酸雨的形成.危害.防范措施

酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象.酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸.工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫,燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物,经过“云内成雨过程”,即水汽凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上,发生液相氧化反应,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”,即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴,最后降落在地面上,形成了酸雨.我国的酸雨是硫酸型酸雨.酸雨多成于化石燃料的燃烧.
硫和氮是营养元素.弱酸性降水可溶解地面中矿物质,供植物吸收.如酸度过高,pH值降到5.6以下时,就会产生严重危害.它可以直接使大片森林死亡,农作物枯萎；也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定,淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素,使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化,并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中,毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康.
酸性雨水的影响在欧洲和美国东北部最明显,而且被大力宣传,但受威胁的地区还包括加拿大,也许还有加利福尼亚州塞拉地区、洛基山脉和中国.在某些地方,偶尔观察到降下的雨水像醋那样酸.酸雨影响的程度是一个争论不休的主题.对湖泊和河流中水生物的危害是最初人们注意力的焦点,但现在已认识到,对建筑物、桥梁和设备的危害是酸雨的另一些代价高昂的后果.污染空气对人体健康的影响是最难以定量确定的.
受到最大危害的是那些缓冲能力很差的湖泊.当有天然碱性缓冲剂存在时,酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有机酸)就会被中和.然而,处于花岗岩(酸性)地层上的湖泊容易受到直接危害,因为雨水中的酸能溶解铝和锰这些金属离子.这能引起植物和藻类生长量的减少,而且在某些湖泊中,还会引起鱼类种群的衰败或消失.由这种污染形式引起的对植物的危害范围,包括从对叶片的有害影响直到细根系的破坏.
控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放.
用以减少酸雨的各种战略对策,可能每年需要几十亿美元的投资.由于耗资如此巨大,所以,至关重要的是要很好地了解涉及污染物迁移、化学转化和归宿的大气过程.
酸沉降包括两部分,即“湿”降水(如雨和雪的形式)和干沉降(气溶胶或气态酸性化合物的形式沉降到诸如土壤颗粒、植物叶片等表面上).以被沉降而告终的物质,往往以一种极其不同的化学形式进入大气.例如,煤中的硫被氧化成二氧化硫,这是它从烟囱排出的气态形式.随着它在大气中运动,便慢慢被氧化,并与水反应生成硫酸——这是它可能被沉降在下风向数百英里处的形式.
氮氧化物的生成、反应以及最终从大气中脱除所经历的路线也是非常复杂的.当氮气和氧气在发电厂、在民用炉灶和汽车发动机中的高温下加热时,生成一氧化氮(NO),再与氧化剂反应生成二氧化氮(NO2),最终生成硝酸(HNO3).全球氮氧化物衡算——它们来自何方及它们去往何方的定量估计值仍然相当不确定.
可以容易地看到,在我们彻底了解各种不同化学形式的氮、硫和碳的生物地球化学循环以及这些化学物种的全球来源与归宿之前,将难以满怀信心地选择空气污染控制战略.大气化学和环境化学是实现一个更清洁、更有益健康的环境的核心.发展空气中痕量化学物种的可靠测定方法、重要大气反应的动力学、和发现可用以减少污染物排放的、新的、更有效的化学工艺,这些就是未来10年中必须受到国家承诺的目标.