让蓝天成为白云的家-将酸雨“绳之以法”
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    森林被毁了,动物在哭泣;湖水变酸了,鱼儿在哭泣;文物被腐蚀了,历史在流泪;庄稼遭殃了,农民伯伯欲哭无泪。凶手都是同一个,它就是酸雨。现在这个凶手依然逍遥法外,并且作的案越来越多,为了世界充满欢笑,我们一定将酸雨“绳之以法”。

    §§§第一节你知道酸雨吗

    从 20世纪 50年代开始,酸雨的威力逐渐显现,可是那时候人们根本没有在意它,随着时间的推移,酸雨的影响越来越大,连鲜有人至的南北极都有了酸雨的身影,死神在不知不觉中向我们走来。

    土壤酸化

    1.美国大湖为什么变酸了

    本世纪 50年代中期美国科学家勒姆发现酸雨可导致湖泊和土壤酸化,即酸雨可形成灾难,但是此成果未能被世人重视。

    2.欧洲大面积酸雨

    20世纪 60年代,欧洲建立了欧洲大气化学监测网,继而发现 pH值低于 4.0的酸雨地区,集中于地势较低的地区,如荷兰,丹麦,比利时等。瑞典科学家奥登研究了欧洲的气象和降水,湖水,土壤的化学变化,证实欧洲大陆存在着大面积酸雨,是洲级区域环境问题。

    3.跨国界的大气污染

    1972年,瑞典政府给联合国人类环境会议提出报告《穿过国界的大气污染:大气和降水中硫的影响》,引起各国政府关注,1973~ 1975年欧洲经济合作与发展组织开展了专项研究,证实酸雨地区几乎覆盖了整个西北欧。1974年和以后北美证实在美国东北部和与加拿大交界地区亦发现大面积酸雨区域,几乎北美有 2/3陆地面积受到酸雨威胁,甚至在美国夏威夷群岛的迎风一侧,也出现酸雨。再后,东南亚日本、韩国等亦发现大面积酸雨。有位科学家到杳无人烟且长年冰封雪盖的格陵兰岛,给冰层打钻,取出 180年前的冰块,与现在的酸度相比,酸度增长了 99倍。至此世人公认酸雨是当前全球性重要区域环境污染问题之一。

    4.酸雨现象正在发展

    1986年 5月,在肯尼亚首都内罗毕召开的第三世界环境保护国际会议上,专家们认为,酸雨现象正在发展,它已成为严重威胁世界环境的十大问题之一。

    5.南极和北极也有酸雨

    地球的南极和北极,终年冰雪,罕见人至,但 20世纪 80年代,挪威科学家在北极圈内大面积地区都测到酸雨(酸雪)。哪儿来的?他们认为是前苏联南部工业区排放的大气酸性物质,随气流飘过,几千千米飘移到此地。后来在南极地区也有人曾收集到 pH为 5.5的酸性降水。这些酸性降水所含的酸性物质,可能来自更远的距离。看来,酸雨不但没有国界,也没有洲界。

    6.中国南极长城站测到酸雨

    1998年上半年,中国南极长城站八次测得南极酸性降水,其中一次 pH值为5.46。有趣的是, 当刮偏南风或偏东风时, 南极大陆因为没有人为排放,大气是新鲜的,所以测得降水都接近于中性;当刮西北风时,来自南美洲和亚太地区的大气污染物将吹到中国南极站所处的南极半岛,遇到降水,形成酸雨。这说明 :南极也不是净土。

    7.从酸雨到毒雪

    酸雨给人类敲响了警钟。90年代科学家又在冰雪世界的南极和北极收集到了含有有毒农药成分的毒雪。毒雪形成与酸雨或酸雪形成过程极为相似。也是人类活动,使用人造的农药到田间,杀虫增产,但农药却进入了环境中;也是通过大气远程传输;在高空中,污染物被雨雪冲刷;最终降落地面,危害人类。由酸雨,发展到毒雪,如此严重的环境恶化趋势,能不令人类反省吗?

    8.苏州市区 10场雨 7场是酸雨

    2013年 6月苏州环保部门的监测数据显示,市区降水 pH值范围在3.43~ 7.95之间,pH年均值4.75,酸雨发生频率为 70.7%,酸雨发生频率比上年提高 23.0个百分点。吴江区及四市(县)城区降水 pH年均值在5.31(常熟)~5.83(张家港)之间,常熟、昆山和太仓劣于酸雨临界值 5.60;单次降水 pH最小值为4.17,出现在常熟。各地年酸雨发生频率范围在 11.9%(张家港)~ 43.9%(昆山)之间。按酸雨发生频率由高到低依次为:昆山、常熟、太仓、吴江、张家港。与上年相比,除常熟酸雨发生频率有所下降外,其余各地均有所上升。

    在大多数老百姓的印象中,空气质量好转了,酸雨也应该减少,那为什么酸雨发生频率还在增加呢?环保专家表示,酸雨是由空气中的二氧化硫、氮氧化物碰到雨水后形成的。工业、企业密集,燃煤总量居高不下,由此造成空气中的二氧化硫含量持续居高不下。同时,氮氧化物没有列入减排计划,因此近年来苏州氮氧化物含量增加,另外,机动车尾气排放也是造成氮氧化物含量增加的一大元凶,截至 2012年年底,苏州汽车保有量达到了 240万辆,其中私家车更是以每年 20%的速度在增加。环保监测数据显示:苏州市区环境空气二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物浓度年均值分别为 0.030毫克 /立方米、0.049毫克 /立方米、0.079毫克 /立方米。

    大气受到污染的一个很重要表现就是酸雨。为什么被称为“酸雨”呢? 因为所降的雨水是呈酸性的。它已经严重破坏了人类赖以生存的环境,同时也危机了人类的身体健康。 在正常的雨雪降落过程中,空气中的二氧化碳会溶入其中形成碳酸,并呈现出一定的弱酸性。此时,降水的 PH值可达5.6。但这是正常的现象,与我们通常所说的酸雨不同。

