环境地球化学（中科院）酸雨(nxpowerlite).ppt

Acid rain,Both natural and anthropogenic processes cause acidification of precipitation. Natural: CO2 —> H2CO3 (carbonic acid); acids from volcanoes (H2S mostly) Anthropogenic: Oxides of N and S are by-products (nitric and vitriol acid),IN-Press/dpa,,自1950s以来， 北美东部大面积发现酸雨沉降以来，东欧和中国也出现了非常严重的酸雨酸雨正在侵蚀森林、湖泊和建筑物，特别是水生生物、野生动植物和碳酸盐为主体的建筑物正在受到来自天上的危害北美,欧洲,中国,,跨越前捷克斯洛伐克、前东德和波兰的国境地带(俗称黑三角)因遭受酸雨的集中攻击，生态系统遭到了全面的破坏 受害面积高达几千平方公里,1、东欧酸雨重灾区,欧洲,,一、世界酸雨概况,,库尔考偌谢国家公园“森林墓地”,1980年前后，是多年来少见的寒冬季节，一到春季，树木突然衰弱，从来也没有的木蠹(du)也大量出现。

森林象防火林带一样（90％）纷纷枯死－－酸冲击(acid shock).在受到寒流、热浪、雨水不足、大雪等异常气象的冲击下，被酸雨一点一点侵蚀的树木突然开始枯萎的现象在受害的树种中，最严重的是针叶树，因为针叶树属于“裸子植物”，由于胚珠“受精后变成种子的部分”是裸露的，因而针叶林的种子容易受到酸雨的侵害在冬季，酸性物质蓄积在积雪中，到了春季，积雪融化，水就流入河、池塘中，水在pH<3.2~3.5，鱼和昆虫销声匿迹 在森林枯死的遗址中，微生物减少了1/10，游离的Al离子等有害金属增加，虽然用石灰中和，但大部分地区不起作用，土壤性质改变，已经很难种植任何植物了 同正常的土壤相比，遭受酸雨侵蚀的森林土壤因中和酸性而消耗的镁或钙离子减少了6.8~7.5倍，相反，铝离子则增加了32倍 铝是两性元素，在偏酸或偏碱的水体中，AL的溶解度都会增加，当土壤pH<4.2时，土壤中可溶性Al3+大量增加这种Al3+转化形成Al(OH)3和不溶性的偏铝酸盐胶体，它们会堵塞植物根部传输管道，影响植物的吸收作用，进而阻碍其生长Al还会影响植物体对Ca的吸收铝对水生生物的影响主要表现在Al对鱼腮生理功能和水生生物的幼体繁殖的影响。

此外，单体Al[自由态Al3+离子或Al(H2O)63+]和聚合Al对单细胞的绿藻均有毒害 人体在通常条件下，不主动储存Al，Al在积累对人体的危害为： 神经系统神经细胞内过量存在的Al会造成纤维缠结和形成淀粉蛋白沉淀，引发早老性痴呆、帕金森症等 肾功能失调 Al取代骨骼中的Ca，导致骨骼和肌肉变形，骨质疏松等 引发血液及心血管疾病等,,,前东德埃尔茨山附近有大量煤矿，是前捷克斯洛伐克60％能源的最大褐煤产地，这一带中心城市是莫斯特褐煤含硫量高达1～5％,燃烧不仅释放出大量的硫氧化物，还有大量的煤烟和重金属 这一带人平均寿命比全国少5～7岁，婴幼儿死亡率高达20％前东德是东欧国家中工业化进程最快地区，是世界上最大的褐煤生产地，一年生产3亿吨多数燃煤工厂设备陈旧、无净化设备或运行不良，靠近波兰国境的包科斯贝鲁库火力发电厂一年就排放多达50万吨的硫氧化物 前东德最大的化学工业区是比塔菲尔德，1990年被打上了“世界上污染最严重的城市”的印记，是人造卫星上看不见的“虚幻城市”市内烟囱林立，硫氧化物和悬浮粉尘是全国浓度的15倍之多，50％的人都有健康问题，人均寿命，女的少8岁， 男的少5岁 1991年前孩子们不知道 雪应该是白的。

