论文: 酸雨的形成、危害及其防治措施(2)

2020-04-03 12:46

洁区的4.4倍,患哮喘病为清洁区的2.6倍患心脏病为清洁区的1.7倍。实验室研究表明,酸雨对呼吸道中起主要防御功能的细胞有重要损伤作用其后果将会使呼吸道感染,肺肿瘤的发生机会大大增加,甚至会诱发癌症,这是酸雨对人体健康的直接影响。

2.酸雨对人体的间接危害

对人类而言,酸雨的一个间接影响就是溶解在水中的有毒金属被水果,菜蔬和动物的组织吸收。虽然这些有毒金属不直接影响这些动物,但是吃下这些动物却对人类的产生严重的影响。例如,累积在动物器官和组织中的汞与脑损伤和神经混乱有关联的。同样地,农田土壤酸化,使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属如汞、铝等再溶出,继而为粮食,蔬菜吸收和富集,人类摄取后会中毒得病,这是酸雨对人体的间接危害。

(三)酸雨对土壤及其植物的危害

酸雨不仅对淡水生态系统造成危害,使土壤酸化,进一步也危害植物根系和茎叶。植物是陆地生态系统的生产者,动物是消费者,微生物是分解者。植物受到危害,动物和微生物相继受到影响,破坏陆地生态系统的平衡。科学家曾经试验给植物浇酸水,只要水的pH值低到3以下,水稻、松树、向日葵等叶子表面就会出现坏死斑点,显微镜下观察叶子表面的毛孔和气孔都受到损害,严重影响光合作用。而且酸水夺去了植物体内的钙、镁等物质使植物逐渐衰弱。植物叶子变黄就是因为镁不足,叶绿素难以合成的缘故。松树等针叶树之所以对酸雨特别敏感,是因为针叶树全年不落叶,酸雨造成的损害会在针叶中逐年积累起来。酸雨还可使农作物大幅度减产。例如,冬小麦在pH为3.5的酸雨影响下将减产13.7%,pH为2.5时更减产34%。大豆和蔬菜也易受酸雨危害,使产量和质量(蛋白质含量)下降。在欧洲大陆的最北部北极圈附近地区,许多地区的苔藓和地衣因酸雨而消失,所以出现了“地衣沙漠”的名词。

同时,酸雨中的硫酸使土壤更加贫瘠,它融化了土壤中的钙、镁、钾等养分,将它们硫酸化。酸化的土壤更加影响微生物的活性,使土壤失去中和能力。土壤如

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果PH值过低(酸性),大部分植物是无法继续生长的,它们会因强酸而导致死亡。受到酸雨侵蚀的叶子,其叶绿素含量会降低,使光合作用受阻,引起叶子萎缩和畸形。

酸雨对森林的影响在很大程度上是通过对土壤的物理化学性质的恶化作用造成的。在酸雨的作用下,土壤中的营养元素钾、钠、钙、镁会释放出来,并随着雨水被淋溶掉。所以长期的酸雨会使土壤中大量的营养元素被淋失,造成土壤中营养元素的严重不足,从而使土壤变得贫瘠。此外,酸雨能使土壤中的铝从稳定态中释放出来,使活性铝的增加而有机络合态铝减少。土壤中活性铝的增加能严重地抑制林木的生长。酸雨可抑制某些土壤微生物的繁殖,降低酶活性,土壤中的固氮菌、细菌和放线菌均会明显受到酸雨的抑制。酸雨还可使森林的病虫害明显增加。在四川,重酸雨区的马尾松林的病情指数为无酸雨区的2.5倍。根据国内对105种木本植物影响的模拟实验,当降水pH值小于3.0时,可对植物叶片造成直接的损害,使叶片失绿变黄并开始脱落。叶片与酸雨接触的时间越长,受到的损害越严重。野外调查表明,在降水PH值小于4.5的地区,马尾松林、华山松和冷杉林等出现大量黄叶并脱落,森林成片地衰亡。例如重庆奉节县的降水PH值小于4.3的地段,20年生马尾松林的年平均高生长量降低50%。

酸雨对中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,占有林地面积的32%。贵州受害森林面积约为14万公顷。根据某些研究结果,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(按1988 年市场价计算)。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,森林的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,这几乎是一致的。根据这些计算结果,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是十分有害的。

(四)酸雨对水体的危害

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湖泊与河流是酸性降水的首先受害者,降落酸雨后的变化也最明显,敏感水体酸化后会带来各种不良生物后果。水体中某些有机物的分解速度会降低,水体中的第一生产者的组成将发生变化。浮游生物的种类将会减少,但浮游生物的生物量与生产率不会因水体酸化而减少;草食类与肉食类微生物的生物量会减少。在湖泊酸化的初期,鱼体内富集的痕量金属会升高。最大的影响是渔民经济效益减少,富裕程度降低和特定年龄的渔民恢复健康减慢。

对饮用水质的影响,水体酸化后可能从土壤和水的分配网中溶解某些有毒物和有害金属,如铅、汞、镉、铝与铜等,饮水中含有这些金属会使人体引起一系列疾病。

(五)酸雨对建筑的危害

酸雨能使非金属建筑材料(混凝土、砂浆和灰砂砖)表面硬化使水泥溶解,出现空洞和裂缝,导致强度降低,从而建筑物损坏。

沙浆混凝土墙面经酸雨侵蚀后,出现“白霜”,经分析此种白霜就是石膏(硫酸钙) 。

建筑材料变脏、变黑影响城市市容质量和城市景观,被人们称之为 “黑壳” 效应。我国雾都重庆“黑壳” 效应相当明显。天然大理石,俗称汉白玉,三年之后,经酸雨淋洗,完全变色;失去光泽的时间为3至8年。大理石含钙特多,因此最怕酸雨侵蚀。例如,有两座高157米尖塔的著名德国科隆大教堂,石壁表面已腐蚀得凹凸不平“酸筋”累累。通向人口处的天使和玛丽亚石像剥蚀得已经难以恢复。其中的砂岩(更易腐蚀)石雕近15年间甚至腐蚀掉了10个厘米。已经进入《世界遗产名录》的著名印度泰姬陵,由于大气污染和酸雨的腐蚀,大理石失去光泽,乳白色逐渐泛黄,有的变成了锈色。

