酸性沉降

酸性沉降是酸雨造成的危害之一，沉降又分為乾沉降與濕沉降。土壤動物與酸性沉降物直接接觸引起衰弱、死亡為直接影響。由於酸性沉降物的落入、吸附使土壤pH值降低；隨之微生物相發生變化或樹木枯死等，引起大範圍生態環境變化為間接影響。針對電力系統近幾年來大面積污閃事故的新動向，分析了大氣環境的酸性污染特性，提出了酸性濕沉降水(酸雨、酸霧)是按照傳統方法所選擇爬距的線路發生污閃的重要原因；得到了絕緣子濕污層的電導率γ隨pH值的減小而增大，在pH≤4以後電導率將急劇增大和污閃電壓隨酸性濕沉降pH值的變化規律。是以瓷絕緣子和合成絕緣子為試品進行試驗，系統地分析了在酸性濕沉降環境中，瓷絕緣子和合成絕緣子在清潔和污穢情況下的交流污閃特性及差異。並依大量的試驗結果從電路模型上分析了酸性濕沉降對放電物理過程的影響。所得的結果為蘭州酸性濕沉降環境中的外絕緣的選擇提供了依據，在防污閃工作中收到巨大的技術經濟效益。

基本介紹

• 中文名：酸性沉降
• 外文名：acid deposition
• 簡介：酸雨造成的危害之一
• 分為：乾沉降與濕沉降
• 形成原因：取決於酸雨中致酸鹼性物質濃度
• 學科：氣象環境

簡介

酸雨沉降可以分為乾沉降與濕沉降兩種。不下雨時，大氣中酸性物質可被植被吸附或重力沉降到地面叫乾沉降；下雨時，高空雨滴吸收包含酸性物質繼而降下時再沖刷酸性物質降到地面叫濕沉降。

酸性環境形成原因

pH值小於5.6的雨、雪或其他的酸性沉降物。純淨的雨水呈弱酸性，當排入大氣中的二氧化硫、氮的氧化物濃度增高時，使雨水的酸度增大，形成酸雨。這是一個複雜的大氣化學和大氣物理現象，是大氣受污染的表現，對人類健康和環境有很大的危害。

礦物燃料的燃燒

礦物燃料的燃燒，將大量污染物（硫化物、氮化物）排放進入大氣，在氧化劑（過氧化氫、臭氧）、催化劑（鐵、銅、鎂、釩）作用下生成酸酐遇水形成酸，隨雨、雪等降水過程返回地面。酸雨降落地面後若得不到中和，就會使土壤、河湖酸化，森林、農作物受害。水體被酸化會使水中有毒物質（鋁、鉛、銅、鎘、汞）的溶解度增大，危害水生生物的生存。酸化水體中溶解的鋁進入食物鏈，被人食用會導致患老年性痴呆症。土壤被酸化會使鹽基損失，營養貧化，活性鋁和某些重金屬的活性度提高導致農作物生長受阻，產量降低。林地被酸化會使林木根系受害，導致森林落葉，甚至枯萎和死亡。不同的植物對酸雨危害的敏感性不一樣。酸雨對森林，特別是對針葉林的危害比對農作物明顯，這是因為針葉林的樹冠攔截降水量多於闊葉林。蔬菜類作物受害大於大田作物，雙子葉植物大於單子葉植物，豆科作物大於禾本科作物，塊根類作物大於葉菜類作物。此外，酸雨對建築物、金屬結構、油漆、雕塑像等都有腐蝕作用。

工業排放

隨著近代礦物燃料的燃燒迅速發展，酸雨已成為全球性的環境污染問題之一。從20世紀60年代開始，世界上一些地區(如北歐南部和北美東部)降水的pH值下降到5以下。據統計全世界每年二氧化硫的總排放量是0.75～1.0億噸，氮氧化物是0.5億噸。中國1982年對23個省市進行了酸雨調查，有20個省市發現了酸雨，主要集中在西南地區。重慶、貴陽受酸雨污染最重； 重慶曾降過pH值為3.6的酸雨，雨後全市範圍的水稻秧苗發黃。防治酸雨已成為急需解決的重大課題。

酸性沉降種類

濕沉降

取決於酸雨中致酸鹼性物質濃度， 如果我們討論硫的 "濕沉降" ， 那么， 將取決於降水中的硫的濃度， 如此類推； 也取決於降雨量。通過2004年對位於我國東南沿海的九龍江流域及周邊共17個站點的實地觀測，運用GIS技術定量揭示了大氣氮濕沉降強度和時空分布特徵，並利用氮穩定同位素分析雨水硝態氮的主要來源。結果表明，①17個站點雨水總氮平均濃度為2.20±1.69）mg·L^-1（以N計，下同），銨態氮、硝態氮和有機氮分別占39%、25%和36%；②雨水氮濃度隨降雨強度的增大呈降低趨勢，旱季濃度明顯大於雨季，降水對大氣具有清洗作用；③低δ¹⁵N值表明雨水硝態氮主要來源於汽車尾氣排放、化石燃料燃燒和化肥施用；④九龍江流域大氣氮濕沉降量平均9.9 kg·hm^-2，春夏2季約占全年的91%，大氣氮濕沉降占沉降總量的66%，揭示了該地區1∶2的大氣氮乾濕沉降結構。大氣氮濕沉降時空差異與降雨量和氮的排放直接相關。

