酸雨
酸雨為酸性沉降中的濕沈降,酸性沉降可分為「濕沈降」與「乾沈降」兩大類,前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物,隨著雨、雪、霧或雹等降水形態而落到地面者,後者則是指在不下雨的日子,從空中降下來的落塵所帶的酸性物質而言。酸雨又分硝酸型酸雨和硫酸型酸雨。
在化學上定義水之酸鹼值等於7是中性的,PH5~7為弱酸性 小於5則是酸性。自然大氣中含有大量的二氧化碳,二氧化碳在常溫時溶解於雨水中並達到氣液相平衡後,雨水的酸鹼值約為5.5,所以大自然的雨水是弱酸的。
但是,在大自然中,還是存在其他致酸的物質,例如,火山爆發所噴出的硫化氫或是海洋所釋放出的二甲基硫,高空閃電所導致之氮氧化物等,均會使雨水進一步酸化,而酸鹼值會降至5.0左右。因此,在1980年代後期以來,許多國內外(包含環保署研究報告)研究者,已將所謂「酸雨」認知為當雨水酸鹼值在4.9以下時,即確定受到人為酸性污染物的影響。
在環保署研究報告中,已統一雨水酸鹼值達4.9以下時,正式定義為「酸雨」。例如,若以環保署台北酸雨監測站1990-1998年之有效雨水化學分析資料為準,顯示約九成降水天數的雨水pH值在5.5以下,而酸雨發生機率則為七成五左右。根據香港氣象學會於2002年作出的調查,香港酸雨的pH值大部分是5.5以下,所以香港毎次下的雨都是有酸性的雨水。
酸雨的組成
一般酸水化學組成中,較重要的物質包括Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+、Ca2+及Mg2+等九種。其來源包括自然來源及人為來源。一般而言,SO42-及NO3-為主要的致酸物質,[1]它們是由硫氧化物(SO2)與氮氧化物(NO,NO2)轉化而來。在人為污染排放方面,前者與使用化石燃料、火力發電廠、燃燒含硫有機物有關,後者主要來自工廠高溫燃燒過程、交通工具排放等因素。Ca2+及NH4+為主要的中和(致鹼)物質。
- SO42-來源:石化工業、火力發電廠、燃燒
- Na+, Cl-, Mg2+來源:海洋的海水飛沫
- NO3-來源:工廠高溫燃燒過程、交通工具排放
- Ca2+、K+來源:塵土
- NH4+來源:農藥噴灑
在此釐清一個觀念,雨水pH值之高低與否,並不必然代表其中人為污染物的多寡。除了上述酸性離子外,亦存在其他如銨根、鈣、鎂等鹼性離子,以中和其酸性。雨水酸鹼值則為以上離子平衡後之氫離子所計算得來。換言之,雨水中若有高濃度之硫酸根與硝酸根離子,但因有其他鹼性離子中和之,那麼雨水未必呈現酸性反應(即低酸鹼值),反之亦然。雨水酸鹼值無疑地可以作為一項先期指標,但更重要的是必須進一步進行雨水化學成份分析,瞭解其污染物來源,並計算隨雨水沈降至地表的污染物通量(即所謂沈降量,以公斤/公頃/年為單位),進而制定控制策略以改善之。
酸雨的危害
對人類的影響
酸污染對人類最嚴重的影響就是呼吸方面的問題,二氧化硫和二氧化氮會引起哮喘、乾咳、頭痛、和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏。
酸雨間接的影響就是它會溶解在水中的有毒金屬被水果、蔬菜和動物的組織吸收,雖然不直接影響,但是吃下這些東西卻對人類的健康產生嚴重影響。例如:累積在動物器官和組織中的汞與腦損傷和神經混亂有所關聯;動物器官中的另一種金屬──鋁與腎臟問題有關
建築物和雕塑
酸性粒子沈積在建築物和雕塑上,造成侵蝕。石灰岩和大理石跟酸接觸後會轉變為一種粉碎物質,稱為石膏。此外,橋樑以更快的速度被腐蝕,鐵路工業和航天工業同樣需要花費更多的錢來弥补酸雨造成的損害。酸雨不僅造成了經濟負擔上的問題,而且也對普通群众的安全產生影响,例如,1967年俄亥俄河上的橋倒塌,造成46人死亡,这起事故的主要原因就在于酸雨的腐蝕。
農作物和植物
酸雨會影響農作物稻子的葉子,同時土壤所造成礦物質大量流失,植物会因为無法獲得充足的養分而枯萎、死亡。但土壤中因酸雨釋出的金屬也可能為植物吸收造成影響,這問題極其複雜,譬如,酸雨中某些金屬(例如鐵)的釋出反而有助於植物的生長。
水中生物
酸雨會影響河川或湖泊的pH值,當pH值小於6將影響到水中生物的生存或繁殖,當pH值小於5將導致水中生物大量死亡。可能會影響到養殖魚業。
能見度
形成酸雨的物質,有時亦為形成(光化學煙霧)的物質。因此即使不降雨,也常會導致能見度下降。
参考文献
- 週日閱讀科學大師 (PDF) http://science.nchc.org.tw/EPoSC/1032/SSC/ncku/hw3/hw3_06_B34021110.pdf. [2020-05-20]. 缺少或
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