比塔菲尔德市内75％的森林死亡，在郊外的树林，枯亡的树枝伸向天空； 水中重金属超过了欧洲共同体饮水标准的几倍到几十倍 除工厂外，汽车的污染也 是元凶之一污染从黑三角地区跨越波兰西部，经过东面的罗马尼亚，延伸到前苏联的乌克兰黑海北岸一带 在这个“污染带”里倾盆而下的硫氧化物、粉尘、雨雪等的酸度都比西欧高得多据联合国欧洲经济委员会1988年统计，前捷克斯洛伐克的森林受害率高达71％，波兰为49％ 60年代以前，英国作为“欧洲最严重的大气污染国家”而受到指责而今，黑三角地区成了各国非难的目标，大部分污染的大气通过风向吹到前苏联，一部分漂移到瑞典等国的斯堪的纳维亚半岛，或通过前西德和法国飘至英国克拉科夫是这个地区的行政中心，1945年平均日照为5小时，1980S减少至3小时以下，浓厚的烟雾包围着城市，老弱病人呼吸困难，叫苦连天，一个接一个地倒下硫氧化物浓度平均为0.035ppm，超出环境标准10倍在下风向直接承受污染物的地区，监测出年降尘量为1公斤/米2，土壤中Cd超出16倍，铅超出44倍波兰西伦斯库地区是波兰污染最严重的地区，该地区有16家炼钢厂、68家煤矿、30个化工厂等、近3000个工厂和矿山集中在这一窄小的地区，这里生产波兰98％的褐煤、52％的钢铁、32％的电力、100％的锌和铅，同时生产60％的工业固体废物和40％的硫氧化物。

该地区面积不到波兰的2％，却居住着10％的人口铁路时速只有40公里/小时,铁路因酸雨腐蚀十分危险，从克拉科夫到卡托维亚火车仅能在时速40公里以下行驶 同全国相比，这个地区的癌症患者多30％，呼吸道疾病多47％，循环器官疾病多15％，每月都有2～3名身体异常的孩子出生，50％的儿童都有疾病，60％的14岁孩子必需接受医生治疗，35％的儿童发现有铅中毒症状，全波兰婴幼儿死亡率为18％？，而在西伦斯库地区为50％？匈牙利也是东欧污染严重的国家之一，1989年匈牙利环境部的《环境白皮书》公布的数据表明，一年里，排放的煤尘达80万吨，氮氧化物达30万吨，硫氧化物达130万吨，其中40％来自工厂，35％来自汽车，20％来自取暖设备 1970～1990年，哮喘发病率增加了23倍，肺癌增加了1倍 全国酸雨的pH值平均为4.6前苏联是世界上最大的硫氧化物排放国，自产2500万吨/年，从东欧飘来的硫氧化物达500万吨 酸雨发生地最大的是科拉半岛，而且，以乌克兰东部、黑海北部一带的顿巴斯煤矿为中心的工业地区，生产着前苏联的1/3褐煤，50％的铁矿石，其污染程度可与西伦库斯地区匹敌 1984年《真理报》刊登了一幅孩子们带着防毒面具往返于幼儿园的照片。

有报道说，4000万公顷的农田因酸雨侵害减产15％以上，环境委员会主任尼古拉伊·沃连采夫说“环境危机已不是以几年为单位，而是变成了以几天甚至几小时为尺度的问题了”1）英国开始出现的酸雨 1984年2月20日，苏格兰东北部的库朗皮安山脉中的凯安高姆山，降了一场黑色的雪，估计当天夜里有20吨的黑色煤尘覆盖了这一带约200Km2.调查结果表明，这是来自约克夏的12座火力发电厂的烟囱排放出来的煤烟横跨英国飘过来的 早在17世纪，英国就出现了大范围大气污染1772年伦敦周围庭园的水果树不结果子，连树叶也纷纷凋零生长发育中的孩子有半数在2岁以下就夭折了2、酸雨百年史,在18世纪，以英国鲁布朗法城市为中心的烧碱工业蓬勃兴起以后，大气污染变成了酸雨问题以食盐和硫酸反应制造烧碱的工艺产生了盐酸，工厂附近成了酸雨降落的地区，带有树叶的树木一棵也看不见1862年罗伯特·安加思·史密斯被任命为 环境公害监督官,1872年史密斯首先使用了“酸雨”这个词，并提出了酸雨远距离输送的问题2）伦敦烟雾 1873年、1880年、1882年、1891年伦敦连续出现了严重的烟雾，1880年的烟雾造成了1200人死亡，这是到1952年的烟雾为止的最糟糕的一次记录。