乾沉降

除了取決於大氣中酸鹼性物質濃度， 如果我們討論硫的 "乾沉降" ， 那么， 將取決於大氣中SO₂的濃度和總懸浮顆粒物的濃度， 後者在空中已吸附了少量硫， 並以硫酸根的形式存在； 還取決於它們沉降到哪類地面上， 即土地利用格局。利用格局不同， 吸附和吸收酸性物質能力不同。以湖南蔡家塘、貴州雷公山和重慶鐵山坪3個小流域長年大氣乾沉降的監測數據為基礎，對三地大氣和氣溶膠的化學成分的分布特徵進行了分析研究。結果表明:三地大氣乾沉降中主要的酸性物質均為SO₂，SO₄^2-，NO₂；主要的鹼性物質均為NH₄⁺，Ca²⁺，K⁺，NH₃，SO₂的乾沉降跟當地S的來源有密切的關係，且具有季節性變化。三地的NH₃+NH₄⁺濃度均大於HNO₃+NO₃^-濃度NO₂，NH₃的年平均濃度大小均為鐵山坪>蔡家塘>雷公山。蔡家塘、雷公山、鐵山坪銨態氮年平均濃度在氣相和固相中的比率均小於1，蔡家塘硝態氮年平均濃度在氣相和固相中的比率接近1；雷公山年硝態氮平均濃度在氣相和固相中的比率大於1；鐵山坪硝態氮年平均濃度在氣相和固相中的比率小於1。

一般分為四類， 森林的SO₂ 的沉降能力最強， 約為 8毫米/ 秒； 林地， 約為5 毫米/ 秒； 莊稼地和草地， 約為4 毫米/ 秒； 水面， 居民區等， 約為2 毫米/ 秒。土壤的酸鹼性也有一些影響， pH值大於7 的鹼性土壤， 約為 8毫米/ 秒； pH值近於 4的酸性土壤， 約為4-6 毫米/ 秒。

酸雨危害

城市和農村， 誰的乾沉降大， 誰的濕沉降大， 誰的乾濕沉降總合大。中國城市， 特別是工業城市， SO₂ 排放量較大， 該城市地面測得的SO₂ 濃度也較高， 例如中國有24所城市SO₂ 年均濃度超過了0.100 毫克/ 立方米， 其中有10座城市在長江以南， 這些市皆處於酸雨區中； 但是長江以南廣大農村地區， SO₂年均濃度約為0.010 毫克/ 立方米， 甚至低於此值， 也屬於酸雨區。這是因為我們測得的SO₂ 濃度是地面濃度； 而決定酸雨的是高空雨雲酸化的程度， 並且這種酸化了的雨雲可以長距離傳輸； 決不能因為農村沒有酸物質排放而忽視了酸雨存在與危害。

由於鄉村面積遠遠大於城市面積， 因此城市的乾沉降大於濕沉降； 鄉村濕沉降大於乾沉降。若討論國土面積， 鄉村的乾濕沉降的總和將遠大於城市的乾濕沉降的總合；若討論單位面積， 城市的乾濕沉降總和將遠大於鄉村乾濕沉降之總合。

造成危害的事例

酸性物質的乾濕沉降酸雨危害環境。這種危害包括森林退化，湖泊酸化，魚類死亡，水生生物種群減少，農田土壤酸化、貧脊，有毒重金屬污染增強，糧食、蔬菜、瓜果大面積減產，使建築物和橋樑損壞，文物面目皆非。酸性沉降物（酸雨和氣狀污染物質）對植物的影響，有直接影響和因酸性沉降物使土壤酸化後產生的間接影響。在多數的實驗研究中，普遍採用硫酸調整 pH 的硫酸水和成分組成類似於實際降水的人工酸雨。

對土壤的影響

酸性沉降物包括乾、濕兩種沉降物，酸性濕沉降物一般系指pH<5.6的降雨，通常稱為酸雨。酸雨中不僅含有大量H⁺，而且還含有高濃度的具有酸化作用的SO₄^2-和NO₃^-酸根離子等陰離子。這些陰離子主要來自人為排放源。酸雨中通常還含有多種金屬陽離子、重金屬、痕量元素和各種有機污染物。酸性沉降物對陸地生態和水生生態的影響，已成為全球範圍的重大環境問題。在一些工業已開發國家，特別是西北歐各國和北美東部，酸性沉降物已對生態環境，特別是水生生態環境。

森林衰退

酸性沉降物包括乾沉降物和濕沉降物，日本把pH值低於5。6的降水稱為酸性降水。近年來，日本降雨的pH值為“3.80～5.50”。酸性沉降對森林生態系統的物質循環會產生一定的影響。人工模擬酸雨實驗結果表明，pH值低於4時可減少杉木苗細根伸長和個體生長，而日本酸雨pH值多為4以上，可見酸雨直接造成杉木苗枯萎的可能性並不大，但酸霧的危害不可忽視；酸性沉降物與臭氧的協同作用越來越引起人們的關注。酸性沉降不僅對林木生長產生直接影響，而且通過土壤還對林木產生間接影響。對土壤酸化作為森林衰退可能原因之一也開展了深入研究，但目前有關森林衰退原因仍未得出一個肯定的結論 。