    我们这里所说的酸雨指的是受人类活动的影响,使得 pH值降低至 5.6以下的酸性降水。随着经济的不断发展和工业化程度不断提高,酸雨不断酸雨对自然界的危害巨大。

    古代的雨雪酸度没有记载,对大约 180年前的格陵兰岛积冰的测定表明,那时降雪的 pH值为 6~ 7.6之间。

    在 20世纪 50年代以前,世界上降水的 pH值一般都大于 5,酸雨只出现在少数工业区内。从 20世纪 60年代开始,由于工业化程度不断提高,工业企业所燃烧的燃料不断增多,使得一些工业发达地区,如北欧南部和北美东部降水的 pH值降到 5以下,这种降水的范围不断扩大,破坏了生态系统,影响了人们的正常生活。

    最早使用“酸雨”这一术语的是英国科学家史密斯。在 1872年,通过分析了伦敦市雨水成分,他发现:伦敦市雨水呈酸性,而农村的降雨含碳酸铵,酸性不大;郊区雨水含硫酸铵,略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。后来在《空气和降雨:化学气候学的开端》中,史密斯指出是燃煤和有机物分解等因素影响了降水的化学性质,并且也说明了酸雨对植物和材料是有害的,其有着很大的破坏性。

    在 20世纪 50年代中期,作为美国的一名水生生态学家,戈勒姆开展了大量的研究工作,他揭示了降水的酸度与湖水和土壤酸度有密切的关系,并指出降水酸度是二氧化硫造成的。空气中的二氧化硫主要是由矿物燃料燃烧和金属冶炼排出的。然而,他的研究成果并没有受到重视。

    在 20世纪 50年代初,北欧国家瑞典和挪威的渔业减产现象严重,但找不到原因所在。直到 1959年,挪威科学家才揭示出是酸雨导致渔业减产。那酸雨是怎样产生的呢?原来欧洲大陆的工业是罪魁祸首。欧洲大陆工业排放大量酸性气体,随高空气流飘到北欧,在雨雪的冲刷之下,形成酸雨。这些酸雨导致湖泊酸化,渔业减产,经济损失严重。

    在 20世纪 60年代,欧洲建立了欧洲大气化学监测网,通过检测发现pH值低于 4.0的酸雨地区,主要集中在荷兰、丹麦、比利时等地,这些国家的地势都比较低。首先对湖沼学、农学和大气化学的有关记录进行了综合研究的是瑞典土壤学家奥登,他发现酸性降水并不是一个地区的现象,而是欧洲的一种大范围现象,降水和地面水的酸度正在不断升高。通过研究,奥登证实了欧洲大陆存在大面积酸雨,并且认为“酸雨问题是洲级区域环境问题”。

    在 1972年,《穿越国界的大气污染:大气和降水中的硫对环境的影响》,引起各国政府关注。它是瑞典政府向联合国人类环境会议提出的一份报告。在后来的三年中,欧洲经济合作与发展组织对酸雨开展了专项研究,证实整个西北欧几乎被酸雨覆盖。同时,在美国东北部和与加拿大交界地区也发现大面积酸雨区域,北美的大部分陆地面积受到酸雨威胁。此外,酸雨也出现在美国夏威夷群岛的迎风一侧。随后,相关的调查资料显示,日本、韩国等也遭受了大面积酸雨的侵蚀。与过去相比,就连冰层的酸度也在不断上升。同时,世界各国关于生态环境的研讨会也在如火如荼地进行,得出的一致结论是,酸雨的危害是全球性的,是一种有着严重危害性的环境污染问题。

    判断某个地区受酸雨污染的程度,会有一些相应的指标,酸雨率就是其中一个。对于一个地区而言,一年之内可降若干次雨,有的是酸雨,有的不是酸雨,因此一般称某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为 0,最高值为100%。如果有降雪,当以降雨视之。有时,一个降雨过程可能持续几天,所以酸雨率应以一个降水全过程为单位,即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。

    根据一个地区的酸雨率,以及年均降水 pH值的大小,可以判断一个地区是否为酸雨区,以及受酸雨污染的严重程度。某地收集到酸雨样品,并不能说明该地区即为酸雨区,因为一年中可能有数十场雨,某场雨可能是酸雨,某场雨可能不是酸雨,所以要看年均值。我国目前划分酸雨区使用的是“五级标准”,即年均降水pH值高于5.65,酸雨率是 0~20%,为非酸雨区;pH值在 5.30~ 5.60之间,酸雨率是 10%~ 40%,为轻酸雨区;pH:值在 5.00~ 5.30之间,酸雨率是 30%~ 60%,为中度酸雨区;pH值在 4.70~ 5.00之间,酸雨率是50%~ 80%,为较重酸雨区;pH值小于4.70,酸雨率是 70%~ 100%,为重酸雨区。

    我国目前主要有三大酸雨区,包括:

    (1)华中酸雨区。目前它已成为全国酸雨污染范围最大、中心强度最高的酸雨污染区。

    (2)西南酸雨区。它是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。华东沿海酸雨区。它的污染强度低于华中、西南酸雨区。

    为了控制酸雨污染,将一些地区确定为酸雨控制区;为了控制造成酸雨污染的二氧化硫气体排放,将一些地区确定为二氧化硫控制区。酸雨控制区和二氧化硫控制区就是环境保护术语中经常提到的两控区。

    酸雨控制区应包括酸雨污染最严重地区及其周边二氧化硫排放量较大地区。有关研究结果表明,降水 pH值≤ 4.9时,将会对森林、农作物和材料产生损害。西方发达国家多将降水:pH值≤ 4.6作为确定受控对象的指标。在我国酸雨污染较严重的区域内,包含一些经济落后的贫困地区,这些地区目前:还不具备严格控制二氧化硫排放的条件。基于上述考虑,并结合我国社会发展水平和经济承受能力,确定酸雨控制区的划分基本条件为(国家级贫困县暂不划入酸雨控制区):

