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酸雨的发现 近代工业革命,从蒸气机开始,锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器;而后火力电厂星罗齐布,燃煤数量日益猛增。遗憾地是,煤含杂质硫,约百分之一,在燃烧中将排放酸性气体 SO2;燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷,溶解,雨成为了酸雨;这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成份,发现它呈酸性,且农村雨水中含碳酸铵,酸性不大;郊区雨水含硫酸铵,略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨:化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。什么是酸雨? 简单地说,酸雨就是酸性的雨。什么是酸? 纯水是中性的,没有味道;柠檬水,橙汁有酸味,醋的酸味较大,它们都是弱酸;小苏打水有略涩的碱性,而苛性钠水就涩涩的,碱味较大,它们是碱。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关;而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关;然后建立了一个指标:氢离子浓度对数的负值,叫pH值。于是,纯水的pH值为7;酸性越大,pH值越低;碱性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的,pH值近于7;当它为大气中二氧化碳饱和时,略呈酸性,pH值为5.65。被大气中存在的酸性气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨;pH值小于5.65的雪叫酸雪;在高空或高山(如峨眉山)上弥漫的雾,pH值小于5.65时叫酸雾。
什麽是酸雨率?
一年之内可降若干次雨, 有的是酸雨, 有的不是酸雨, 因此一般称某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为0%; 最高值为100%。如果有降雪, 当以降雨视之。
有时, 一个降雨过程可能持续几天, 所以酸雨率应以一个降水全过程为单位, 即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。
除了年均降水pH值之外, 酸雨率是判别某地区是否为酸雨区的又一重要指标。
什麽是酸雨区?
某地收集到酸雨样品, 还不能算是酸雨区, 因为一年可有数十场雨, 某场雨可能是酸雨, 某场雨可能不是酸雨, 所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中, 但一般认为: 年均降水pH值高于5.65, 酸雨率是0-20% , 为非酸雨区; pH值在5.30--5.60之间, 酸雨率是10--40% , 为轻酸雨区; pH值在5.00--5.30之间, 酸雨率是30-60%, 为中度酸雨区; pH值在4.70--5.00之间, 酸雨率是50-80%, 为较重酸雨区; pH值小于4.70, 酸雨率是70-100%, 为重酸雨区。这就是所谓的五级标准。其实, 北京, 西宁, 兰州, 乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨, 但年均pH值和酸雨率都在非酸雨区标准内, 故为非酸雨区。
酸雨与人体健康
人体耐酸能力高于耐碱能力,如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服,不带手套,手就会变得粗糙,皮革工人,经常接触碱液,也有类似情况;但皮肤角质层遇酸就好一些。可是,眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感,酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用,导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,尚可诱发肺病,这是酸雨对人体健康的直接影响。另一方面,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、镉、铅等,再溶出,继而为粮食,蔬菜吸收和富集,人类摄取后,中毒,得病。这是酸雨对人体健康的间接影响。
人适宜在酸湖中游泳吗?
人能在pH值等于 3.0以上的酸湖内较长时间游泳而没有明显的外形伤害, 未有送医院治疗的先例。这给人们一种错觉, 即认为:人可以在酸湖中游泳。其实不然, 如果, 该酸湖曾经被重金属污染过, 在其中游泳危险性就很大了。因为, 当湖水为中性时, 重金属Cd, Hg等以沉淀的形式存在于底泥内, 湖水中有毒的离子态其量甚微; 酸化后, Cd, Hg和Al溶解, 它们的离子状态毒性很大, 人在其中长时间游泳, 极易中毒。在被重金属污染的酸湖内, 重金属将在鱼和水生生物中富集, 人捕食湖鱼, 或鸟捕食鱼或水生生物, 人再捕食鸟, 都会使人中毒。至于国外某些科幻电影, 绘声绘色地描述为化学药品污染湖水中会产生食人怪兽, 目前没有科学根据。天昏昏兮人郁郁
