[科普中国]-酸性沉降

简介

酸雨沉降可以分为干沉降与湿沉降两种。不下雨时，大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面叫干沉降；下雨时，高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面叫湿沉降。

酸性环境形成原因pH值小于5。6的雨、雪或其他的酸性沉降物。纯净的雨水呈弱酸性，当排入大气中的二氧化硫、氮的氧化物浓度增高时，使雨水的酸度增大，形成酸雨。这是一个复杂的大气化学和大气物理现象，是大气受污染的表现，对人类健康和环境有很大的危害。

矿物燃料的燃烧矿物燃料的燃烧，将大量污染物(硫化物、氮化物)排放进入大气，在氧化剂(过氧化氢、臭氧)、催化剂(铁、铜、镁、钒)作用下生成酸酐遇水形成酸，随雨、雪等降水过程返回地面。酸雨降落地面后若得不到中和，就会使土壤、河湖酸化，森林、农作物受害。水体被酸化会使水中有毒物质(铝、铅、铜、镉、汞)的溶解度增大，危害水生生物的生存。酸化水体中溶解的铝进入食物链，被人食用会导致患老年性痴呆症。土壤被酸化会使盐基损失，营养贫化，活性铝和某些重金属的活性度提高导致农作物生长受阻，产量降低。林地被酸化会使林木根系受害，导致森林落叶，甚至枯萎和死亡。不同的植物对酸雨危害的敏感性不一样。酸雨对森林，特别是对针叶林的危害比对农作物明显，这是因为针叶林的树冠拦截降水量多于阔叶林。蔬菜类作物受害大于大田作物，双子叶植物大于单子叶植物，豆科作物大于禾本科作物，块根类作物大于叶菜类作物。此外，酸雨对建筑物、金属结构、油漆、雕塑像等都有腐蚀作用。

工业排放随着近代矿物燃料的燃烧迅速发展，酸雨已成为全球性的环境污染问题之一。从20世纪60年代开始，世界上一些地区(如北欧南部和北美东部)降水的pH值下降到5以下。据统计全世界每年二氧化硫的总排放量是0。75～1。0亿吨，氮氧化物是0。5亿吨。中国1982年对23个省市进行了酸雨调查，有20个省市发现了酸雨，主要集中在西南地区。重庆、贵阳受酸雨污染最重； 重庆曾降过pH值为3。6的酸雨，雨后全市范围的水稻秧苗发黄。防治酸雨已成为急需解决的重大课题。2

酸性沉降种类湿沉降取决于酸雨中致酸碱性物质浓度， 如果我们讨论硫的 "湿沉降" ， 那么， 将取决于降水中的硫的浓度， 如此类推； 也取决于降雨量。通过2004年对位于我国东南沿海的九龙江流域及周边共17个站点的实地观测，运用GIS技术定量揭示了大气氮湿沉降强度和时空分布特征，并利用氮稳定同位素分析雨水硝态氮的主要来源。结果表明，①17个站点雨水总氮平均浓度为2.20±1.69）mg*L-1（以N计，下同），铵态氮、硝态氮和有机氮分别占39%、25%和36%；②雨水氮浓度随降雨强度的增大呈降低趋势，旱季浓度明显大于雨季，降水对大气具有清洗作用；③低δ15N值表明雨水硝态氮主要来源于汽车尾气排放、化石燃料燃烧和化肥施用；④九龙江流域大气氮湿沉降量平均9。9 kg*hm-2，春夏2季约占全年的91%，大气氮湿沉降占沉降总量的66%，揭示了该地区1∶2的大气氮干湿沉降结构。大气氮湿沉降时空差异与降雨量和氮的排放直接相关。3

干沉降除了取决于大气中酸碱性物质浓度， 如果我们讨论硫的 "干沉降" ， 那么， 将取决于大气中SO2的浓度和总悬浮颗粒物的浓度， 后者在空中已吸附了少量硫， 并以硫酸根的形式存在； 还取决于它们沉降到哪类地面上， 即土地利用格局。利用格局不同， 吸附和吸收酸性物质能力不同。以湖南蔡家塘、贵州雷公山和重庆铁山坪3个小流域长年大气干沉降的监测数据为基础，对三地大气和气溶胶的化学成分的分布特征进行了分析研究。结果表明:三地大气干沉降中主要的酸性物质均为SO2，SO42-，NO2；主要的碱性物质均为NH4+，Ca2+，K+，NH3，SO2的干沉降跟当地S的来源有密切的关系，且具有季节性变化。三地的NH3+NH4+浓度均大于HNO3+NO3-浓度NO2，NH3的年平均浓度大小均为铁山坪>蔡家塘>雷公山。蔡家塘、雷公山、铁山坪铵态氮年平均浓度在气相和固相中的比率均小于1，蔡家塘硝态氮年平均浓度在气相和固相中的比率接近1；雷公山年硝态氮平均浓度在气相和固相中的比率大于1；铁山坪硝态氮年平均浓度在气相和固相中的比率小于1。4

一般分为四类， 森林的SO2 的沉降能力最强， 约为 8毫米/ 秒； 林地， 约为5 毫米/ 秒； 庄稼地和草地， 约为4 毫米/ 秒； 水面， 居民区等， 约为2 毫米/ 秒。土壤的酸碱性也有一些影响， pH值大于7 的碱性土壤， 约为 8毫米/ 秒； pH值近于 4的酸性土壤， 约为4-6 毫米/ 秒。

酸雨危害城市和农村， 谁的干沉降大， 谁的湿沉降大， 谁的干湿沉降总合大。中国城市， 特别是工业城市， SO2 排放量较大， 该城市地面测得的SO2 浓度也较高， 例如中国有24所城市SO2 年均浓度超过了0。100 毫克/ 立方米， 其中有10座城市在长江以南， 这些市皆处于酸雨区中； 但是长江以南广大农村地区， SO2年均浓度约为0。010 毫克/ 立方米， 甚至低于此值， 也属于酸雨区。这是因为我们测得的SO2 浓度是地面浓度； 而决定酸雨的是高空雨云酸化的程度， 并且这种酸化了的雨云可以长距离传输； 决不能因为农村没有酸物质排放而忽视了酸雨存在与危害。

由于乡村面积远远大于城市面积， 因此城市的干沉降大于湿沉降； 乡村湿沉降大于干沉降。若讨论国土面积， 乡村的干湿沉降的总和将远大于城市的干湿沉降的总合；若讨论单位面积， 城市的干湿沉降总和将远大于乡村干湿沉降之总合。

造成危害的事例酸性物质的干湿沉降酸雨危害环境。这种危害包括森林退化，湖泊酸化，鱼类死亡，水生生物种群减少，农田土壤酸化、贫脊，有毒重金属污染增强，粮食、蔬菜、瓜果大面积减产，使建筑物和桥梁损坏，文物面目皆非。酸性沉降物(酸雨和气状污染物质)对植物的影响，有直接影响和因酸性沉降物使土壤酸化后产生的间接影响。1。酸雨对植物的直接影响酸雨对植物的直接影响，在多数的实验研究中，普遍采用硫酸调整 pH 的硫酸水和成分组成类似于实际降水的人工酸雨。

对土壤的影响酸性沉降物包括干、湿两种沉降物，酸性湿沉降物一般系指pH