    (1)现状监测降水 pH值≤4.5。

    (2)硫沉降超过临界负荷。

    (3)二氧化硫排放量较大的区域。

    我国二氧化硫污染主要集中于城市,污染的主要原因是局地大量的燃煤设施排放二氧化硫所致,受外来源影响较小,控制二氧化硫污染主要是控制局部地区的二氧化硫排放源。二氧化硫年平均浓度的二级标准是保护居民和生态环境不受危害的基本要求,而二氧化硫日平均浓度的三级标准是保护居民和生态环境不受急性危害的最低要求。因此,二氧化硫污染控制区的划分基本条件确定为:

    酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸,大多数情况下以硫酸为主。美国测定的酸雨成分中,硫酸占 60%,硝酸占32%,盐酸占6%,其余是碳酸和少量有机酸。硫酸和硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的,二氧化硫和氮氧化物可以是当地排放的,也可以是从远处迁移来的。

    1.酸雨的形成过程

    现代工农业和交通排放大量的、种类繁多的污染物到空气中,其中,煤和石油燃烧以及金属冶炼等释放到大气中的二氧化硫,通过气相或液相氧化反应生成硫酸。高温燃烧生成氧化亚氮,排入大气后大部分转化成为二氧化氮,遇水生成硝酸和亚硝酸。

    由于人类活动和自然过程,还有许多气态或固体物质进入大气,对酸雨的形成也会产生影响。大气颗粒物中的铁、铜、镁、钒是成酸反应的催化剂。大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢等又是使二氧化硫氧化的氧化剂,飞灰中的氧化钙、土壤中的碳酸钙、天然和人为来源的氨气以及其他碱性物质可与酸反应而使酸中和。

    酸雨中含有一定浓度的盐类,来自于降水过程中被冲刷的正漂浮在大气中的酸碱物质。此种盐类的成分与该地区的排放源性质有关,有点像反映地区排放特点的“指纹”,被称做降水化学。我国南方降水化学中硫酸根浓度较高,平均是德国的4.5倍,美国的 5.5倍;硫酸根与硝酸根之比是德国的 7.0倍,我国南方酸雨属于硫酸型的,主要由煤烟型大气污染造成;美国和德国降水是硝酸型的,主要由汽车尾气型大气污染造成。

    酸雨成分中硫酸和硝酸的比例也不是一成不变的,随着社会发展和工业生产中能源结构的变化而改变。就我国情况而言,目前二氧化硫排放量比氮氧化物排放量要大,所以酸雨中的硫酸多于硝酸。但是个别的南方省市,如广东、福建等省,二氧化硫的排放量比氮氧化物的排放量要小,且从发展的角度考虑,汽车数量在我国增加较快,而汽车尾气排放的主要是增加氮氧化物的排放量。因此,在未来的若干年内,可能出现氮氧化物排放量超过二氧化硫排放量的情况,到时候,酸雨中的硝酸就会占有较高的比例。

    酸雨的形成是一种大气化学和大气物理现象,这个过程是非常复杂的。酸雨的形成离不开空气中存在着各种酸性、碱性、中性的气体和颗粒物,由于它们的存在才导致了降水中主要阴阳离子的平衡,最终降水为酸性。降水是否表现为酸性与一些物质是有很大关系的,如当大气中二氧化硫和氧化亚氮的浓度较高时,降水就会表现为酸性;如果降水中代表碱性物质的几个主要阳离子浓度也较高时,降水就不会有很高的酸度,甚至可能呈现碱性。而这种情况往往出现在碱性土壤地区,而也会出现在大气中颗粒物浓度高的时候。如果碱性物质过少,虽然大气中二氧化硫和氧化亚氮浓度不高,降水也会呈现出较高的酸度。

    另外,二氧化硫进入大气后,通过光化学反应,变为硫酸根,这需要一段时间,二氧化硫便扩散到很远的地方。因此,硫酸型酸雨的形成可以是本地二氧化硫污染引起的,也可以是别处的二氧化硫污染引起的。氧化亚氮进入大气后,很快与氧气化合,生成二氧化氮,继而变为硝酸根,需要的时间较短。因此,硝酸性酸雨的形成主要是本地的氮氧化物污染引起的。

    自从人们在工业生产和生活中燃烧煤炭、汽车排放出二氧化硫、氮氧化物开始,酸雨就在形成。在大气一定范围内存在凝结核造成水蒸气的凝结,这些凝结的水蒸气通过碰并和聚结等过程体积进一步变大,从而形成云滴和雨滴存在于云内,这些云滴和雨滴经过相互碰撞或者是与气溶胶粒子碰并,在这个过程中也会吸收大气中的气体污染物,在云滴内部发生化学反应,最终形成硫酸雨滴和硝酸雨滴,随后就是降落过程。在雨滴下降过程中,会冲刷着所经过空气中的气体和气溶胶,不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体,最终形成较大的雨滴,雨滴内部也会发生化学反应,降落在地面上,就形成了酸雨。

    简言之,酸雨的形成过程分为四个步骤:

    (1)水蒸气冷凝在含有硫酸盐、硝酸盐等的凝结核上。

    (2)形成云雾时,二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等被水滴吸收。

    (3)气溶胶颗粒物质和水滴在云雾形成过程中互相碰撞、聚凝并与雨滴结合在一起。

    (4)降水时空气中的一次污染物和二次污染物被冲洗进雨水。

    2.酸雨形成的影响因素

    酸雨的形成,受到一些影响因素的限制。其中,以大气中的氨、大气中的颗粒物、气候条件对其影响最大。这些影响因素有的对酸雨形成是促进的作用,有的对酸雨形成构成阻碍的效果,并且都对酸雨的酸度构成影响。

