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地球的哭泣:好雨变硫酸

【摘要】:“好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。”酸雨,是目前人类遇到的全球性区域灾难之一。在酸雨区域内,湖泊酸化,渔业减产,森林衰退,土壤贫瘠,粮菜减产,建筑物腐蚀,文物面目皆非。酸雨问题目前已经成为备受人们关注的区域环境问题。我国南方大部分地区也已出现酸雨,特别是西南、华南和东南沿海,酸雨污染尤为严重。由“酸雨”发展到“毒雪”,如此严重的环境恶化趋势,值得人类反省!

“好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声。”雨水对万物的生存有着重要的作用,它滋润着大地,养育着生灵。但是,在全球许多地区,雨水酸性越来越大,造成了极大危害,人们形象地把它喻为“来自空中的死亡之神”。

酸雨腐蚀的森林

现代文明给人类带来进步,人类成了自然的主人;但享福过了头,自然又反过来惩罚人类,人类遇到了许多前所未见的麻烦。酸雨,是目前人类遇到的全球性区域灾难之一。

目前,全球有三大块酸雨地区:西欧,北美和东南亚。我国长江以南也存在连片的酸雨区域。在酸雨区域内,湖泊酸化,渔业减产,森林衰退,土壤贫瘠,粮菜减产,建筑物腐蚀,文物面目皆非。

酸雨问题目前已经成为备受人们关注的区域环境问题。“天不下雨人盼雨,天若下雨人怕雨。”整个欧洲、北美洲和亚洲都已处在酸雨的危害之中。北欧的斯堪的纳维亚半岛南部的瑞典、丹麦,东欧的波兰,中欧的德国以及北美的加拿大等国的酸雨pH值多为4~4.5。北美一些地区pH值为3~4的酸雨已司空见惯,美国15个州降雨的pH值在4.5以下。日本静冈县清水市雨水pH值曾达2.3,神奈川县川崎市曾达3.3。

我国南方大部分地区也已出现酸雨,特别是西南、华南和东南沿海,酸雨污染尤为严重。重庆、贵阳、长沙、柳州、厦门雨水的年平均pH值为4~4.5,许多地区都出现过pH值小于3.5的雨水。就连远离工业地带的“净土之地”峨眉山,近年来也受到酸雨光顾,主峰金顶(3078米)时常出现pH值小于4.5的酸雨。目前,全球的酸雨正在有增无减地发展,不断出现一些新生的酸雨区,印度、巴西、南非等国以及东南亚地区已经出现酸雨问题。

近代工业革命,从蒸汽机开始,锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器;而后火力电厂星罗棋布,燃煤数量日益猛增。遗憾的是,煤含杂质硫,约百分之一,在燃烧中将排放酸性气体(SO2);燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸性气体。它们在高空中被雨雪冲刷、溶解,雨成为了酸雨;这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水成分,发现它呈酸性,且农村雨水中含碳酸铵,酸性不大;郊区雨水含硫酸铵,略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨:化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。(www.chuimin.cn)

简单地说,酸雨就是酸性的雨。什么是酸?纯水是中性的,没有味道;柠檬水,橙汁有酸味,醋的酸味较大,它们都是弱酸;小苏打水有略涩的碱性,而苛性钠水就涩涩的,碱味较大,它们是碱。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关,而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关,然后建立了一个指标:氢离子浓度对数的负值,叫pH值。于是,纯水的pH值为7;酸性越大,pH值越低;碱性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的,pH值近于7;当它为大气中二氧化碳饱和时,略呈酸性,pH值为5.65。被大气中存在的酸性气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨;pH值小于5.65的雪叫酸雪;在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾,pH值小于5.65时叫酸雾。

20世纪90年代科学家又在冰雪世界的南极北极收集到了含有有毒农药成分的“毒雪”。“毒雪”形成与酸雨或酸雪形成过程极为相似:也是人类活动,使用人造的农药到田间,杀虫增产,但农药却进入了环境:也是通过大气远程传输;也是在高空中,污染物被雨雪冲刷;也是最终降落地面,危害人类。由“酸雨”发展到“毒雪”,如此严重的环境恶化趋势,值得人类反省!

大气中的硫和氮的氧化物有自然和人为两个来源。二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动,含盐的海水飞沫也增加了大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半,但由于自然循环过程,自然排放的硫基本上是平衡的。人为排放的硫大部分来自贮存在煤炭石油、天然气等化石燃料中的硫,在燃烧时以二氧化硫形态释放出来,其他一部分来自金属冶炼和硫酸生产过程。随着化石燃料消费量的不断增长,全世界人为排放的二氧化硫在不断增加,其排放源主要分布在北半球,产生了全部人为排放的二氧化硫的90%。天然和人为来源排放了几乎同样多的氮氧化物。天然来源主要包括闪电、林火、火山活动和土壤中的微生物过程,广泛分布在全球,对某一地区的浓度不发生什么影响。人为排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地区。机动车排放和电站燃烧化石燃料差不多占氮氧化物人为排放量的75%。

欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家。但近10多年来亚太地区经济的迅速增长和能源消费量的迅速增加,使这一地区的各个国家,特别是中国成为一个主要排放大国。

酸雨的危害主要表现在以下几个方面: