酸雨危害

酸雨危害

酸雨在國外被稱為“空中死神”,造成的危害,若用金錢來衡量,損失是巨大的,而且,許多損失是用金錢無法挽回的。

酸雨的危害
當前,人類面臨十大環境問題:水危機、土地荒漠化、臭氧層遭破壞、溫室效應、酸雨肆虐、森林銳減、水土流失、物種滅絕、垃圾成災、有毒化學品污染。其中,酸雨肆虐是跨越國界的全球性的災害。
酸雨是指pH值小於56的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水。大量的環境監測資料表明,由於大氣層中的酸性物質增加,地球大部分地區上空的雲水正在變酸,如不加控制,酸雨區的面積將繼續擴大,給人類帶來的危害也將與日俱增。現已確認,大氣中的二氧化硫和二氣化氮是形成酸雨的主要物質。美國測定的酸雨成分中,硫酸占60%,硝酸占32%,鹽酸占6%,其餘是碳酸和少量有機酸。大氣中的二氧化硫和二氧化氮主要來源於煤和石油的燃燒,它們在空氣中氧化劑的作用下形成溶解於雨水的種酸。據統計,全球每年排放進大氣的二氧化硫約1億噸,二氧化氮的5000萬噸,所以,酸雨主要是人類生產活動和生活造成的。
目前,全球已形成三大酸雨區。我國覆蓋四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區,面積達200多萬平方公里的酸雨區是世界三大酸雨區之一。我國酸雨區面積擴大之快、降水酸化率之高,在世界上是罕見的。世界上另兩個酸雨區是以德、法、英等國為中心,波及大半個歐洲的北歐酸雨區和包括美國和加拿大在內的北美酸雨區。這兩個酸雨區的總面積大約1000多萬平方公里,降水的pH值小於0.5,有的甚至小於0.4。
酸雨給地球生態環境和人類社會經濟都帶來嚴重的影響和破壞。研究表明,酸雨對土壤、水體、森林、建築、名勝古蹟等人文景觀均帶來嚴重危害,不僅造成重大經濟損失,更危及人類生存和發展。酸雨使土壤酸化,肥力降低,有毒物質更毒害作物根系,殺死根毛,導致發育不良或死亡。酸雨還殺死水中的浮游生物,減少魚類食物來源,破壞水生生態系統;酸雨污染河流、湖泊和地下水,直接或間接危害人體健康;酸雨對森林的危害更不容忽視,酸雨淋洗植物表面,直接傷害或通過土壤間接傷害植物。促使森林衰亡。酸雨對金屬、石料、水泥、木材等建築材料均有很強的腐蝕作用,因而對電線、鐵軌、橋樑、房屋等均會造成嚴重損害。在酸雨區,酸雨造成的破壞比比皆是,觸目驚心,如在瑞典的9萬多個湖泊中,已有2萬多個遭到酸雨危害,4千多個成為無魚湖。美國和加拿大許多湖泊成為死水,魚類、浮游生物、甚至水草和藻類均一掃而光。北美酸雨區已發現大片森林死於酸雨。德、法、瑞典、丹麥等國已有700多萬公頃森林正在衰亡,我國四川、廣西等省有10多萬公頃森林也正在衰亡。世界上許多古建築和石雕世術品遭酸雨腐蝕而嚴重損壞,如我國的樂山大佛、加拿大的議會大廈等。最近發現,北京蘆溝橋的石獅和附近的石碑,五塔寺的金剛寶塔等均遭酸雨浸 蝕而嚴重損壞。
酸雨是由大氣污染造成的,而大氣污染是跨越國界的全球性問題,所以,酸雨是涉及世界各國的災害,需要世界各國齊心協力,共同治理。

酸雨的損益值計

分析及計算公式
D=DH+DA+DF+DB+DC+DT
其中,
D——大氣污染引起的總損失
DH——大氣污染引起的人體健康損失
DA——大氣污染引起的農業損失
DF——大氣污染引起的林業損失
DB——大氣污染引起的建築材料損失
DC——大氣污染增加的清洗費用
DT——酸霧影響能見度的交通損失
1.大氣污染對人體損失的估算
DH=DHM+DMT+DHD
其中,
DHM——呼吸系統疾病醫療費用損失
DMT——呼吸系統疾病的誤工損失
DHD——肺癌患者提前死亡引起的生產損失
2.大氣污染對林業損失的估算
DA=DAV+DAG
其中,
DAV——大氣污染引起的蔬菜減產的損失
DAG——大氣污染引起的糧食減產的損失
3.大氣污染對林業的損失估算
DF=DFW+DFE
其中
DFW——森林減產的木材經濟損失
DFE——森林生態效益危害(非林產品)的經濟損失
4.大氣污染對建築材料的損失估算
DB=DBS+DBP
其中
DBS——鍍鋅鋼破壞的經濟損失
DBP——油漆破壞的經濟損失
5.大氣污染增加的清洗費用估算
DC=DCH+DCR
其中
DCH——家庭清洗費用
DCR——城市房屋外觀清洗費用
6.能見度降低對交通運輸損失的估算
DT=DTH+DTW
其中
DTH——酸霧對陸路運輸造成的經濟損失
DTW——酸霧對水上運輸造成的經濟損失

酸雨的治理措施

控制酸雨的根本措施是減少二氧化硫和氮氧化物的排放。
治理措施
世界上酸雨最嚴重的歐洲和北美許多國家在遭受多年的酸雨危害之後,終於都認識到,大氣無國界,防治酸雨是一個國際性的環境問題,不能依靠一個國家單獨解決,必須共同採取對策,減少硫氧化物和氮氧化物的排放量。經過多次協商,1979年11月在日內瓦舉行的聯合國歐洲經濟委員會的環境部長會議上,通過了《控制長距離越境空氣污染公約》,並於1983年生效。《公約》規定,到1993年底,締約國必須把二氧化硫排放量削減為1980年排放量的70%。歐洲和北美(包括美國和加拿大)等32個國家都在公約上籤了字。為了實現許諾,多數國家都已經採取了積極的對策,制訂了減少致酸物排放量的法規。例如,美國的《酸雨法》規定,密西西比河以東地區,二氧化硫排放量要由1983年的2000萬噸/年,經過10年減少到1000萬噸/年;加拿大二氧化硫排放量由1983年的470萬噸/年,到1994年減少到230萬噸/年,等等。目前世界上減少二 氧化硫排放量的主要措施有:
1、原煤脫硫技術,可以除去燃煤中大約40%一60%的無機硫。
2、優先使用低硫燃料,如含硫較低的低硫煤和天然氣等。
3、改進燃煤技術,減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如,液態化燃煤技術是受到各國歡迎的新技術之一。它主要是利用加進石灰石和白雲石,與二氧化硫發生反應,生成硫酸鈣隨灰渣排出。
4、對煤燃燒後形成的煙氣在排放到大氣中之前進行煙氣脫硫。目前主要用石灰法,可以除去煙氣中85%一90%的二氧化硫氣體。不過,脫硫效果雖好但十分費錢。例如,在火力發電廠安裝煙氣脫硫裝置的費用,要達電廠總投資的25%之多。這也是治理酸雨的主要困難之一。
5.開發新能源,如太陽能,風能,核能,可燃冰等,但是目前技術不夠成熟,如果使用會造成新污染,且消耗費用十分高.
酸雨是大氣受污染的一種表現,因最早引起注意的是酸性的降雨,所以習慣上統稱為酸雨。
純淨的雨雪在降落時,空氣中的二氧化碳會溶入其中形成碳酸,因而具有一定的弱酸性。空氣中的二氧化碳濃度一般約在316ppm左右,這時降水的pH值可達5.6。這是正常的現象,不是我們通常所說的酸雨。
我們所講的酸雨是指由於人類活動的影響,使得pH值降低至5.6以下的酸性降水。隨著近現代工業化的發展,這樣的降水開始出現,並且逐年增多。它已經開始影響到人類賴以生存的環境,以及人類自己了。
古代的雨雪酸度沒有記載,對大約180年前的格陵蘭島積凍的測定表明,那時降雪的pH值為6~7.6之間。
二十世紀50年代以前,世界上降水的pH值一般都大於5,少數工業區曾降酸雨。從60年代開始,隨著工業的發展和礦物燃料消耗的增多,世界上一些工業發達地區(如北歐南部和北美東部)降水的pH值降到5以下,而且範圍不斷擴大,生態系統受到了明顯的傷害。
1872年英國化學家史密斯在其《空氣和降雨:化學氣候學的開端》一書中首先使用了“酸雨”這一術語,指出降水的化學性質受到燃煤和有機物分解等因素的影響,也指出酸雨對植物和材料是有害的。
二十世紀50年代中期,美國水生生態學家戈勒姆進行了一系列研究工作,揭示了降水的酸度同湖水和土壤酸度之間的關係,並指出降水酸度是礦物燃料燃燒和金屬冶煉排出的二氧化硫造成的。但是,他們的工作都沒有引起人們的注意。
二十世紀60年代間,瑞典土壤學家奧登首先對湖沼學、農學和大氣化學的有關記錄進行了綜合性研究,發現酸性降水是歐洲的一種大範圍現象,降水和地面水的酸度正在不斷升高,含硫和含氮的污染物在歐洲可以遷移上千公里。
1972年瑞典政府向聯合國人類環境會議提出一份報告:《穿越國界的大氣污染:大氣和降水中的磕對環境的影響》。從此更多的國家關注酸雨這一問題,研究的規模也在不斷擴大。
1975年5月,在美國俄亥俄州立大學舉行了第一次國際酸性降水和森林生態系統討論會。1982年6月在瑞典斯德哥爾摩召開了國際環境酸化會議,酸雨已成為當前全球性環境污染的主要問題之一。
酸雨的形成是一種複雜的大氣化學和大氣物理現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸,絕大部分是硫酸和硝酸,以硫酸為主。硫酸和硝酸是由人為排放的二氧化硫和氮氧化物轉化而成的,可以是當地排放的,也可以是從遠處遷移來的。
