酸雨

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酸雨酸性沉降中的湿沈降,酸性沉降可分为“湿沈降”与“干沈降”两大类,前者指的是所有气状污染物或粒状污染物,随着等降水形态而落到地面者,后者则是指在不下雨的日子,从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。酸雨又分硝酸型酸雨和硫酸型酸雨。

在化学上定义水之酸碱值等于7是中性的,pH5~7为弱酸性 pH5-3则是酸性 pH1-2则是强酸。自然大气中含有大量的二氧化碳,二氧化碳在常温时溶解于雨水中并达到气液相平衡后,雨水的酸碱值约为5.5,所以大自然的雨水是弱酸的。

但是,在大自然中,还是存在其他致酸的物质,例如,火山爆发所喷出的硫化氢或是海洋所释放出的二甲基硫,高空闪电所导致之氮氧化物等,均会使雨水进一步酸化,而酸碱值会降至5.0左右。因此,在1980年代后期以来,许多国内外(包含环境保护署(香港)研究报告)研究者,已将所谓“酸雨”认知为当雨水酸碱值在5.6以下时,即确定受到人为酸性污染物的影响。

在环保署研究报告中,已统一雨水酸碱值达5.6以下时,正式定义为“酸雨”。例如,若以环保署台北酸雨监测站1990-1998年之有效雨水化学分析资料为准,显示约九成降水天数的雨水pH值在5.6以下,而酸雨发生几率则为七成五左右。根据香港气象学会于2002年作出的调查,香港酸雨的pH值大部分是5.5以下,所以香港每次下的雨都是有酸性的雨水。

酸雨的组成

造成酸雨的原因之一:火力电厂

一般酸水化学组成中,较重要的物质包括Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+及Mg2+等九种。其来源包括自然来源及人为来源。一般而言,SO42-及NO3-为主要的致酸物质,[1]它们是由硫氧化物(SO2)与氮氧化物(NO,NO2)转化而来。在人为污染排放方面,前者与使用化石燃料、火力发电厂、燃烧含硫有机物有关,后者主要来自工厂高温燃烧过程、交通工具排放等因素。Ca2+及NH4+为主要的中和(致碱)物质。

  • SO42-来源:石化工业、火力发电厂、燃烧
  • Na+, Cl-, Mg2+来源:海洋的海水飞沫
  • NO3-来源:工厂高温燃烧过程、交通工具排放
  • Ca2+、K+来源:尘土
  • NH4+来源:农药喷洒

在此厘清一个观念,雨水pH值之高低与否,并不必然代表其中人为污染物的多寡。除了上述酸性离子外,亦存在其他如铵根、钙、镁等碱性离子,以中和其酸性。雨水酸碱值则为以上离子平衡后之氢离子所计算得来。换言之,雨水中若有高浓度之硫酸根与硝酸根离子,但因有其他碱性离子中和之,那么雨水未必呈现酸性反应(即低酸碱值),反之亦然。雨水酸碱值无疑地可以作为一项先期指标,但更重要的是必须进一步进行雨水化学成分分析,了解其污染物来源,并计算随雨水沈降至地表的污染物通量(即所谓沈降量,以公斤/公顷/年为单位),进而制定控制策略以改善之。

酸雨的危害

对人类的影响

酸污染对人类最严重的影响就是呼吸方面的问题,二氧化硫二氧化氮会引起哮喘、干咳、头痛、和眼睛、鼻子、喉咙的过敏。

酸雨间接的影响就是它会溶解在水中的有毒金属被水果、蔬菜和动物的组织吸收,虽然不直接影响,但是吃下这些东西却对人类的健康产生严重影响。例如:累积在动物器官和组织中的与脑损伤和神经混乱有所关联;动物器官中的另一种金属──铝与肾脏问题有关

建筑物和雕塑

酸雨对于石雕的影响

酸性粒子沉积在建筑物和雕塑上,造成侵蚀。石灰岩大理石跟酸接触后会转变为一种粉碎物质,称为石膏。当酸雨与大理石碳酸钙碳酸盐发生化学反应,就会被侵蚀,以致溶化。此外,桥梁以更快的速度被腐蚀,铁路工业和航天工业同样需要花费更多的钱来弥补酸雨造成的损害。酸雨不仅造成了经济负担上的问题,而且也对普通群众的安全产生影响,例如,1967年俄亥俄河上的桥倒塌,造成46人死亡,这起事故的主要原因就在于酸雨的腐蚀。

另外,酸雨也会造成暴露在外的雕像受到侵蚀,这造成文化资产的损坏,这令许多人担忧,同样,酸雨也会对金属建材产生影响。

农作物和植物

酸雨会改变土壤的酸性、影响农作物稻子的叶子,同时土壤所造成矿物质大量流失,植物会因为无法获得充足的养分而枯萎、死亡。但土壤中因酸雨释出的金属也可能为植物吸收造成影响,这问题极其复杂,譬如,酸雨中某些金属(例如铁)的释出反而有助于植物的生长。

水中生物

酸雨会影响河川或湖泊的pH值,当pH值小于6将影响到水中生物的生存或繁殖,当pH值小于5将导致水中生物大量死亡。可能会影响到养殖鱼业。

能见度

形成酸雨的物质,有时亦为形成(光化学烟雾)的物质。因此即使不降雨,也常会导致能见度下降。

参考文献

  1. 周日阅读科学大师 (PDF) http://science.nchc.org.tw/EPoSC/1032/SSC/ncku/hw3/hw3_06_B34021110.pdf. [2020-05-20].  缺少或|title=为空 (帮助)

外部链接

参见