湖泊酸化

湖泊酸化lake acidification 含有硫酸和硝酸的雨、雪污染了湖泊水體，長年累月使湖水酸度增高的現象。酸雨在世界上許多地區，尤其在工業已開發國家中的不斷出現，往往使該地湖泊發生酸化，湖中水生生物和有機物逐漸減少，魚類死亡。在酸性基岩和酸性土壤地區，因環境對酸度的緩衝能力弱，更易加速湖泊酸化。主要防治辦法為：控制和治理高煙囪排放源散發到高空大氣中的大量二氧化硫和氮氧化物。

基本介紹

• 中文名：湖泊酸化
• 外文名：Lake acidification
• 原因：酸雨
• 危害：導致魚類死亡

簡介

酸雨造成湖泊酸化。工業生產和生活中各種能源使用產生的SO₂、氮氧化物被氧化後產生的酸性物質，通過大氣乾濕沉降進入水體。水質酸化會抑制微生物的活動，影響水生生態系統中有機物的分解。由於碎屑大量沉積，影響水生生物的營養與能量循環，從而使湖泊動物群落受影響，致使耐酸的種類增加，而不耐酸的種類則減少。酸性湖泊或河水會降低水質中的含鈣量，損壞魚脊椎和骨骼，導致魚類畸形。

原因

酸性降水降低了土壤中水的pH值，土壤中酸化了的水流人河流，最終匯入湖泊。湖泊里的水就像土壤里的水一樣可以用緩衝來抑制酸化。水中的重碳酸鹽離子能夠中和酸，即H⁺+HCO₃^-= H₂O+CO₂。該反應延緩了酸性物質對水體的有害影響，使水的pH值保持在6.0以上。但如果強酸性物質不斷進入湖泊，湖泊中重碳酸鹽的消耗量大於補充量，重碳酸鹽儲備被消耗到一定水平後，水體的pH值將大幅度波動。如果酸化繼續，pH值最終會穩定在5.0以下。金屬離子，尤其是鋁離子開始堆積，湖泊變為酸性湖泊。

湖泊酸化與酸雨的關係

純雨水呈微酸性。CO₂溶於水中形成碳酸的平衡濃度導致雨水pH值約為5.6。因此酸雨通常定義為pH值小於5.6的雨水。美國東北部和加拿大的雨水pH值多介於4～5之間，燃燒化石燃料產生硫氧化物與氮氧化物是這種低pH值雨水產生的主要原因。

高濃度鋁通常是魚類死亡的主要原因。鋁在土壤內相當豐富，但它通常結合在土壤礦物質內。在正常pH值範圍內，鋁在水溶液中很少出現。水的酸化促使高毒性的Al³⁺釋放到水中。

大部分湖泊具有碳酸鹽緩衝體系。湖泊處於正常的緩衝範圍時，其pH值不會因為酸雨而有太大改變。當碳酸鹽被酸雨消耗後又有補充來源時，則緩衝能力相當大。石灰質土壤就含有大量的碳酸鈣(CaCO₃)。碳酸與碳酸鈣反應生成碳酸氫根，釋放到水溶液中，酸雨中的H⁺也會導致碳酸氫根生成。因此由石灰質土壤形成的湖泊有阻滯酸化的作用。

其他影響湖泊對酸雨敏感度的因素有土壤和岩床的深度與滲透性、流域的大小與坡度、植物類型。在薄而不透水的土壤中，降雨與土壤的接觸時間較短，致使土壤對酸雨的緩衝能力較低。同樣，在小而陡的流域中緩衝作用進行的時間減少。落葉使酸度降低，針葉樹落葉使得徑流的酸性比原降雨的酸性更強。花崗石岩床緩衝酸雨的能力較弱。

危害

當湖泊水體的pH值小於5.6時，水體呈酸化狀態；當pH值小於5.5時，魚類生長會受阻，甚至造成魚類生殖功能失調，繁殖停止；當pH值小於4.5時，各種魚類、兩棲動物和大部分昆蟲消失，水草死亡，水生動物絕跡。同時．湖泊酸化還會引起沉積物中有毒重金屬元素的活化，導致湖泊水環境中重金屬濃度升高和生物活性增強。