煤和石油燃燒以及金屬冶煉等工業活動會釋放二氧化硫到空氣中,通過氣相或液相氧化反應生成硫酸。同時高溫燃燒會使空氣中的氮氣和氧氣生成一氧化氮,其在大氣中與氧繼續作用,大部分轉化成為二氧化氮,遇水或水蒸氣就會生成硝酸和亞硝酸。
由於人類活動和自然過程,還有許多氣態或固體物質進入大氣,對酸雨的形成也產生影響。大氣顆粒物中的鐵、銅、鎂等是成酸反應的催化劑。大氣光化學反應生成的臭氧和過氧化氫等又是使二氧化硫氧化的氧化劑;飛灰中的氧化鈣、土壤中的碳酸鈣、天然和人為來源的氨,以及其他鹼性物質又會與酸反應,而使酸中和。
降水的酸度實際上就是降水中的主要陰陽離子的乾衡。當大氣中二氧化硫和一氧化氮的濃度較高時,降水中就會表現為酸性;如果降水中代表鹼性物質的幾個主要陽高子濃度也較高時,降水就不會有很高的酸度,甚至可能呈現鹼性。在鹼性土壤地區,或大氣中顆粒物濃度高時,往往出現這種情況。相反,即使大氣中二氧化硫和一氧化氮濃度不高,而鹼性物質相對更少時,則降水仍然會有較高的酸度。工業區的高大煙囪可把二氧化硫擴散到很遠的地方,因而很多山區和荒野地帶也降酸雨。
硫和氮是植物生長不可或缺的營養元素,弱酸性降水可溶解地殼中的礦物質,供動、植物吸收。但如果酸度過高,例如pH值降到5以下,就可能使生態系統遭受損害。
在土壤鹽基飽和度低的地區或土層薄的岩石地區,酸性雨水降落地面後得不到中和,就會使土壤、湖泊、河流酸化。
當湖水或河水的pH值降到5以下時,流域內的土壤和水體底泥中的金屬(例如鋁)就會被溶解進入水中,毒害魚類,使其繁殖和發育受到嚴重影響。水體酸化還會導致水生生物的組成結構發生變化,耐酸的藻類、真菌增多,而有根植物、細菌和無脊椎動物減少,有機物的分解率降低。因此,酸化的湖泊、河流中魚類減少。瑞典和挪威南部以及美國東北部許多湖泊都已成為無魚的死湖。
例如美國東部阿迪朗達克山區,海拔700米以上的湖泊,目前半數以上湖水pH值在5以下,90%已無魚。而在1929~1937年間,只有4%的湖泊的pH值在5以下,或者是無魚的。現在瑞典18000多個大中型湖泊已經酸化,其中約4000個酸化嚴重,水生生物受到很大傷害。
酸雨還會抑制土壤中有機物的分解和氮的固定,淋洗與土壤粒子結合的鈣、鎂、鉀等營養元素,使土壤貧瘠化
酸雨會傷害植物的新生芽葉,從而影響其發育生長;酸雨腐蝕建築材料、金屬結構、油漆等,古建築、雕塑像也會受到損壞;作為水源的湖泊和地下水酸化後,由於金屬的溶出,就會對飲用者的健康產生有害影響。
控制酸雨的根本措施是減少二氧化硫和一氧化氮的人為排放量。另外瑞典等國試驗在已酸化的土壤和水體中施加鹼性的石灰,在短期內也曾取得較好的效果
怎樣減少酸雨?
酸雨是我們當今面臨的、更為顯著的空氣品質問題之一。酸性物質以及導致形成酸性物質的化合物,是在燃燒礦物燃料來發電和提供運輸時生成的。這些物質主要是從硫氧化物和氮氧化物衍生而成的酸。這些化合物也有一些天然來源,例如雷電、火山、生物物料燃燒和微生物活動,但除了罕見的火山爆發外,這些天然來源同來自汽車、電廠和冶煉廠的排放氣相比,是相當小量的。
用以減少酸雨的各種戰略對策,可能每年需要幾十億美元的投資。由於耗資如此巨大,所以,至關重要的是要很好地了解涉及污染物遷移、化學轉化和歸宿的大氣過程。
酸沉降包括兩部分,即“濕”降水(如雨和雪的形式)和乾沉降(氣溶膠或氣態酸性化合物的形式沉降到諸如土壤顆粒、植物葉片等表面上)。以被沉降而告終的物質,往往以一種極其不同的化學形式進入大氣。例如,煤中的硫被氧化成二氧化硫,這是它從煙囪排出的氣態形式。隨著它在大氣中運動,便慢慢被氧化,並與水反應生成硫酸——這是它可能被沉降在下風向數百英里處的形式。
氮氧化物的生成、反應以及最終從大氣中脫除所經歷的路線也是非常複雜的。當氮氣和氧氣在發電廠、在民用爐灶和汽車發動機中的高溫下加熱時,生成一氧化氮(NO),再與氧化劑反應生成二氧化氮(NO2),最終生成硝酸(HNO3)。全球氮氧化物衡算——它們來自何方及它們去往何方的定量估計值仍然相當不確定。
可以容易地看到,在我們徹底了解各種不同化學形式的氮、硫和碳的生物地球化學循環以及這些化學物種的全球來源與歸宿之前,將難以滿懷信心地選擇空氣污染控制戰略。大氣化學和環境化學是實現一個更清潔、更有益健康的環境的核心。發展空氣中痕量化學物種的可靠測定方法、重要大氣反應的動力學、和發現可用以減少污染物排放的、新的、更有效的化學工藝,這些就是未來10年中必須受到國家承諾的目標。

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