    大气中的氨在酸雨形成中起着非常重要的作用。实验证明,降水 pH值决定于硫酸、硝酸与氨气、碱性尘粒的相互关系。氨气是大气中唯一的常见气态碱。氨是大气中唯一溶于水后显碱性的气体。由于它的水溶性,能与酸性气溶胶或雨水中的酸反应,起中和作用而降低酸度。

    在大气中,氨气不仅与硫酸气溶胶形成中性的硫酸铵或硫酸氢铵,而且与二氧化硫反应使二氧化硫含量减少,避免了硫酸的生成,酸雨出现的机会也就减少了。总的来说,大气中氨气浓度低且酸性污染物排放量大的地区,酸雨肯定比较严重;相反,大气中氨气排放量大的地区,只会出现少数甚至不会出现酸雨。

    大气中氨的来源主要是有机物的分解和农田施用的氮肥的挥发。土壤中的氨的挥发量随着土壤 pH值的上升而增加。我国京津地区土壤 pH值为 7~ 8,而重庆、贵阳地区一般为5~ 6,这是大气氨水平北高南低的重要原因之一。土壤偏酸性的地方,风沙扬尘的缓冲能力低。这两个因素结合在一起,就造成目前我国酸雨多发生在南方的分布状况。

    大气中的污染物除酸性气体二氧化硫和二氧化氮外,还有一个重要成员——颗粒物。颗粒物的来源很复杂,主要有煤尘和风沙扬尘。后者在北方约占一半,在南方约占 1/ 3。大气颗粒物对酸雨形成的作用体现在两个方面,一方面是缓冲作用,一方面是催化作用。

    大气颗粒物本身的酸性影响着其对酸雨的缓冲作用。如果颗粒物呈碱性或中性,就会中和酸性,降低雨水的酸度;如果颗粒物本身呈酸性,不仅不能中和酸性,还会成为酸雨的来源之一。通过相关研究资料,我们可以了解到,之所以在我国会出现南方酸雨多、北方酸雨少的现象,很大一部分原因是由于我国北方城市有较高浓度的大气颗粒物,粒径大,呈碱性,所以对酸雨有较强的缓冲能力;南方城市大气颗粒物浓度相对较低,粒径小,呈酸性,对酸雨缓冲能力较弱。

    大气颗粒物对酸雨形成的催化作用表现为,大气颗粒物所含的锰、铁、铜、钒等金属离子,通过复杂的催化氧化过程,可以加快二氧化硫的氧化反应速率,使其与氧气、水蒸气发生反应并生产硫酸。

    §§§第二节齐抓共管治酸雨

    酸雨所产生的危害作用是非常大的。一旦遭到酸雨的腐蚀,大量植被就会萎缩,甚至是死亡,那些生长的植物嫩芽也会受到伤害,发育和生长受到影响。酸雨对不同的地区所产生的危害也是不同的,如在土壤盐基饱和度低的地区或土层薄的岩石地区,如果降落到地面的酸雨得不到中和,就会使土壤、湖泊、河流酸化。另外,酸雨还会严重影响土壤中有机物的分解和氮的固定,冲刷掉与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素,造成土壤贫瘠化,严重破坏陆地生态系统。与此同时,酸雨可使湖泊、河流酸化,在溶解土壤和水体底泥中的重金属后进入水中,毒害鱼类,使渔业减产,影响了经济效益。如果人们饮用湖泊水,也会危及身体健康。酸雨会加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程……

    1.危害人体健康

    一般来说,人体的耐酸能力高于耐碱能力,如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服,不戴手套,手就会变得粗糙,皮革工人,经常接触碱液,也有类似情况;但皮肤角质层遇酸就会好一些。可是,眼角膜和呼吸道黏膜对酸类却十分敏感,酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用,导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,尚可诱发肺病。尤其是对于一些体质比较弱的人来说,要特别提防酸雾,因为它可以吸入体内,对呼吸道黏膜会造成损害,引起呼吸道疾病。

    人的皮肤也会受到酸雨的伤害。当下比较小的雨的时候,很多人都不打伞在雨中漫步,这在酸雨区的话是非常错误的。有专家指出,人体的不断老化,其实就是一个被氧化的过程;而酸雨中含有强氧化剂,会加速皮肤老化。另外,酸雨落到人的头上,还可能会导致脱发的发生。

    除了以上所提到的酸雨直接危害人体之外,人体所受的酸雨间接伤害更为严重。如果酸雨溶解重金属或者是有毒金属后流入河水中,这些河流被海洋生物饮用,一旦人类食用这些海洋特产就会危及身体健康。如果儿童饮用酸化的水就会导致腹泻。一些致力于研究酸雨的科学家还指出,酸雨可导致癌症、肾病和先天性缺陷患者大量增加。总之,酸雨对人类的生产生活和经济发展以及身体健康都带来了严重的危害。

    2.酸雨对森林的危害

    酸雨会对森林植物产生很大危害。酸雨损伤树叶,阻碍植物的光合作用,使树叶枯黄脱落。全欧洲约有14%的森林受酸雨危害,德国高达50%。德国人常自豪地称自己的国家为“黑森林王国”,可是由于酸雨肆虐,现在黑森林已变成了黄森林,墨绿的树叶泛黄脱落,有许多树冠已完全脱光,只剩下光秃秃的枝,在凄风苦雨中呻吟挣扎。所以,德国人把酸雨称为“绿色的鼠疫”。美国的世界观察研究所在一份研究报告中指出,因酸雨引起的世界范围的森林毁灭,就木材的损失估计,每年超过 l00亿美元。