我国北京国子监街孔庙内的“进士题名碑林”(共198块)距今已有700年历史,上面共镑刻了元、明、清三代51624中第进土的姓名、籍贯和名次,是研究中国古代科举考试制度的珍贵实物资料,已被列为国家级文物重点保护单位。近年来,许多石碑表面因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象,具有珍贵历史价值的石碑

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已变得面目皆非。据管理人员介绍,这些石碑主要是最近3年中损坏得比较厉害,所以第198块进士题名碑距今虽只有不到百年的时间,但它的 毁损程度也丝毫不亚于其他石碑。实际上,北京其他石质文物,例如,钟寺的钟刻、故宫汉白玉栏杆和石刻,以及卢沟桥的石狮等,也都不同程度存在着腐蚀或剥落现象。

酸雨同样也腐蚀金属文物古迹。例如,著名的美国纽约港自由女神像,钢筋混凝土外包的薄铜片因酸雨而变得疏松,一触即掉(而在1932年检查时还是完好的),因此不得不进行大修(已于1986年女神像建立100周年时修复完毕)。意大利威尼斯圣玛丽教堂正面上部阳台上的四匹青铜马曾被拿破仑掠到过巴黎,后来完壁归赵。近来却因酸雨损坏严重无法很好修复,只得移到室内,在原处用复制品代替。世界上类似情况还有许多。荷兰中部尤特莱希特大寺院中,有一套组合音韵钟,是在17世纪铸造的名钟。300年来人们一直十分喜欢听它的声音。可是近30年来钟的音程出了毛病,音色也逐渐变得不洪亮。因为钟是用80%的铜制的,由于敲钟时反复震动铜锈逐渐剥落,酸雨腐蚀已经进入到钟的内部。在欧洲,镶有中世纪古老彩色玻璃的教堂等建筑超过10万栋。这些彩色玻璃弥足珍贵,在第二次世界大战中曾卸下来疏散开,多数安然无恙。可是却和其他古建筑一样,不能躲过酸雨的侵袭。

(六)酸雨的工业排放

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。由于我国多燃煤,所以酸雨多是硫酸型酸雨,而多燃石油的国家下硝酸雨。

城市大气污染严重程度的改变了季节变化和昼夜变化的规律,大体可分为煤炭型和石油型两类。煤炭型是燃煤引起,因此污染强度以对流最强的夏季和白天为最轻,而以逆温最强、对流最弱的冬季和夜间为最重。伦敦烟雾事件就属于这种类型。石油型是石油和石油化学产品和汽车尾气所产生,由于氮氧化物和碳氢化物等生成

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光化学烟雾时需要较高气温和强烈阳光,因此污染强度变化规律和煤炭型刚刚相反,即以夏季午后发生频率最高,冬季和夜间少或不发生。洛杉矶光化学烟雾就属于这个类型。

交通运输,如汽车尾气。在发动机内,活塞频繁打出火花,像天空中闪电,使氮气变成二氧化氮。不同的车型,尾气中氮氧化物的浓度有多有少,机械性能较差的或使用寿命已较长的发动机尾气中的氮氧化物浓度要高。汽车停在十字路口,不息火等待通过时,要比正常行车尾气中的氮氧化物浓度要高。近年来,我国各种汽车数量猛增,它的尾气对酸雨的贡献正在逐年上升,不能掉以轻心。

(七)酸雨的其他危害

酸性降水不仅可以毁坏建筑、污染环境、桥梁、堤坝、工业设施、供水管网、地下储水系统、发电站、电讯电缆等设施和材料。酸性降水还能损坏古代文物、历史建筑、雕塑、装饰品和各种重要设施。实验证明,城市和工业区大气中的金属腐蚀速度相当于农村中的2~10倍。碳素钢、锌和镀锌铁、铜、镍和镀镍钠、砂石和石灰石等都随空气中SO2的浓度升高而加快其腐蚀速度。另一方面,有些金属如铝、不锈钢则只会受到酸性降水的轻微腐蚀。许多研究证明,大气中硫化物对经济的破坏是相当严重的。

瑞典南部马克郡的西里那村,有一户人家三个孩子的头发都从金黄色变成了绿色。原因是他们把井中的吸水管由锌管换成了铜管,而pH小于5.6的水对铜有较强的腐蚀性,产生铜绿。所以这户人家的浴室和洗漱台都已被染成铜绿色。这种溶有铜或锌离子的水还能使婴幼儿发生原因不明的腹泻。马克郡的幼儿园发生过的集体“食物中毒”也是这个原因(大约半数的瑞典人都是把地下水作为饮用水源的)。英国的兰克夏,水龙头里曾放出含有因水管腐蚀而造成大量铁锈的浊水。酸雨甚至使输水管道因腐蚀而破裂。1985年圣诞节前4天,英国约克夏直径1米的输水管破裂,备用的也都不能使用,使20万人一度处于断水的恐慌之中。

令人震惊的是,南极也观测到了酸雨,而且是比较强的酸雨。例如,我国南极长城站1998年4月曾先后8次观测到酸雨,其中最低pH值只有4.45。长城站的铁

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