青少年科普知识枕边书:地理知识全知道-“空中死神”——酸雨
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    平常的雨水都呈微酸性,pH值在5.6以上,这是因为大气中的二氧化碳溶解于雨水中以后,一部分形成呈微酸性的碳酸的缘故。然而燃烧煤和石油的过程会向大气大量释放二氧化硫和氮化物,当这些物质达到一定的浓度以后,会与大气中的水蒸气结合,形成硫酸和硝酸,使雨水的酸性变大,pH值变小,我们把pH值小于5.6的雨水,称之为酸雨。

    世界上最早为“酸雨”命名的人是英国科学家史密斯。1852年,史密斯分析了英国工业城市曼彻斯特附近的雨水,发现那儿雨水中由于大气严重污染而含有硫酸、酸性硫酸盐、硫酸铵、碳酸铵等成分。他成了世界上第一个发现酸雨、研究酸雨的科学家,并由此开创了一门崭新的学科——化学气候学。史密斯对酸雨整整调查研究了20年,于1872年写了《空气和降雨:化学气候学的开端》一书。就是在这本书中,他第一次采用了“酸雨”这一术语。不过,由于当时世界上降酸雨的地方很少,所以并没有引起人们的重视。直到史密斯发现酸雨的40年以后,一个名叫索伦森的科学家才进一步确证了酸雨的存在,并且提出了测量酸雨的方法。20世纪以来,酸雨给人类带来的危害愈演愈烈,这才逐渐成为世人关注的一大问题。

    20世纪50年代,美国水生生态学家曾揭示降雨的酸度与湖泊、土壤酸度的关系,并说明降水酸度是由于燃煤和金属冶炼排放的二氧化硫生成的。最早察觉自然界有变化的是北欧农民。20世纪50年代前后,他们发现河湖里有了从未见过的鱼,以为是“上帝的恩惠”赐予的,可没高兴多久,河流、湖泊中的鱼类开始减少或者没有了,一些建筑物外皮和一些青铜塑像开始剥落。人们开始追查原因,结果发现当地降雨的酸度竟然和西红柿汁相接近,是因为雨水中溶有大气中的二氧化碳、二氧化硫,变成了碳酸、硫酸。

    可是位于北欧的几国都是山高水急,工厂不多,又是水力发电为主,雨中的污染物从何而来?对生物、人类、自然界还有什么影响呢?解开这种污染之谜的是瑞典的土壤学家奥丹博士。他还指出了酸雨将严重危及水质、土壤、森林和各种建筑物,对人类来说将是一场化学战。他的预言不断地被证实了,联合国环境规划署对欧洲13个国家森林状况作了调查,可以看到被调查国的森林都不同程度地受到酸雨的危害,重的受害面积达一半以上,轻的也有1/4。奥丹还指出了污染物质是经过在自然界的蒸发、沉降等过程,从遥远的欧洲中部迁移到北欧和更远的地方的。由于奥丹的杰出贡献,他被誉为“酸雨解谜之父”。

    哪里有酸雨,哪里就会有灾难发生。酸雨落进湖里,时间一久,湖水就会变酸,而且越来越酸。开始是某些浮游生物、软体动物消失不见,无脊椎动物大大减少,不少鱼类的卵不能孵化;然后是绝大多数的鱼类也都消失,微生物的活动受到影响,水质严重恶化;最后生机盎然的湖泊变成死水一潭。那些酸度很高的湖泊,看上去水体很洁净,简直像水晶一般透明,但实际上已经是个“死湖”,是个没有生命的“水中坟墓”。

    酸雨会降低土壤肥效,破坏土壤结构,妨碍土壤中水分和空气的调节,甚至损害植物组织,影响光合作用,使大多数农作物减产。森林更深受酸雨之苦。酸雨降落到“林海”里,树叶直接受害,林地养分丧失,有害有毒元素趁机作恶,林木生长变慢,直到干枯死去。

    德国人把酸雨称作“绿色的鼠疫”,因为在德国,至少有一半的森林受到酸雨危害。德国人曾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,好多树冠完全脱光,只剩下光秃秃的枝丫,在凄风苦雨中呻吟挣扎。

    酸雨还会加速大部分建筑材料的腐蚀,严重破坏历史文物和古迹。已有2000多年历史的雅典古城堡是希腊民族的象征和骄傲,几乎全部用洁白的大理石建成,在长年累月的侵蚀下,酸雨已使精美的浮雕、神像变得面容憔悴,污头垢面,斑驳模糊,完全失去了昔日的光彩。酸雨也使意大利威尼斯的古建筑和部分艺术珍品严重受损,使印度著名的泰姬陵出现剥落现象,使英国圣保罗教堂的石料被蚀3厘米。德国每年因各地纪念碑受腐蚀就要损失数百万马克。虽说我国天降酸雨还不甚厉害,但它造成的危害已相当严重,给生态环境带来不良影响。

    由于酸雨在空中飘移,是超越国界的全球问题,因此已被各国环境科学家看作最难治理的棘手问题之一,并被冠以“空中死神”的恶名。

    为了降低酸雨的危害,联合国多次召开国际会议讨论酸雨问题,许多国家把控制酸雨列为重大科研项目。全世界已有40多个国家通过有关污染防治、限制汽车排污的立法。1993年在印度召开的“无害环境生物技术应用国际合作会议”上,专家们提出了利用生物技术预防、阻止和逆转环境恶化,增强自然资源的持续发展和应用,保持环境完整性和生态平衡的措施。专家们认为:利用生物技术治理环境具有巨大的潜力。煤是当前最重要的能源之一,但煤中含有硫,燃烧时放出二氧化硫等有害气体。煤中的硫有无机硫和有机硫两种。无机硫大部分以矿物质的形式存在,其中主要的是黄铁矿。生物学家利用微生物脱硫,将二价铁变成三价铁,把单体硫变成硫酸,取得了很好效果。例如,日本中央电力研究所从土壤中分离出一种硫杆菌,它是一种铁氧化细菌,能有效地去除煤中的无机硫。美国煤气研究所筛选出一种新的微生物菌株,它能从煤中分离有机硫而不降低煤的质量。捷克筛选出的一种酸热硫化杆菌,可脱除黄铁矿中75%的硫。据1991年统计,捷克利用生物技术已平均脱去煤中无机硫的78.5%,有机硫的23.4%。目前,科学家已发现能脱去黄铁矿中硫的微生物还有氧化亚铁硫杆菌和氧化硫杆菌等。生物技术脱硫符合“源头治理”和“清洁生产”的原则,是一种极有发展前途的治理方法,越来越受到世界各国的重视。

    知识链接

    目前世界上有三大酸雨区:一是以德、法、英等国家为中心的北欧酸雨区;二是包括美国和加拿大在内的北美酸雨;三是覆盖我国四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区,面积为200万平方公里。

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