    酸雨对我国森林的危害主要是在长江以南的省份。根据初步的调查统计,四川盆地受酸雨危害的森林面积最大,约为 28万公顷,占林地面积的 32%。贵州受害森林面积约为 14万公顷。根据有关研究显示,仅西南地区由于酸雨造成森林生产力下降,共损失木材 630万立方米,直接经济损失达 30亿元。对南方 11个省的估计,酸雨造成的直接经济损失可达 44亿元。

    现在大多数专家认为,森林生态价值远远超过它的经济价值。虽然对森林的生态价值的计算方法还有一些争议,计算出来的数字还不能得到社会的普遍承认,但森林的生态价值超过它的经济价值,这一点,几乎已达成共识。根据计算结果,森林的生态价值是它经济价值的 2~ 8倍。如果按照这个比例来计算,酸雨对森林危害造成的经济损失是极其巨大的。

    3.水生动植物不能幸免

    湖水 pH值在 6.5~ 9.0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,鱼卵难以孵化,鱼苗数量减少;当湖水 pH值低于 5.0时,流域内的土壤和水体底泥中的重金属(例如铝)就会被溶解进入水中,毒害鱼类,使其繁殖和发育受到严重影响,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。

    为了生存,一些鱼、虾类以草本食物为生。一旦遭受酸雨的影响,湖水就会酸化,这也会导致水生生物种群的减少。在日常生活中,我们经常会这样说“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃滋泥”,其实这里所说的滋泥是大量水生生物的生活区,一旦离开了水草和水生生物,鱼虾就无法生存。所以,从生态食物链角度来看,湖泊酸化后,鱼虾也难以生存,这也会影响人类的正常生活。

    另外,水体酸化还会使得水生生物的组成结构发生变化,藻类、真菌增多,因为它们耐酸,而有根植物、细菌和无脊椎动物减少,同时也降低了有机物的分解率。所以,在酸化的湖泊、河流中,鱼类减少,产量也非常低。这也间接地影响了人们的正常生活,所以人们要尽其所能地减少酸雨量。

    4.酸雨让农作物无处可躲

    另外,酸雨还会对土壤产生危害,它可导致土壤酸化,进而减退土壤肥力,这产生的恶果是农业减产。世界各国关于酸雨导致农作物减产的资料表明,酸雨所带来的经济损失是非常严重的,必须引起重视。

    酸雨对农作物的伤害主要分为两种:急性伤害和慢性伤害。所谓急性伤害,通常是指农作物一旦与强酸雨或高浓度二氧化硫等污染物接触,其叶片在短时间内会出现细胞死亡,严重者出现枯叶、枯枝、枯梢和枯株。这种情况多发生在实验室和土法炼硫窑附近。而酸雨的慢性伤害,一般是指农作物长期与弱酸雨或低浓度的二氧化硫等污染物接触,其叶色失绿或色素变化,作物细胞正常代谢活动遭到破坏,导致细胞死亡,主要外在症状为过早落叶等。这种慢性危害多发生在酸雨地区或二氧化硫长期超标地区,导致农作物大面积减产。

    5.建筑物的“皮肤”也会遭殃

    酸雨对建筑物有多方面的危害:腐蚀建筑外墙外露构件油漆、石材幕墙、外墙砂浆和灰砂砖,使混凝土碳化,使金属结构锈蚀。特别是许多以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品,耐酸性差,容易受酸雨腐蚀和变色。

    在下酸雨时,由于酸雨中含有二氧化硫,大理石中的碳酸钙会和酸雨发生化学反应,产生硫酸钙,所生成的部分硫酸钙会流入大理石粒状间的隙缝,结壳后沉积在大理石的表面,然后逐渐脱落,严重损害大理石的外貌和内质。所以,一定要保护好大理石的建筑物,使其免受酸雨损失。

    除了大理石的建筑物以外,镀金顶的建筑物或是置于室外的青铜艺术品等,也是酸雨喜欢侵蚀的对象。酸雨打在含金属性质的建筑物和艺术品表面时,氧可以在金属表面轻易取得电子而发生化学反应,金属表面因而不断被氧化,逐渐被腐蚀。

    受酸雨侵蚀严重的地区,其古迹的损坏速度也是比较快的。在希腊和罗马,很多神像由于受到酸雨的淋蚀,面貌发生了很大的变化,有的甚至看不出原来的样子,珍贵文物损失非常严重,并且随着时间的变化,损失越来越大。为什么这些文物如此不堪“酸雨”一击呢?因为古希腊和古罗马的许多古迹,都是以大理石为建筑材料,其主要成分是碳酸钙,当酸雨降落时,其表层碳酸钙变成硫酸钙或硝酸钙,脆裂剥落。与此同时,很多著名的建筑物如埃及金字塔和狮身人面像、柬埔寨吴哥寺、意大利威尼斯城、印度泰姬陵、英国圣保罗大教堂等珍贵的历史遗迹,都受到了酸雨的威胁。而我国北京故宫太和殿台阶拉杆及其石柱上的浮雕所受的损失也相当严重。

    酸雨的危害如此之大,所以要求人类一起保护大自然,爱护大自然。

    让酸雨远离地球首先要从源头上遏制,发展太阳能、核能、水能、风能、地热能等新型无污染的能源。

    世界大部分国家都面临着能源供应不足的窘境。煤、石油这些不可再生能源燃烧时会产生大量的温室效应,污染环境。这一系列问题都使可再生能源的研发在全球范围内升温。从目前世界各国既定能源战略来看,大规模的开发利用可再生能源已成为未来世界各国能源战略的最好解决方案。

    世界可再生能源总量显著增加,使得可再生能源在世界能源供应中占有越来越重要的地位。截至 2005年底,世界可再生能源发电装机达到180吉瓦,其中风力和水力发电所占的比重较高,分别达到了 59吉瓦和80吉瓦,其他形式的可再生能源所占的比例也逐年在增加,生物质发电40吉瓦,地热发电 10吉瓦,光伏发电 5吉瓦,生物液体燃料如乙醇则达到 330亿升,生物柴油达到 220万吨。据统计,世界能源供应中,传统生物质能大约占 9.0%,大水电占 5.7%,新的可再生能源达到 2.0%以上。该产业的前景是非常广阔的,这一点从各国政府制定的未来可再生能源开发目标中也可见一斑。

