[科普中国]-环境酸化

简介

环境酸化是大气遭受人为污染形成的酸性降水落到地表后所造成的土壤和水体酸化及环境功能衰退的现象。是全球性的环境污染问题之一。包括大气、土壤、水体的酸化，是人类活动的产物。环境酸化首先是大气环境的酸化，即大气中含有大量的人类排放的酸性气体。酸性气体随降雨、降雪或直接落入水体和土壤中可能造成土壤和水环境的酸化。环境酸化对人类生活极其赖以生存的生态环境具有严重的影响，而且酸化污染是区域污染，尤其是土壤和水体的酸化是酸沉降的长期影响结果。难于治理，目前是最引人注目的世界环境问题，也是我国重大的环境问题之一。1

大气环境的酸化大气环境的酸化表现在酸沉降现象的发生。酸沉降现象早在100多年前就被注意到，1852年英国化学家R. Smith提出空气中存在酸性物质并于1872年提出酸雨这一术语。酸沉降是描述从大气向地表输入各种酸性物质的过程，包括酸性湿沉降和酸性干沉降。当降雨、降雪等具有酸性时称为酸性湿沉降。直接为地表包括植被等所接受的酸性物质称为酸性干沉降。酸雨是指PH低于5.6的天然降水，在学术上通常将低于背景PH值的降水称为酸雨，酸雨也是酸性湿沉降物的总称，是人类社会工业化的产物，造成酸雨的酸性气体主要是二氧化硫和氮氧化物。同自然排放的这些酸性气体相比，就总量而言，人类活动的排放占据相当一部分，有资料估计占排放量的2/3，最重要的是人类排放酸性气体的不均匀性，使得局部地区尤其是城市地区产生了严重酸雨污染。1

土壤酸化虽然在天然状态下，部分地区的土壤也呈现酸化，具有与之相适应的生态系统，但酸沉降将使其酸度更高。酸沉降的长期影响必须引起土壤酸碱特性的改变，致使土壤PH值、阳离子交换容量和盐基饱和度的降低，这已经是环境酸化研究者的共识。酸沉降消耗土壤中的阳离子使土壤逐渐酸化，而基岩的风化又不断地向土壤输送阳离子，同时土壤的反硝化、硫酸盐的还原使土壤碱性增强，硝化、阳离子被植被吸收可使土壤变酸。土壤作为酸沉降的直接受体，它的酸碱特点是酸沉降、土壤物理、化学及生物过程的综合作用结果。一般 来说，土壤本身对酸沉降具有较大的缓冲作用。土壤是人类赖以生存的基础，逐渐变酸的土壤可以改变动植物已经适应的生存条件，从而影响农业生产、森林生长等。土壤酸化还可以影响营养元素的地球化学循环，造成有毒有害元素的活化等。同时大部分酸沉降首先降落到土壤上，然后经径流汇入江河和湖泊等水体，所以土壤也是该地区水体是否易于酸化的重要影响因子。1

水体酸化酸沉降的最终归宿是江河和湖泊等水体。水体酸化是酸沉降长期影响的必然结果，酸化水体的恢复也必然是一个漫长的过程，最早发现的水体酸化现象是20世纪50年代初英国谢尔菲德地区的沼泽地表水体酸化现象。酸化水体已经在加拿大、美国东部和瑞典、挪威和中国西南地区也出现了酸化水体。淡水是人类和动植物生存的必需的、有限的资源。水体酸化增高金属的迁移率。水体中高含量的铅可以损伤鱼鳃，引起鱼的大量死亡。高含量的镉对鱼骨架造成损害，妨害硅藻的生长，镉还可以通过食物链富集而危害食物链上层的有机体。地下水酸化可以造成土壤和输水管道系统的金属溶出。1

对生态系统的影响环境的酸化对生态系统中Ca的平衡造成巨大影响。在海洋生态系统中表现为，随着Ph下降海水中CaCO32-浓度降低，富Ca海洋生物无法维持其体内CaCO3形成的硬质结构，造成珊瑚钙化生长变缓、翼足目软体动物外壳腐蚀穿孔等，影响其种群繁衍。另外，在陆地生态系统中，由于酸雨的长期淋溶，大量的生物可利用Ca, 从生态系统中流失，动植物无法获得充足的Ca, 来满足其生理需要。蜗牛、水虱等土壤及湖泊中高Ca, 动物的生长、繁殖受抑制，鸟类也由于缺Ca, 造成种群数量下降。陆地植物体内依赖于Ca, 的信号转导系统也遭受严重干扰，进而影响光合、抗逆和繁殖等诸多生理过程，表现出不同程度的生产力、物种多样性下降和森林的衰退。环境酸化导致不同生态系统中Ca循环失衡，大多表现出不利于富Ca生物体的存活，这可能是一个较为普遍的生态学模式。2