[科普中國(guó)]-環(huán)境酸化

簡(jiǎn)介

環(huán)境酸化是大氣遭受人為污染形成的酸性降水落到地表后所造成的土壤和水體酸化及環(huán)境功能衰退的現(xiàn)象。是全球性的環(huán)境污染問(wèn)題之一。包括大氣、土壤、水體的酸化，是人類(lèi)活動(dòng)的產(chǎn)物。環(huán)境酸化首先是大氣環(huán)境的酸化，即大氣中含有大量的人類(lèi)排放的酸性氣體。酸性氣體隨降雨、降雪或直接落入水體和土壤中可能造成土壤和水環(huán)境的酸化。環(huán)境酸化對(duì)人類(lèi)生活極其賴以生存的生態(tài)環(huán)境具有嚴(yán)重的影響，而且酸化污染是區(qū)域污染，尤其是土壤和水體的酸化是酸沉降的長(zhǎng)期影響結(jié)果。難于治理，目前是最引人注目的世界環(huán)境問(wèn)題，也是我國(guó)重大的環(huán)境問(wèn)題之一。1

大氣環(huán)境的酸化大氣環(huán)境的酸化表現(xiàn)在酸沉降現(xiàn)象的發(fā)生。酸沉降現(xiàn)象早在100多年前就被注意到，1852年英國(guó)化學(xué)家R. Smith提出空氣中存在酸性物質(zhì)并于1872年提出酸雨這一術(shù)語(yǔ)。酸沉降是描述從大氣向地表輸入各種酸性物質(zhì)的過(guò)程，包括酸性濕沉降和酸性干沉降。當(dāng)降雨、降雪等具有酸性時(shí)稱為酸性濕沉降。直接為地表包括植被等所接受的酸性物質(zhì)稱為酸性干沉降。酸雨是指PH低于5.6的天然降水，在學(xué)術(shù)上通常將低于背景PH值的降水稱為酸雨，酸雨也是酸性濕沉降物的總稱，是人類(lèi)社會(huì)工業(yè)化的產(chǎn)物，造成酸雨的酸性氣體主要是二氧化硫和氮氧化物。同自然排放的這些酸性氣體相比，就總量而言，人類(lèi)活動(dòng)的排放占據(jù)相當(dāng)一部分，有資料估計(jì)占排放量的2/3，最重要的是人類(lèi)排放酸性氣體的不均勻性，使得局部地區(qū)尤其是城市地區(qū)產(chǎn)生了嚴(yán)重酸雨污染。1

土壤酸化雖然在天然狀態(tài)下，部分地區(qū)的土壤也呈現(xiàn)酸化，具有與之相適應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)，但酸沉降將使其酸度更高。酸沉降的長(zhǎng)期影響必須引起土壤酸堿特性的改變，致使土壤PH值、陽(yáng)離子交換容量和鹽基飽和度的降低，這已經(jīng)是環(huán)境酸化研究者的共識(shí)。酸沉降消耗土壤中的陽(yáng)離子使土壤逐漸酸化，而基巖的風(fēng)化又不斷地向土壤輸送陽(yáng)離子，同時(shí)土壤的反硝化、硫酸鹽的還原使土壤堿性增強(qiáng)，硝化、陽(yáng)離子被植被吸收可使土壤變酸。土壤作為酸沉降的直接受體，它的酸堿特點(diǎn)是酸沉降、土壤物理、化學(xué)及生物過(guò)程的綜合作用結(jié)果。一般 來(lái)說(shuō)，土壤本身對(duì)酸沉降具有較大的緩沖作用。土壤是人類(lèi)賴以生存的基礎(chǔ)，逐漸變酸的土壤可以改變動(dòng)植物已經(jīng)適應(yīng)的生存條件，從而影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、森林生長(zhǎng)等。土壤酸化還可以影響營(yíng)養(yǎng)元素的地球化學(xué)循環(huán)，造成有毒有害元素的活化等。同時(shí)大部分酸沉降首先降落到土壤上，然后經(jīng)徑流匯入江河和湖泊等水體，所以土壤也是該地區(qū)水體是否易于酸化的重要影響因子。1

水體酸化酸沉降的最終歸宿是江河和湖泊等水體。水體酸化是酸沉降長(zhǎng)期影響的必然結(jié)果，酸化水體的恢復(fù)也必然是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，最早發(fā)現(xiàn)的水體酸化現(xiàn)象是20世紀(jì)50年代初英國(guó)謝爾菲德地區(qū)的沼澤地表水體酸化現(xiàn)象。酸化水體已經(jīng)在加拿大、美國(guó)東部和瑞典、挪威和中國(guó)西南地區(qū)也出現(xiàn)了酸化水體。淡水是人類(lèi)和動(dòng)植物生存的必需的、有限的資源。水體酸化增高金屬的遷移率。水體中高含量的鉛可以損傷魚(yú)鰓，引起魚(yú)的大量死亡。高含量的鎘對(duì)魚(yú)骨架造成損害，妨害硅藻的生長(zhǎng)，鎘還可以通過(guò)食物鏈富集而危害食物鏈上層的有機(jī)體。地下水酸化可以造成土壤和輸水管道系統(tǒng)的金屬溶出。1

對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響環(huán)境的酸化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中Ca的平衡造成巨大影響。在海洋生態(tài)系統(tǒng)中表現(xiàn)為，隨著Ph下降海水中CaCO32-濃度降低，富Ca海洋生物無(wú)法維持其體內(nèi)CaCO3形成的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，造成珊瑚鈣化生長(zhǎng)變緩、翼足目軟體動(dòng)物外殼腐蝕穿孔等，影響其種群繁衍。另外，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，由于酸雨的長(zhǎng)期淋溶，大量的生物可利用Ca, 從生態(tài)系統(tǒng)中流失，動(dòng)植物無(wú)法獲得充足的Ca, 來(lái)滿足其生理需要。蝸牛、水虱等土壤及湖泊中高Ca, 動(dòng)物的生長(zhǎng)、繁殖受抑制，鳥(niǎo)類(lèi)也由于缺Ca, 造成種群數(shù)量下降。陸地植物體內(nèi)依賴于Ca, 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)也遭受?chē)?yán)重干擾，進(jìn)而影響光合、抗逆和繁殖等諸多生理過(guò)程，表現(xiàn)出不同程度的生產(chǎn)力、物種多樣性下降和森林的衰退。環(huán)境酸化導(dǎo)致不同生態(tài)系統(tǒng)中Ca循環(huán)失衡，大多表現(xiàn)出不利于富Ca生物體的存活，這可能是一個(gè)較為普遍的生態(tài)學(xué)模式。2