    20世纪 90年代以来可再生能源发展速度很快,世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界各国可再生能源的利用与发展趋势看,风能、太阳能和生物质能发展速度最快,产业前景也最好。风力发电在可再生能源发电技术中成本最接近于常规能源,因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术,年增长率达 27%。测算表明,到 2015年,新能源和可再生能源的利用将减少3000多万吨二氧化碳的温室气体以及 200多万吨二氧化硫等污染物的排放。

    不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球的生态环境的高度来审视,还是从为世界上约 20亿无电人口和特殊用途解决现实的能源供应出发,开发利用新能源和可再生能源都具有重大的战略意义。

    1.太阳能应用越来越广泛

    太阳能利用是新能源开发的一大亮点。太阳能发电、太阳能汽车和自行车、太阳能热水器和供暖器、太阳能炉灶、太阳能计算器等产品层出不穷。如今太阳能衣服也应运而生,不但能播放歌曲、视频,还能为便携式微型电器充电。把太阳能穿在身上再也不是遥不可及的幻想了。

    地球所接收到的太阳能,只占太阳表面所发出能量的二十亿分之一左右,却相当于全球所需总能量的 3~ 4万倍。与石油、煤炭等矿物燃料利用不同,利用太阳能不会导致温室效应,也不会给全球性气候增添麻烦,更不会造成环境污染。

    长期以来,许多国家都在研究如何更好地利用太阳能,并竞相开发出光电新技术和新材料,以扩大太阳能的应用领域。我国太阳能热水器性能和质量已达国际先进水平,销售量以每年 20%~ 30%的速度增长,目前太阳能热水器使用面积已达 9000万平方米,是全球产量与保有量最多的国家。

    2.风能乘着大风车走进寻常百姓家

    在碧绿广袤的内蒙古大草原,一排排乳白色的风车转动着巨大叶片,让人不禁联想起舞动着长矛与风车拼命的骑士——堂·吉诃德。

    风能是空气流动所产生的动能,是人类最早有意识利用的能源之一。

    风能是无污染的可再生能源,风电运行成本低廉,开发前景十分广阔。全球可利用的风能比地球上可开发利用的水能总量大 10倍,利用风能发电有着巨大的发展潜力。随着科技进步,风能开发越来越受到各国的重视。

    3.生物能前途无量

    生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。这种以生物质为载体的能量,直接或间接地来源于植物的光合作用。生物能实质上是贮存的太阳能,也是目前唯一可再生的碳源,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,是人类利用最早、最直接的一种能源。

    全球具有开发和利用潜力的生物质资源数量庞大、种类繁多,每年生产生物质总量的净重为 1400~ 1800亿吨。制造生物能源的有动植物、微生物以及由此派生的排泄和代谢的有机物等废物资源可利用,主要包括工业性木质废物及甘蔗渣、城市废物、沼气及能源型作物、燃料作物等现代生物质和薪柴、木炭灰、稻草、稻壳、植物性废物、生物粪便等传统生物质。此外,产业化种植的速生树木、糖与淀粉作物、草本作物和水生植物等,也是具有开发潜力的能源作物。

    利用生物质能生产液体燃料、燃气、木炭和炭等固体燃料。经气化可产生的热能、蒸汽,可用于发电、供热和其他方面的用途;对农业和城市固体废物、粪便、污水等进行厌氧消化,生产沼气、肥料。我国生物质开发利用的发展重点为热解和液化制油、气化供气和发电、燃烧供热、制氢和沼气工程等优质项目。

    4.氢能——可替代能源的一颗新星

    在国际车展和电视上,大家可以看到高科技概念车——燃料电池汽车。燃料电池是氢能的理想转化装置,通过氢与氧发生电化学反应获得直流电,为汽车提供动力。

    氢是地球上最丰富的一种元素,能够从海水中提取,可谓取之不尽用之不竭。氢的热效率高,燃烧 1克氢的热量相当于燃烧 3克汽油的热量。

    在国际上对氢能的研究与开发持续升温,相关技术得到了快速发展。作为一种高效、清洁的新能源,氢能已在国际航空航天、民用工业领域得到广泛应用,其中燃料电池是最好的技术之一。燃料电池汽车具有无污染、高效率、适用广、无噪声、能连续工作和可积木化组装等优点。以氢为燃料的燃烧过程除了释放较高热能外,余下的废弃物只有水,可以真正实现污染物“零排放”。

    利用氢能是一项极其复杂的技术,在制氢、储存、运输和价格等氢能资源社会化方面,还有许多难点需要克服。预计 20多年后氢能的应用会有大的突破,其优越性也会更充分地显现出来。

    5.盐能——可替代能源的新尝试

    当盐水与淡水在河口混合时温度会上升 0.1℃,人们可以从中获取两者混合时所释放的能量——盐能。在全世界河流入海口所蕴藏的这种能源,相当于全球电力需求的20%。

    挪威、荷兰将海水与河水混合获取盐能的小型实验项目,是人类试图在河流入海口寻找洁净能源的一种新尝试。挪威的实验表明,盐水吸入淡水时产生的盐能,相当于 270米高瀑布产生的电能,发电量约为 5000千瓦时,足以开动洗衣机或为几十盏灯供电。此前,国际上的一些小实验所获取的盐能,只能为数量极少的灯供电。

    挪威的实验系统侧重于淡水由膜渗透到盐渗透,荷兰的实验系统侧重于获取能够释放电流的盐微粒。虽然两者所使用的系统不同,但都需要在盐水与淡水之间放置渗透薄膜,在这一点上两者是共同的。这种薄膜与许多海水淡化厂使用的薄膜差不多,但在厚度上要更薄一些。

