酸雨对生物圈的影响

酸雨对生物圈的影响

本次调查的意义：酸雨是比较严重的自然灾害之一，不过酸雨的形成和人类的活动是息息相关的，酸雨因人而起，也会给人类带来毁灭性的灾害，更全面地了解酸雨，以便于更好地提高保护环境、预防酸雨的意识对于人类未来的生存和发展显得尤为重要。

调查方法：采访家长、上网查询

一、酸雨对生物圈的影响

酸雨的危害主要有使森林退化，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。酸雨对湖泊的影响酸雨的直接影响之一是在湖和它的水上生态系统上。酸性化学物质有几个路径可以进入湖，例如雨、雪、冻雨、冰雹、露或雾，进入湖中。此外，湖泊为地球的地表地势较低的地方，落在土地上的雨最终会通过下水道系统排到湖泊里去。酸雨降到地面会冲刷走土壤中的营养成分，并挟带著土壤中的有毒金属，一起流入湖泊中。接着，水中的硫酸对鱼会产生直接和间接两种影响。直接地，硫酸会妨碍鱼吸收水中氧及维持生命的盐分和营养物的吸收能力。

对新鲜水中的鱼而言，生存的关键就是维持osmoregulation。Osmoregulation 就是在他们的组织中保持盐和矿物的微妙平衡的过程，水中的酸分子造成鱼鳃形成黏膜，也阻碍了鱼吸收氧气。如果黏液的成长增长，鱼则会窒息。另外，低PH值会破坏鱼群组织中的盐平衡。由于PH值的改变，鱼群生活所需要的盐分例如钙离子，就无法维持。衰竭的再生产导致生产的蛋受到危害，造成他们或者太脆弱或者太虚弱。钙离子的减少也会造成虚弱的脊椎或畸形。例如，淡水鳌虾需要钙离子来维持健康的外骨骼，钙离子含量过低会形成虚弱的外骨骼。

当含氮的肥料被冲到湖里，氮会刺激海藻的生长，有人认为会造成氧气生产量的增加，从而有益于鱼。然而，因为酸雨造成鱼死亡率的增加，在分解鱼的过程中用了很多这些氧气，使得幸存的鱼能使用的氧气变得很少。间接地，酸雨造成铝离子释放到土壤中，经由冲刷及河流进入湖里，这会对湖里的鱼的健康产生致死的威胁。铝离子使鱼的鳃烧毁，并留在它的器官内造成很大的伤害。

因此，虽然与能够忍受大约pH值为5.9的酸，但此程度的酸就足以释放土里的铝离子，并杀死鱼。鱼类是食物链中主要的一员，也是很多其他生物种类的食物，包括人类。

因为有毒的原料，例如，食物中汞的安全标准，设定为百万分之 0.05。在加拿大和美国部分的印地安人和爱斯基摩人，食用鱼类和海豹肉的汞高达百万分之 15.7 或甚至百万分之32.7。汞由于酸雨而沉积在鱼的体内，对于人类食用鱼而言是很危险的。所以酸雨对生物的影响会藉由食物链扩散开来。酸雨与森林衰退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。天堂的眼泪新华社北京 11 月 20 日电（记者秦杰邹声文）酸雨，被人们称作"天堂的眼泪"或"空中的死神"，具有很大的破坏力。它会使土壤的酸性增强，导致大量农作物与牧草枯死；它会破坏森林生态系统，使林木生长缓慢，森林大面积死亡；它还使河湖水酸化，微生物和以微生物为食的鱼虾大量死亡，成为"死河"、"死湖"。酸雨还会渗入地下，致使地下水长时期不能利用。据统计，欧洲中部有 100 万公顷的森林由于酸雨的危害而枯萎死亡；意大利的北部也有 9000 多公顷的森林因酸雨

而死亡。在瑞典，2 万多个湖泊因受酸雨的侵袭已无水生物生存；挪威有 260 多个湖泊鱼虾绝迹。1980 年，加拿大有 8500 个湖泊全部酸化，美国至少有 1200 个湖泊全部酸化，成为"死湖"。

另外，酸雨还会对桥梁楼屋、船舶车辆、输电线路、铁路轨道、机电设备等造成严重侵蚀。据专家介绍，古希腊、罗马的文物遗迹风化加剧，罪魁祸首便是酸雨。在美国东部，约 3500 栋历史建筑和 1 万座纪念碑受到酸雨损害。

酸雨、尤其是酸雾会对人体健康造成严重危害。它的微粒可以侵入肺的深层组织，引起肺水肿、肺硬化甚至癌变。据调查，仅在 1980 年，英国和加拿大因酸雨污染而导致死亡的就有 1500 人。

我国是一个以煤炭为主要能源的国家，每年都要排放大量的二氧化硫，最终形成面积惊人的酸雨区。目前，我国酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、广东等省，占我国国土面积的 30%。另外，我国还出现了大片的 PH 值小于 4.5 的重酸雨区，说明我国酸雨污染程度比欧洲和北美都要严重。

