九.黑雨
1994年重庆及其郊区下了数场黑雨,色如墨汁,且有强酸性。人们发生了恐慌,纷纷询问地区环保部门,欲知其详。经化学分析,黑色物是煤屑,原来在锅炉内化石燃料未能燃烧充分,析出一些细的碳粒,也通过烟囱排向高空。酸性物主要是硫酸根,来自煤中燃烧的杂质硫。结论是:黑雨就是强酸性雨;也可以说是酸雨发展到某种极端情况。
十.黑雪
无独有偶,1991年我国喜马拉雅山区,下了数场“黑雪”。它来自于中东战争,伊拉克军队从科威特撤退时,放了一把大火,主要油气井火光冲天,喷出浓浓的黑烟,夹杂令人窒息SOx和NOx气味,直向高空,随风漂向东方,遇到喜马拉雅高山,难以跨越,随雪落下,成为有酸性的黑雪。人迹罕至的世界屋脊也未能逃出“空中死神”的灾难。
十一.酸雾
其实,酸雾不止高空有,大气污染严重的城市的临近地面也有。重庆是我国有名的雾都,每年大雾日数居各大中城市之冠;蒙胧而飘渺的雾是重庆久富盛名的景观之一。重庆又是严重酸雨污染的城市,雾也免不了酸化。80年代,全市酸雾pH平均值为4.39;市区最低值达到2.98,是典型的酸雾。雾滴是尺度微细的飘浮空中的水滴,极易吸附和吸收各种酸性气体和颗粒物,因此,雾滴所含污染物的浓度特别大,其总离子浓度最高值竟达到9.7克/升,占雾滴重量的近1%,较同期雨水含量高出十余倍。经医务工作者潜心研究,认明此种酸雾对儿童的呼吸系统十分有害。由于污染物浓度大,含水少,厚度大,能见度越来越低劣。其次生效应,诸如车祸等,更加不容忽视。
十二.我国目前酸雨的主要责任者——燃煤中的杂质硫
与石油和天然
气相比,在我国煤的消耗量要多得多。一般估计煤的消耗量占化石燃料总消耗量的90%左右。而煤的燃烧排放SOx的数量,除了决定于煤的消耗数量,尚决定于煤的含硫量。我国幅员辽阔,煤矿分布十分分散。我国南方产煤含硫量比北方要高,特别是西南地区,产含硫量高煤的中小煤窑如满天星斗,其煤的含硫量要比东北和华北地区产的高叁肆倍,当地居民称之为“臭煤”,因为家庭炊饭的炉子烧用此煤,能发出令人窒息的恶臭气味,它就SOx。一般情况是当地消耗当地产的煤,以减少运输过程的损失和增加成本,这也加速了我国长江以南酸雨区域的形成。此外,我国产石油和天然气含硫量一般比煤要低得多。而且它们的年消耗量为煤的消耗量的十分之一左右,因此,燃煤中的杂质硫将是我国目前酸雨的主要负责者。
十三.我国SOx和NOx排放逐年增加
50年代以来,随着经济发展,中国大陆SOx和NOx排放逐年增加,90年代为建国初期的10倍以上;近年来,我国经济发展出现腾飞,国民生产总值保持约8%的增长速度,能源消耗速度也在同步增长,故而中国大陆SOx和NOx的排放近年年增加20%左右。若不从排放源加以限制,我国酸雨状况恶化的现实将得不到有效控制。
酸雨的危害
一.酸雨与水生生物
干湿酸沉降可直接降入湖水内;也可降入河内再流入湖内;也可落到植被上,雨水冲刷形成径流,注入河湖;也可渗入土壤,进入地下水,流入湖内;最终导致湖泊酸化。有人估计,在中国南方酸雨地区有近一半湖泊,受到不同程度的酸化污染。当然,不同湖泊酸化的敏感性还有所不同,它取决于影响降水的气象条件,湖泊水文,流域特征和湖区土壤和基岩状况。
天然水体中含有碳酸氢根离子;有的水质发浑,含有某些有机碱;因此它们有中和酸的能力。碱度就是酸中和能力。碳酸氢盐水体中的碱性主要来自于含钙和镁的矿物质的风化。因此水体碱度为碳酸氢根离子浓度,加上两倍的碳酸根离子的浓度(因为每个碳酸根离子可中和两个氢离子),再加上氢氧根离子浓度,即:碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]。
当酸性物质进入碳酸氢盐水体,首先中和氢氧根离子,然后中和碳酸根离子形成碳酸根离子,最后中和碳酸氢根离子形成碳酸,再增加氢离子,水体将明显酸性提高。因此,水体碱度大,酸中和能力大,其对酸性的缓冲能力大,可容纳更多额外增加的酸。据碱度定义,湖泊完全失去碱性叫酸化。当某水体接受氢离子量超过其本身中和离子量(通常是碳酸氢盐),便发生了酸化。
湖水pH值在9.0~6.5之间的中性范围时,对鱼类无害;在5.0~6.5之间的弱酸性时,鱼卵难已孵化,鱼苗数量减少;当湖水pH值低于5.0时,大多数鱼类不能生存。因此,湖泊酸化会引起鱼类死亡。相对于忍耐湖水酸化的能力而言,虾类比鱼类更差,在已酸化的湖泊中,虾类要比鱼类提前灭绝。
酸雨是青蛙和鸟类的天敌,鸟穿过酸雾,酸对角膜有刺激性,而鸟和青蛙对酸又十分敏感,即患红眼病。
二.酸雨与农业
酸雨可导致土壤酸化。我国南方土壤本来多呈酸性,再经酸雨冲刷,加速了酸化过程;我国北方土壤呈碱性,对酸雨有较强缓冲能力,一时半时酸化不了。土壤中含有大量铝的氢氧化物,土壤酸化后,可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子,形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝,会中毒,甚至死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失;改变土壤结构,导致土壤贫脊化,影响植物正常发育;酸雨还能诱发植物病虫害,使作物减产。
酸雨可使土壤微生物种群变化,细菌个体生长变小,生长繁殖速度降低,如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群牙孢杆菌,极毛杆菌和有关真菌数量降低,影响营养元素的良性循环,造成农业减产。特别是酸雨可降低土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量,使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降,对农作物大为不利。
酸雨造成蔬菜叶面黄斑,生长不良,抗病能力下降,产量下降。如我国某电厂附近酸雨区域受害菜地11.3%。不同品种的蔬菜对酸雨的敏感程度不同,当pH=3.5的高酸性环境里,对酸敏感蔬菜蕃茄,芹菜,豇豆和黄瓜产量可下降20%;而有中等敏感性的生菜,四季豆和辣椒产量下降10~20%;最后,抗酸性较强的青椒,甘兰,小白菜,菠菜和胡罗卜产量下降低于10%。
三.酸雨与森林
比较不同年代树木年轮,可知产生酸雨前后对林木生长的影响。在我国南方森林地区,50年前树木生长较为粗壮,近年来状况不佳。酸雨可造成叶面损伤和坏死,早落叶,林木生长不良,以致单株死亡。土壤肥力降低,产量下降,造成大面积森林衰退。
我国重酸雨地区四川盆地受酸雨危害的森林面积达28万公顷,占林地总面积的三分之一,死亡面积1.5万公顷,占林地面积6%。同样受酸雨侵袭的贵州省,受危害的森林面积达14万公顷,为四川盆地的二分之一。