    盐能一直是可望而不可及的能源,如今人们看到了希望,尽管盐能资源的利用尚有很长的路要走,可一旦获得大面积成功,将大大地为人类造福。

    6.潮汐能等未开垦的处女地亟待开发

    潮汐能——海水涨落及潮水流动所产生的能量。全球潮汐能的蕴藏量约为 27亿千瓦。如果用于发电,年发电量约为 1.2万亿千瓦时。潮汐能利用主要用于发电。英国、美国等国家有正在运行、在建和拟建的规模化潮汐电站 139座,我国已建成小型潮汐电站 9座。1980年,我国建成了第一座双向潮汐电站——江厦潮汐试验电站,是世界上较大的一座双向潮汐电站。

    海流能——海水流动所产生的能量,稳定、持续性强。海洋占地球面积的71%,海流(洋流)蕴藏着巨大能量,用于发电是海流能利用的有效方式。海流电站的发电装置与风力发电装置比较相似,故又有“水下风车”之称。1979年,我国在舟山群岛进行过螺旋桨式海流发电试验。

    波浪能——海水涌动所产生的能量,能量巨大、资源丰富,但属于低品位能源。波浪能的发电成本比常规电站的发电成本高 10~ 20倍。如何建造既经济又实用的大型波浪能电站来利用廉价的波浪能资源,是人类所面临的一大挑战。

    矿物燃料是全球气候变暖的罪魁祸首。长期以来人们始终在谋求能源使用煤和石化燃料、缓解能源危机的多样化,大力开发清洁新能源是减少有效途径。

    煤炭是世界上的一种重要化石燃料能源,在我国更是占到了一次性能源总消费量的 70%左右,并且这种局面在今后相当长的时间内不会改变。而针对煤炭的脱硫措施就相当重要,目前世界范围内已有近千套脱硫装置在运行,所用的脱硫方法也不尽相同。一般说来,燃煤设备的脱硫技术可以分为三大类,即燃烧前对燃料进行脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后的烟气脱硫。

    在煤使用前,先用水将煤洗一下,这当然不是为了干净,而是洗煤能达到脱硫的效果。由于煤和硫铁矿的密度不同,通过常规的洗煤就可除去 30%~ 50%的硫铁矿,如果采用更为先进的泡沫浮选工艺洗煤,则可以除去煤中 40%~ 90%的硫铁矿。

    另外,在洗煤的过程中,还可以把可溶性的硫酸盐一起除去。

    生物技术脱硫是一种燃烧前脱硫的方法,它是利用微生物将铁矿石中的 2价铁变成 3价铁,把单体硫变成硫酸,从而在源头上实现了清洁生产的目的,是一种有发展前途的治理方法,取得了很好的效果,受到世界各国的重视。 除了生物技术脱硫法,还有其他一些脱硫方法,如化学浸出法、微波法、磁力脱硫法、溶剂精炼脱硫法等,这些方法也都试验成功,已经或正在应用到燃烧前的脱硫实践中去。

    目前,烟气脱硫被认为是控制二氧化硫最行之有效的方法。烟气脱硫主要分为干法、半干法和湿法。

    所谓干法烟气脱硫,是指脱硫的最终产物是干态的。主要有旋转喷雾干燥法,炉内喷钙尾部增湿活化、循环流化床法、荷电干式喷射脱硫法、电子束照射法、脉冲电晕法以及活性炭吸附法等。

    湿法烟气脱硫,是指脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后,脱硫过程的反应温度低,因此反应过程是气液固混合反应,其脱硫反应速度快、效率高、脱硫剂利用率高。湿法烟气脱硫主要有石灰石(石灰)抛弃脱硫法、石灰石(石灰)石膏脱硫法、双碱脱硫法、氧化金属物脱硫法、氨脱硫法、海水脱硫法等。

    在发展新能源、使用新技术应对酸雨上我们已经取得了很好的成绩,那作为公众的我们还能在哪些方面贡献自己的一份力量呢?

    1.用好秸秆,变废为宝

    禁烧秸秆,让秸秆变废为宝,用途很多,可以说是一种环保的资源,下面一起看一下秸秆是怎样被我们巧妙利用的吧!

    (1)秸秆还田做肥料。稻草还田有许多好处:

    土壤中粗微团聚体含量明显提高,土壤总孔隙度增加 1.5%,土壤容量降低,土壤有机质、速效氮、速效钾等含量明显提高。

    冬季稻草覆盖蔬菜,土壤含水量提高 6.44% ~8.58%,土壤 5厘米处温度提高 0.66~ 1℃。在施用氦、磷肥基础上配合稻草还田,稻谷平均增产率为10%。

    利用秸秆与畜禽粪便易氧堆肥或秸秆堆肥技术制造有机复合肥。

    (2)秸秆可以制作沼气。秸秆经厌氧发酵后产生沼气,已广泛用于百姓家庭,副产物是沼渣、沼肥、沼液。沼渣可用来喂养猪、鱼,沼肥可做有机肥,是理想的土壤改良剂。

    秸秆占农村能源消费的 70%左右,但利用效率不高,且能排放少量大气污染物和氮氧化物酸性气体。因此利用秸秆可发展沼气池,生产沼气取暖和做饭,沼气池渣尚可肥田,且减少酸性气体排放。目前我国农村已建成各种沼气池超过 500万座,产生沼气相当于 70万吨标准煤,将来秸秆将主要用于还田和生产沼气。例如,烧一亩玉米秸秆相当于损失 13千克碳铵和 15千克磷肥。可以机械粉碎后还田;秸秆青贮,氨化后发展无粮饲料;经生物菌腐化秸秆后,沤制有机肥。如此,既减少了污染,又利用了秸秆中的营养元素,何乐而不为呢?

