的死湖。

　　例如美国东部阿迪朗达克山区，海拔700米以上的湖泊，目前半数以上湖水pH值在5以下，90%已无鱼。而在1929～1937年间，只有4%的湖泊的pH值在5以下，或者是无鱼的。现在瑞典18000多个大中型湖泊已经酸化，其中约4000个酸化严重，水生生物受到很大伤害。

　　酸雨还会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。

　　酸雨会伤害植物的新生芽叶，从而影响其发育生长；酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等，古建筑、雕塑像也会受到损坏；作为水源的湖泊和地下水酸化后，由于金属的溶出，就会对饮用者的健康产生有害影响。

　　控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和一氧化氮的人为排放量。另外瑞典等国试验在已酸化的土壤和水体中施加碱性的石灰，在短期内也曾取得较好的效果。