[科普中國]-湖泊酸化

簡介

酸雨造成湖泊酸化。工業(yè)生產(chǎn)和生活中各種能源使用產(chǎn)生的SO2、氮氧化物被氧化后產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，通過大氣干濕沉降進(jìn)入水體。水質(zhì)酸化會抑制微生物的活動，影響水生生態(tài)系統(tǒng)中有機物的分解。由于碎屑大量沉積，影響水生生物的營養(yǎng)與能量循環(huán)，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(zhì)中的含鈣量，損壞魚脊椎和骨骼，導(dǎo)致魚類畸形2。

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3。湖泊里的水就像土壤里的水一樣可以用緩沖來抑制酸化。水中的重碳酸鹽離子能夠中和酸，即H++HCO3-= H2O+CO2。該反應(yīng)延緩了酸性物質(zhì)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(zhì)不斷進(jìn)入湖泊，湖泊中重碳酸鹽的消耗量大于補充量，重碳酸鹽儲備被消耗到一定水平后，水體的pH值將大幅度波動。如果酸化繼續(xù)，pH值最終會穩(wěn)定在5.0以下。金屬離子，尤其是鋁離子開始堆積，湖泊變?yōu)樗嵝院础?/p>

湖泊酸化與酸雨的關(guān)系純雨水呈微酸性4。CO2溶于水中形成碳酸的平衡濃度導(dǎo)致雨水pH值約為5.6。因此酸雨通常定義為pH值小于5.6的雨水。美國東北部和加拿大的雨水pH值多介于4～5之間，燃燒化石燃料產(chǎn)生硫氧化物與氮氧化物是這種低pH值雨水產(chǎn)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(nèi)相當(dāng)豐富，但它通常結(jié)合在土壤礦物質(zhì)內(nèi)。在正常pH值范圍內(nèi)，鋁在水溶液中很少出現(xiàn)。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沖體系。湖泊處于正常的緩沖范圍時，其pH值不會因為酸雨而有太大改變。當(dāng)碳酸鹽被酸雨消耗后又有補充來源時，則緩沖能力相當(dāng)大。石灰質(zhì)土壤就含有大量的碳酸鈣(CaCO3)。碳酸與碳酸鈣反應(yīng)生成碳酸氫根，釋放到水溶液中，酸雨中的H+也會導(dǎo)致碳酸氫根生成。因此由石灰質(zhì)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巖床的深度與滲透性、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沖能力較低。同樣，在小而陡的流域中緩沖作用進(jìn)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?；◢徥瘞r床緩沖酸雨的能力較弱。

危害當(dāng)湖泊水體的pH值小于5.6時，水體呈酸化狀態(tài)；當(dāng)pH值小于5.5時，魚類生長會受阻，甚至造成魚類生殖功能失調(diào)，繁殖停止；當(dāng)pH值小于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(dǎo)致湖泊水環(huán)境中重金屬濃度升高和生物活性增強。