    (3)秸秆气化做能源。我国的低热值秸秆气化效率在 70%左右,气化集中供气技术在国际上已处于领先地位,低热值燃气的固定床、流化床生物质气化装置开始投放市场,已用于燃气供热和农村集中供生活用燃气。

    (4)秸秆生产环保餐盒。利用稻麦草浆做的快餐盒各项指标良好,价格低廉,而且生产过程无毒、无污染。该种快餐盒被丢弃后会很快降解,能增加土壤肥力,即使焚烧处理也无毒气放出,不会对环境构成威胁。

    (5)秸秆制作木门。农作物秸秆如稻草、麦秆、高粱秆、玉米秆、果壳、锯末等均可生产聚合秸秆木门。既节约了资源,又实现了变废为宝。

    (6)秸秆制纤维素。利用自然界中的麦秆、高粱秆、玉米秆、棉秆等含有纤维素的物质经过化学处理与机械加工制成的纤维,属于化学纤维中的人造纤维,具有吸湿性好、容易染色、抗静电、较易于纺织加工等特性,可以与棉、毛、麻、丝混纺交织。也可制成止血纤维、纱布、绷带及医用床单、被服等。

    (7)秸秆可以生产炭品。利用作物秸秆生产炭品是另一秸秆利用技术,先将秸秆烘干或晒干,然后粉碎并造粒,再把颗粒放置在制炭设备中,同时隔绝空气或只供给少量空气,并对其进行加热,这时秸秆就会发生热解,并被转化成固体木炭。秸秆制炭实际上是一个热解过程。

    到目前为止,我国已开发出了配套的秸秆挤压成型、炭化、木焦油提取等设备。利用这些设备可以提取秸秆中的碳和发热量,在硬度和密度方面比普通木炭要好,在单位发热量方面比煤热量高,不仅可以用于冶炼业,而且还可以用于人们的日常生活。秸秆炭燃烧的特点是无烟、无味、无毒,所以受到了大众的欢迎。

    2.发展绿化,净化空气

    在当前酸雨污染比较严重的情况下,筛选和培植抗酸雨的农作物和树种,是一项很重要的举措。如我国西南地区的山茶、柑橘、橙、桧柏、侧柏等,既是该地区的名优特产,又是抗酸雨的经济作物和林木。樟树为常年绿色阔叶树种,有较强抗酸雨能力,可用其更换马尾松等易受酸雨侵害的针叶树种;在园林建设中,可多植桂花、茶花、女贞等抗酸树种。

    绿化可以大面积、大范围、长时间地净化空气,是治理酸雨污染的一条重要途径。树木、草地、花卉均可调节气候,涵养水源,保持水土和吸收有毒气体,当然也包括对二氧化硫等气体的吸收。有的树木吸收二氧化硫的能力很强,如 l平方米的银杉可以吸收 60千克的二氧化硫,其他的强吸收二氧化硫的树种有金橘、红橘、桑树、樟树等,花卉中的紫薇、菊花、石榴等也对二氧化硫有着较强的吸收能力。

    3.公众参与,共治酸雨

    在与酸雨的抗战中,公众的参与也是必不可少的,下面就来看看公众可以在哪些方面参与。

    (1)环境保护需要环保工作者献身。作为终身为之奋斗的事业,我国许多科学工作者为了研究我国酸雨的形成规律,贡献了自己的全部精力。

    (2)中小学生应该积极参加环保活动,其中包括防治酸雨。例如,学生可以在校园内,种植一些对酸雨敏感性植物,来观测酸雨对环境的影响;通过种植抗酸雨经济作物、花卉等来改造环境。通过这些活动可以增加学生的环保知识、提高学生的环保意识。

    (3)环保需要正确的公众舆论。为了使公众了解更多的环保知识,应该加大环保宣传力度。然而青少年在环保宣传方面比成年人更有优势,例如他们宣传的形式多样,可以为他人讲故事,办画展……这更能为大众所接受,从而产生了重大的社会效益。宣传环保知识是每个公民的责任和义务,大家应该积极参加。

    4.面对酸雨,各国要一起行动

    酸雨是一个国际性的问题,世界上酸雨最严重的欧洲和北美许多国家在遭受多年的酸雨危害之后,终于都认识到大气无国界,不能依靠一个国家单独解决酸雨污染的问题。1979年11月,在日内瓦举行的联合国欧洲经济委员会的环境部长会议上,通过了《控制长距离越境空气污染公约》,并于 1983年生效,开始了对二氧化硫等污染气体的控制。各缔约国都加强了对引起酸雨的气体的排放控制,也取得了一些效果;但是,人类的很多行为还是会造成大量的酸性物质排放到空气中,尤其是战争对局部空气污染影响巨大,下面的这个例子很能说明问题。

    一支登山队在 1991年攀登珠穆朗玛峰时遇到了大雪,当时令他们颇为震惊的是,从天上飘下来的是黑色的雪花。由于雪花的颜色为黑色,所以整个天际漆黑一片。对于这一现象,科学家进行了深入研究,研究表明,之所以会下黑雪是因为在 1990年爆发的海湾战争中,参战方出动大量飞机,投掷大量炸药,大量的酸性气体排放到空气中,空气受到了严重污染。这场战争造成了严重的经济损失,很多油井长时间燃烧,排放出滚滚浓烟,使白昼如同黑夜,人们白天开车要打开车灯,步行则要靠手电筒照明。日照量的减少严重影响了植被和土壤。而燃烧排放出了大量的二氧化硫和二氧化碳,使其在空气中的含量大大超过正常值,与此同时,酸雨侵蚀很多地区,严重影响了植物的生长。另外,酸雨造成水质污染,人们无法正常饮用。这些石油燃烧后排放出的大量尘埃不断地弥漫扩散,经印度洋上空的暖湿气流向东移动,在飘过喜马拉雅山上空时就凝成了黑雪降落下来。总之,黑雪降落是大气受到严重污染的结果。

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