五、酸雨

酸雨是当代世界面临的重大环境问题之一。80 年代以前，“ACID RAIN”和“ACID PRECIPITATION”这两个名词几乎只是生态学和大气化学的某些领域的科学家所使用的术语，最近几年来，在世界许多国家和地区已经变成了使人忧虑的家喻户晓的名词。

酸雨之所以受到全世界的关注，主要是因为它的形成机制复杂，影响面广。酸雨不仅使排放污染物的国家深受其害，而且也可以随风飘移到几百公里甚至几千公里之外，成为“超越国界的污染”，使其邻国遭殃。美国和加拿大的《越境大气污染意向备忘录》中指出：酸雨是一个真正的问题，而且是严重的。如果任其发展，不加制止，酸雨就可能成为需要付出巨大的经济和社会代价的问题。加拿大环境问题专家在《顺风》刊物上强调指出：“酸雨是我们这么多环境问题中的一个突出例子。它的影响是

国际性的。它的起因涉及许多国家。它的后果远远超出国界。它的圆满解决需要国际间的合作行动”。

人们把酸雨描写成“无声无息的危机”，“一次正在发生的环境大灾祸” 和“空中死神”，这些言词反映了人们面对广泛、复杂和多方面的环境影响时所表现出来的深深焦虑。

（一）国外酸雨研究的历史

长期以来，尽管酸雨这个名词的本身引起了人们的关注，但酸雨一词的含义是不很严密的。因为这个名词排除了酸以其它方式降于地面的事实，如酸雪，酸雾等。此外，还有另一种现象，即污染物以干物质的形式降落到地面，然后与后来的降雨或其它形式的水分作用，而生成与酸雨一样的酸。上述两种现象，即湿沉降和干沉降都应该正确地命名为酸性沉降。因而，酸雨是其同类问题的一个名称，但因其简洁与通俗性而仍被沿用。

酸雨的早期发现酸雨现象的许多特点最早是由英国化学家 Robert Angus Smith 在 19 世纪中叶发现的。1852 年，Smith 分析了英格兰曼彻斯特及其周围地区雨的水化学成分，发现远郊区的雨水中含有碳酸铵，近郊区雨水中含有硫酸铵，市区雨水中含有硫酸和亚硫酸，并提出硫酸是引起纺织品褪色和金属腐蚀的原因。

1872 年，Smith 编著了《空气和降雨：化学气候的开端》一书，首先使用了酸雨一词，并提出了许多观点。讨论了我们目前正在谈论的与酸化有关的一些现象：煤的燃烧，有机物的分解，风的轨迹，距海洋的远近，雨雪的强度和频率，并提出了比较完善的收集和分析沉降物的方法。同时，Smith 也注意到了酸雨对植物和各种物质的损害。

遗憾的是，Smith 的开拓性和预言性的论著在当时没有引起科学界的重视。后来，EvilleGorham（1880）在国家科学院的帮助下，首先把 Smith 的早期工作进行了整理并出了报告。

酸雨的现代发现现代酸雨的研究和它对环境的影响，起源于三个学科的边缘领域：淡水学，农学和大气化学。每个学科都做出了贡献。

雨、雪、湖水之间的联系是显而易见的。但雨、雪、湖水化学变化之间的关系直到 20 世纪中叶还不是很清楚的。在 20 世纪上半叶，一些欧洲和北美的科学家研究了地球表面水化学和大气化学的某些孤立的方面，随后内部机制逐渐被证实。Gorham（1955， 1957， 1958， 1961， 1965）以一系列的论文，为我们现在对酸雨和水生生态系统中酸度产生原因的认识奠定了基础。Gorham 和他的同事们提出了酸雨的产生过程、传输与沉降机制和生理意义。但这些研究并没有触动各科学团体和广大公众。

1948 年，瑞典土壤学家 Hans Egnèr 创建了第一个收集和分析地面沉降物和近地面空气的监测网。酸度是需要测定的几个参数之一。这个监测网以后陆续被推广到整个中欧和西欧，它提供了大量的原始数据和长期数据，证明了酸雨的化学性质变化和对农、林业的重要性，第一次弄清了酸雨化学性质变化的时间和空间分布模式。1956 年，斯德哥尔摩的国际气象研究所（The In-ternational Meteorological Institute）接管了 Egnèr 的监测网，并定名为欧洲大气化学监测网（European Air Chemistry Network）。1957年，监测网向东推广到波兰和苏联的广大地区。

