人们常用“雨露滋润禾苗壮”的诗句来赞美、感激雨水对万物的恩赐。
但是,当今在地球上,天空降落的雨水并非完全都是甘露了,而是祸水从天降。作为大气污染带来的恶果之一,酸雨已经成为名副其实的“空中死神”,对人类赖以生存的生态环境具有极大的危害性。
早在19世纪中叶,酸雨就在英国发生过,然而酸雨真正被作为一种国际性环境问题正式提上议事日程,则是从1972年在斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议开始的。瑞典政府提交给大会的研究报告《跨越国境的空气污染:大气和降水中的硫对环境的影响》标志着政府开始关注酸雨的越境迁移。酸雨是酸沉降(是指大气中的酸通过降水,如雨、雾、雪等迁移到地表,或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表。前者为湿沉降,后者是干沉降)的主要类型。一般地,当雨水的pH值低于5.6时就称其为酸雨了。酸雨素有“空中死神”之称,已成为当今世界上最严重的区域性环境问题之一。
直接引起酸雨的主要物质是人为和天然排放的硫氧化物(SO2和SO3)和氮氧化物(NO和NO2)。贮存于地壳中的硫,平均含量约为0.1%。通常,硫氧化物的天然源包括来自海洋的硫酸盐雾、有机化合物经细菌分解后的产物,火山爆发以及森林火灾等。全球范围释放到大气中的硫氧化物大部分是人为排放的,对特定的高密度工业区域而言,人为排放比例几乎可达全部硫排放的100%。化石燃料如煤、石油、天然气中往往都含有大量硫元素(如黄铜矿硫、有机硫、单质硫和硫酸盐硫等),它们的燃烧是大气中硫含量高的主要原因,它约占人为排放的85%,矿石冶炼和石油精炼分别约占11%和4%。
早期,欧洲的酸雨多发生在挪威、瑞典等北欧国家,后来扩展到东欧和中欧,直至几乎覆盖整个欧洲。在酸雨最严重的时期,挪威南部约5 000个湖泊中有1 750个由于pH过低而使鱼虾绝迹;瑞典的9万个湖泊中有1/5已受到酸雨的侵害。被认为是酸雨最主要发生源之一的德国约有1/3的森林受到酸雨不同程度的危害,在巴伐利亚每4株云杉就有一株死亡。在瑞士,森林受害面积已达50%以上。20世纪80年代初,整个欧洲的降水pH在4.0~5.0之间。
酸雨在美国东部和加拿大南部同样也是棘手的环境问题。在美国南部的15个州曾达到降水平均pH在4.2~4.5之间。美国曾报道至少有1 200个湖泊已酸化,酸雨已损伤了东部约35 000个历史性建筑物和10 000座纪念碑。有人估计美国每年花费在修复这些文化古迹上的费用就已达50亿美元。加拿大抽样调查的8 500个湖泊几乎已全部酸化。从20世纪80年代以来,中国的酸雨污染呈加速发展趋势。起初,中国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州为代表的高硫煤使用地区,酸雨区面积约为170万平方公里。到90年代中期,酸雨进一步发展到青藏高原以东及四川盆地的广大地区。以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区,现在已成为全国酸雨污染最严重的地区之一,其中心区年均降水pH值仅为3.53(与泡菜甚至食醋的pH值相差无几),酸雨频率高于90%,已到了几乎“逢雨必酸”的程度。北起青岛、南至厦门,以南京、上海、杭州、福州为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨地区。目前,我国酸雨区面积已占国土总面积的30%左右。
我国酸雨的化学特征是pH值低、离子浓度高,硫酸根、铵和钙离子浓度远远高于欧美,而硝酸根浓度则低于欧美,属硫酸型酸雨,硫酸根与硝酸根浓度之比平均约为6.4。据报道,目前我国的二氧化硫排放量已经超过美国,成为世界上最大的二氧化硫排放国。
酸沉降对水体、森林和土壤具有很大危害,因酸沉降引起的经济损失相当严重。据分析估算,酸沉降对江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州等11个省、自治区造成的森林资源损失已达510亿元/年左右,造成的农作物经济损失约为43.91亿元/年。削减SO2的排放,控制酸沉降污染的发展,已刻不容缓。为此,国务院已于1998年划定我国的“酸雨污染控制区”和“SO2排放控制区”,国家两控区规划已经编制完成,即将付诸实施。