此句古诗是形容阴雨连绵的日子里, 天昏昏沉沉, 人也打不起。如果是酸雨, 除了气压低, 湿度大之外, 再加上酸性物质引起的皮肤瘙痒, 眼角膜红肿, 气管哮喘, 人就不止是昏昏沉沉, 而是昼夜难熬了。人的许多疾病多由精神而起, 长期精神郁闷, 必将导致疾病缠身。
酸雨与建筑
酸雨能使非金属建筑材料(混凝土、砂浆和灰砂砖)表面硬化水泥溶解,出现空洞和裂缝,导致强度降低,从而建筑物损坏。
科学家曾收集许多被酸雨毁害的石灰石和大理石建筑材料, 分析发现该样品的碳酸盐的颗粒中总是嵌入硫酸钙晶体, 硫从哪里来? 认定与酸雨有关。 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) 。
重庆市1956年建成的重庆体育馆水泥栏杆, 由于酸雨腐蚀, 石子外露, 深达1 厘米之多, 按时间估计, 平均每年浸蚀0.4 毫米, 十分惊人。这种水泥栏柱石子外露现象, 在路旁电线杆上也每每发生。除了影响材料强度之外, 尚影响市容观瞻。
雾都建筑的 "黑壳" 效应
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。
土壤酸化
酸雨可导致土壤酸化我国南方土壤本来多呈酸性,再经酸雨冲刷,加速了酸化过程;我国北方土壤呈碱性,对酸雨有较强缓冲能力,一时半时酸化不了。土壤中含有大量铝的氢氧化物,土壤酸化后,可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子,形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝,会中毒,甚至死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失;改变土壤结构,导致土壤贫脊化,影响植物正常发育;酸雨还能诱发植物病虫害,使作物减产。
酸化土壤肥力减退、农业减产酸雨可使土壤微生物种群变化,细菌个体生长变小,生长繁殖速度降低,如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群牙孢杆菌,极毛杆菌和有关真菌数量降低,影响营养元素的良性循环,造成农业减产。特别是酸雨可降低土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量,使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降,对农作物大为不利。
科学家试验后估计我国南方七省大豆因酸雨受灾面积达2380万亩,减产达20万吨,减产幅度约6%,每年经济损失1400万元。
火力发电厂周围的粮地
稻、麦等禾本科作物叶面积小,蜡质层厚,可湿性差,对酸雨敏感性弱,但强酸雨仍将导致叶面扭曲,褐黄或褐红伤班,大麦减产。重庆电厂附近酸雨区域受害粮地4.1% 。
赤稻
水稻生长期是翠绿色的, 到了成熟期是黄色的, 在加上诱人的稻米香味, 稻香村成为田园特殊风光; 如果变成赤色的, 又如何? 我们见过赤豆, 红高粮, 谁也没见过赤稻。怪事发生在重庆, 1982年6 月18日下了一场pH值为3.9 的强酸雨, 某乡上万亩水稻叶片迅速变成赤色, 一场灾害产量损失80万斤。酸雨大棚实验也证明, 强酸雨将导致叶面产生赤色伤班。
酸沉降对农作物的急性伤害和慢性伤害
急性伤害, 通常是指农作物与强酸雨或高浓度二氧化硫等污染物接触, 其叶片在短时间 (一至三天) 内出现细胞死亡, 其严重者出现枯叶, 枯枝, 枯梢和枯株。这种情况只在实验室和土法炼硫窑附近见过。慢性伤害, 一般系指农作物长期与弱酸雨或低浓度的二氧化硫污染物接触, 其叶色失绿或色素变化, 破坏作物细胞正常代谢活动, 导致细胞死亡, 其可见伤害症状为过早落叶等。一般酸雨地区或二氧化硫长期超标地区内, 会发生这种情况。这也是大面积农作物减产的原因。
不同作物受二氧化硫伤害的敏感性
不同的农作物和同种作物的不同品种之间, 受二氧化硫伤害的敏感性不同。为了使人们认识这点, 科学家在实验室内用一定剂量的二氧化硫去熏不同农作物。一段时间之后, 不同农作物伤害完全不同, 可分为敏感性农作物, 中等敏感性农作物和抗性农作物三类。如, 敏感农作物有大麦, 棉花, 大豆, 菠菜, 胡萝卜和辣椒等;中等抗性农作物为小麦, 菜豆, 花生, 黄瓜, 油菜和番茄等; 抗性农作物为水稻, 玉米和马铃薯等。
酸雨与蔬菜
酸雨造成蔬菜叶面黄斑,生长不良,抗病能力下降,产量下降。如我国某电厂附近酸雨区域受害菜地11.3% 。不同品种的蔬菜对酸雨的敏感程度不同,当pH=3.5的高酸性环境里,对酸敏感蔬菜蕃茄,芹菜,豇豆和黄瓜产量可下降20%;而有中等敏感性的生菜,四季豆和辣椒产量下降10-20%;最后,抗酸性较强的青椒,甘兰,小白菜,菠菜和胡罗卜产量下降低于10%。
银耳白了, 菜叶黄了
福建沿海某地, 盛产银耳, 远销海内外。近期, 不知什么原因 颜色泛黄, 变成次品。农民将它们至入塑料大棚内, 用硫黄蒸汽熏 蒸, 的确见效, 银耳雪白, 成为上品。但大量的硫逸出大气, 或沉 于地下。结果良田寸草不生, 每日清晨, 田间酸雾迷漫, 菜地菜叶 泛黄, 所产菜无人敢买。附近城镇居民, 多患哮喘病和支气管炎。 经过教育和综合治理,
业已改观.
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