20 世纪 50 年代以前，人们所注意的污染物在大气中的传输，主要是局部地区的传输与扩散。Carl Gustav Rossby 和 Erik Eriksson 领导下的大气化学科学诞生在瑞典，而后推广到整个欧洲，直到北美。他们确信大气过程是短距离内很有效的机械作用过程，如同短距离内的各种物质扩散一

样。同时他们也组织了一系列关于大气化学的讨论会，引起了科学家们的广泛兴趣。

酸雨在淡水学、农学和大气化学等三个领域的综合研究首先是由瑞典的土壤学家 SvanteOdèn 完成的。1961 年他建立的斯堪的纳维亚地表水化学监测网的数据与欧洲大气化学监测网的数据有明显的相关性。他的关于欧洲各国之间“化学之战”的观点，在科学界和公众中引起了轰动与争论，推动了欧洲的酸雨研究工作。

近年来，北美科学界和公众也同样存在着对远距离气团活动的认识。1975 年，加拿大环境保护局制定了第一个化学沉降物国家监测计划。1976 年春天，美国建立了国家大气沉降计划。1977 年末，起草了“全国酸雨问题评价规划”。

由于酸雨在欧洲和北美已造成了越境污染，因此，在研究酸雨形成机理以及防治措施时，有关国家进行了国际间的合作。其中值得一提的是 1983

年 6 月 7—10 日召开的有 23 个国家代表出席的联合国欧洲经济委员会，会上制定了《长距离超越国界空气污染条约》。

（二）全球环境酸化状况

70 年代初，酸雨只是局部地区的问题，但目前酸雨已经广泛地出现在北半球，成为当今世界面临的主要环境问题之一。在北欧、西欧、美国东北部以及加拿大等广大地区，酸雨已成为大气污染的主要特征。在亚洲、日本和中国也出现不同程度的酸雨危害，有些地区 pH 值降低的趋势，已接近欧美的污染值。

人为活动向大气层排放大量的硫、氮氧化物是环境酸化的主要原因。因此，通过对降水中硫酸盐含量的分析，就可以估算出人为因素排入大气层中硫的影响程度。图 5.20 为世界不同地区降雨中的年均硫沉降量的估算值。

硫的年均流量大于 0.5g/m2 的地区，如欧洲及北美大部分地区，明显地表现出人为因素的影响。在没有人为因素影响的地区，据估算，硫的自然流量低于或大约相当于 0.2g/m2·a。

图 5.21 为各大洲硫和氮的人为排放量。从图中可以看出，南美、非洲及澳大利亚的硫，氮排放量大大低于北美、欧洲及亚洲。虽然欧洲和北美的硫排放量可能有所下降，氮的排放量也可以保持目前数量，但是，世界其它地区硫、氮排放量却呈明显的上升趋势（图 5.22 和图 5.23）。

中国自 70 年代开始对酸雨进行监测。据 1985—1986 年中国监测总站提

供的 189 个测站 533 个采集点的 24 737 个降水样品测定的结果，如果以 pH 值小于 5.6 作为判断酸雨的标准，那么属于酸雨的样品占 35.2％；如果以监测站计，53.8％的测站出现酸雨。

中国酸雨的空间分布和时间变化各具特点。降水 pH 值的空间分布的总趋势与中国自然环境分异状况很吻合：半干旱和干旱地区降水的 pH 值都在 7.0 以上；秦岭淮河以北，绝大部分属半湿润地区，其降水 pH 值一般为 7.0 左右；秦岭淮河以南的降水 pH 值普偏小于 5.0，是酸雨区。其中西自四川峨嵋山、重庆、金佛山、贵州遵义、广西柳州、湖南洪江和长沙，向东直至安徽徽州，形成一条突出的酸雨带，酸雨频率均在 80％以上（表 5.17）。从表 5.17 中可以看到，该酸雨带的 pH 值已和北美、西欧、北欧、日本重酸雨区的 pH 值相近，说明我国这些地区的酸雨污染已达到相当严重的程度。

图 5.20 世界各地降雨中的年均硫沉积量（单位：克硫/平方米，年）

（资料来源：AMBIO，NO.31989）。

图 5.21 各大洲进入大气层的硫、氮人为排放量

（资料来源：AMBIO，No.31989）。■

图 5.22 城市中 SO2 年平均浓度

（资料来源： The State of the World Environment， 1989。）

图 5.23 城市中 NOx 年平均浓度

（资料来源：同上）