烟雾(Smoke烟和fog雾的合成词)发生天数，19世纪40年代为20天，19世纪90年代为70天 19世纪后半叶伦敦每年降落的煤尘76000吨，相当于270吨/km21952年12月5日夜里开始，伦敦上空被烟雾淹没，即使是白天，天也是灰蒙蒙的，6日交通陷入混乱，7日道路上，汽车无法行驶，泰晤士河上的船只无法航行，市中心的能见度在5米以下，剧院里演出被迫停止，医院患者爆满，死亡人数不断增加到了9日，烟雾进一步向市中心周围的30公里以外扩散，傍晚起风了，烟雾散开后，又下其了pH1.4~1.9的酸雨，几个月后4000人死亡1956年英国实施了《大气净化法》当该法后来又成了被批评的对象 该法控制的目标是眼睛能看到的煤尘，而硫氧化物等气体污染物均未被列入控制对象，因此，酸雨成因的物质的排放仍在继续而且，为了响应附近居民的抗议，发电厂均设置了高烟囱，这被认为是20世纪60年代加速北欧酸雨的原因之一（长途输送的结果） 20世纪70年代以后，北海油田廉价的石油和天然气代替了燃煤，伦敦空气质量才开始得到了改善在伦敦烟雾发生期间，世界范围内也发生了多次大气污染事件如1930年的比利时最大工业地区发生的“马斯河谷烟雾事件”炼钢厂、玻璃厂等的排烟由于逆温层而滞留，引起63人死亡；1948年美国宾夕法尼亚的工业区匹茨堡的郊外多偌拉，也因持续6天的烟雾，有近600人身体异常，20人死亡；1950年，在面临墨西哥湾的墨西哥包萨利卡，天然气中的硫化氢回收装置发生故障，硫化氢气体泄漏到周围，造成了居民320人住院，22人死亡的事件。

3）飘来的乌云,烟雾在英国并不停留，而随风向东漂移到欧州大陆，乌云首先出现在挪威上空 30年后，即1911年，在挪威南部，鲑鱼首先在科比那河大量死亡，2年后的曼达尔河死鱼事件再度出现70年代以后，捕鱼量几乎一瞬间就变成了0,20世纪50年代以后，在部分山区的湖泊里，鱼也开始消失，1978～1983年期间，南部湖泊的鳟鱼捕捞量减少了30％，河[鱼予]鱼也减少了12％，到了本世纪，67％的湖泊里，棕色鳟鱼濒于灭绝现在，总面积达13000平方公里的1700个湖泊实际上已经没有鱼了鱼类减少地区 鱼类灭绝地区,,,,挪威的鱼类栖息地的变化,鱼血中钠离子异常地少，这是酸雨中毒的典型症状，原因是鱼腮被酸性侵蚀，鱼不能正常地从水中吸收盐分，因而无法维持体内的钠浓度 湖泊的酸雨污染初期征兆是，可以钓到从未见到的大鱼，这是因为一部分抵抗不了酸性而死去的鱼苗成了强壮成鱼增加的饵料的缘故而且，酸雨中的硝酸盐起到了肥料的作用，促进了水生植物等鱼饵的增殖，导致了鱼的大型化1940年至1950年，在瑞典南部的农村地区也发生了异常，即使不施肥，作物也长得很好无论在湖泊或河流都能钓到大家伙，当地农民以为是上天的恩赐不久，鱼开始从湖泊里消失了。

酸雨监测的结果表明，它是从100～1000公里的远处输送过来的硫氧化物和氮氧化物，在大气中经过复杂的化学反应而变成硫酸和硝酸，或作为粉尘，或溶于雨、雪而一起降落的 国际社会开始认识酸雨的危害，是从1972年的斯德哥尔摩联合国人类环境会议4）受到追查的原因,3、死亡的北欧湖泊,斯堪的纳维亚半岛南部,1）死湖 假如把东欧作为欧州最大的酸雨发生地，那么，最大的“牺牲者”就是北欧各国特别是，从瑞典到挪威的斯堪的钠维亚半岛南部在地理上，时间上受到酸雨侵害最多的地区之一为了中和酸性，人们从空中往湖中撒石灰,1985年瑞典环境部对湖泊进行调查，湖面超过1公顷的约85000个湖泊中，15000个湖泊酸化，4500个湖中，鱼已灭绝，1800个湖水生昆虫等生物全都灭绝，正在变成“死湖”,农田土壤的pH为6.0~6.5属正常值，<5.5以下的酸性土壤却在急速扩大，原因是，氨肥和氮肥引起的酸化为15～50％，酸雨引起的酸化为10～20％土壤酸化的结果，在死堪的纳维亚半岛南部各地出现了作物衰弱和收成下降的问题2）绿头发 在瑞典马克郡黑西纳村，由于酸雨浸入地下，污染了地下水，井水也在酸化，当pH<5.5时，井水腐蚀了铜制水管，铜被溶出，用铜离子含量高的水洗涤头发，头发变成了“绿发”。

此外，马克郡幼儿园曾发生过集体“中毒事件”－不明的腹泻原因是酸性水溶解了铜制或锌制水管，使水中铜和锌离子增加造成的 在英国水管因酸雨腐蚀破裂，铁质水管中放出来的水是含有铁锈的浊水。