二、酸雨形成的原因

人类活动造成的酸雨成分中，以硫酸为最多，一般约占60％一65％，硝酸次之，约30％，盐酸约5％，此外还有有机酸约2％左右。硫酸主要是因为燃烧矿物燃料释放的二氧化硫，其中最大的排放源是发电厂、钢铁厂、冶炼厂等，还有家家户户的小煤炉。目前全世界人为释放的二氧化硫每年约1．6亿吨。硝酸是由氮氧化物形成的。氮氧化物气体主要是在高温燃烧的情况下产生的。例如，汽车发动机燃烧室中，以及矿物燃料在高温燃烧时都会放出氮氧化物。氯化氢的人工源除了使用氯化氢的工厂以外，焚烧垃圾(塑料制品中有大量的氯)和矿物燃料燃烧时也都会释放这种气体。

人类活动造成的二氧化硫和氮氧化物与自然源相比数量上虽然大体相当(即各占约50％左右)，但是因为自然界自我清洁能力有限。这好比一个人吃饭，肚量再大，让他多吃一倍的饭，也是会把肚子撑坏的。硫氧化物和氮氧化物在大气中形成酸雨的过程是十分复杂的大气化学和大气物理过程。如果形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上，这叫做干性沉降，以区别于酸雨、酸雪等湿性沉降。干性沉降物在地面遇水时复合成酸。

酸云和酸雾中的酸性，由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸雨强得多。高山区由于经常有云雾缭绕，因此酸雨区高山上森林受害最重，常首先成片死亡。

科学术语详细解释：

酸雨中的硫酸与硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的，形成酸雨的主要物质之一是SO2。S02和N0x可以是当地排放的，也可以是从远处迁移来的。酸雨是大气污染物徘放、迁移、转化、成云和在一定气象条件下产生降雨的综合过程的产物。煤和石油燃烧以及金属冶炼等释放到大气中的S02，通过气相或液相氧化反应而生成硫酸，这个化学过程可以简单表示如下：

气相反应 2S02+02--2S03

S03+H20—H2S04

液相反应 S02十H20—H2S03

2H2S03+O2—2H2S04

原来人们普遍认为，进入大气中的硫氧化物要跟至少200个水分子反应才能形成酸雨。近年，英国曼彻斯特大学的科学家的试验证明，仅跟12个水分子反应即可形成酸雨。这说明如果不减少硫的污染，在干燥的大气中同样会形成酸雨。高温燃烧生成一氧化氮，排入大气后大部分转化成二氧化氮，遇水生成硝酸和亚硝酸。这个化学过程可以大致表示如下：2NO+02—2N02

2N02+H20—HN03+HN02

人类活动和自然过程，还使许多气态或固态物质进入大气，对酸雨的形成也产生影响。大气颗粒物Fe、Mn、Cu、Mg、V等变成酸反应的催化剂。大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢等又是使S02氧化的氧化剂。

酸雨中的硫是否全是由人为排放的二氧化硫造成的呢?情况并非如此。从1987年起，中国科学院地球化学研究所的科学家们参加了国家“七五”攻关课题“西南和华南酸雨的来源、影响和控制对策的研究”，他们在世界上第一次运用稳定同位素理论和技术来研究雨水中硫的来源问题。这种方法根据雨水中硫所带有不同同位素组成标记，判断其不同来源。经过3年的努力，他们在我国酸雨最严重的贵州省中部地区系统收集了160个大体积雨样，若干大气和大气颗粒物样以及15个省区主要煤矿的煤样，分析测定了这些样品中的同位素硫34和硫32的比值及其他化学成分。他们的研究结果确认，贵州中部雨水中的硫至少有5种重要来源：燃煤释放的气态二氧化硫、大气颗粒物、生物活动释放的天然挥发性硫化物、贵州以北邻近省区传输来的含硫气溶胶以及孟加拉湾暖湿气流带来的海洋溅出物。

更重要的是，在不同季节，这5种硫来源对雨水中硫的贡献率有明显变化。在11月至次年4月的冬春季，人为排放的二氧化硫所占比率大大上升，成为仅次于当地颗粒物的主要来源，占雨水硫的30％，水气溶胶形式从我国北方远距离传输来的硫也可达20％，而天然硫来源则可忽略不计。

相反，在5-10月的夏秋季，天然硫来源则上升到30％，超过了人为燃煤活动排放的二氧化硫，而远距离传输来的硫的份额很小。研究证实，这种天然来源的硫主要是天然生物活动释放的。贵州中部分布着许多天然湖泊、水库、河流及稻田，构成了生物成因的硫化物的天然还原环境。特别是水稻田，已确认为若干生物成因的挥发性硫化物的源区。因此，地球化学研究所的科学家们把冬春季降雨和夏秋季降雨区分为两种类型，前者定义为人为燃煤污染型，后者则定义为受到污染的天然环境型。

酸雨中是不是只含有酸性物质呢?情况也并非这样。酸雨中除含有酸性物质之外，还有来自大气中的碱性物质，其中主要是土壤粒子、工业粉尘和天然来源氨等。酸碱物质发生中和反应，雨水的pH值实际上是酸碱中和平衡的结果。

南方和北方的气态氨浓度相差甚大，这是北方很少酸雨的一个原因。

三、拯救措施

目前，酸雨的防预措施主要是减少石化燃料的使用，改革生产工艺综合利用，将污染物在生产过程中得到控制。

1. 提高石化燃料质量，改进机动车辆废气排放装置，减少

废气中SO2含量。

2. 限制高污染工厂数量，地点，强制实施废气排放净化。

3. 减少石化燃料的使用，多利用无污染的绿色能源，如

水能、潮汐能、太阳能、核能（安全核能）等