流层的氟里昂在紫外线的作用下放出氯原子,破坏臭氧,使大气 中的臭氧浓度降低。图18表示了不同作者按1973-1978年利用 排放氟里昂的水平预测的今后几十年臭氧浓度的下降趋势 次世世基 2000 图18不同作者预测的大气臭氧浓度的下降趋势 据计算,大气中的臭氧总量每减少1%,就会使紫外线的剂 量增加1.6—3%。太阳光中的紫外线按其波长可分为三类 紫外线-A波长为400-315毫徽米 紫外线-B 315-280 浆外线-C 其中紫外线-B对臭氧含量的变化最为敏感,而其生物活性也最 强,所有动物体内的核酸正是吸收此段波长范围内的辐射。紫外 线-B对地面的植物亦是有害的,特别不利于农作物的早期生长, 而对海面下20米深范围内的水生动、植物有利。紫外线-B辐服 的增加将改变生物圈内生态系统的构成状况。紫外线-B对人体 健康也有明显影响,除有助于生成维生素D这一有益后果外,其 余都是有害的作用引起日灼、眼病、皮肤病(包括癌症)及变 态反应等疾病。已经确认,紫外线-B的剂量增加1%引起的非 黑素瘤皮肤癌的发病率将增加2%以上
3.丽 天然雨水是中性和微酸性的,pH为5、6。这是因为雨中水含 有二氧化碳,另外还可能有氢氧化物、硫化氢、二氧化硫及各种 有机酸,此外自然界本身还发生一系列酸性反应,如 氧化反应 NH++2O2→*NO3+H2O+2H 水解反应 Al2(SO)3+6H2O→2Al(O五)B+3SO42-+6H+ 离子交换反应 Ga+x{B+→xCa+2H 在多尘地区,如印度内陆腹地,由于空气中含有大量碳酸盐 尘埃.天然雨水略呈碱性。 通常说的酸雨是指任何pH值低于5。6的雨水。酸雨主要是由 二氧化硫和氮氧化物造成的,来源于燃烧煤、石油等化石燃料的发 电厂和冶金、化工等各种工艺的排放物,汽车废气中亦有相当数 量的氮氧化物。据估计,全世界每年排出二氧化硫和氮氧化物达 14-20亿吨。预计到2000年将达到25-30亿吨。这些气体废料 进入大气后经过一系列的变化,形成酸雨,在数百乃至数千公里 之外降落下来。加拿大安大略省的苏德堡锎镍冶炼厂是世界上最 大的二氧化硫污染源,每年有50万吨二氧化硫通过高达400米的 烟囱喷向大气,形成的酸雨酸化了数百公里外的湖泊和森林。表 110给出了二氧化硫排入大气后所进行的几种化学反应及其特 性 表110中列举的几种反应最终都导致生成硫酸和硫酸盐。表 中的反应速度常数不是固定不变的,与季节和昼夜有关,也与距 排放点的距离有关,距离愈远,氧化速度愈慢。图1,9展示了硫 化物含量δ随距离和扩散时间的相对变化。 28
寝1.10大气中So2的几种反应 应类 动力学常数K/时 气相分子氧化 气相基团的氧化 1.5×10-z 在固体颗粒表面上发生的氧化 3.0×103-10 液滴氧化 7.0x10-3 总有效速度常数2.7×102 1000 ISor km 图1.9排入大气的硫化物含量随距离和扩散时间的相对变化 从图中可以看到,二氧化硫排入大气后,大气中硫酸浓度的 最大值在排放点的250千米处,而硫酸盐的最大值绣在60千米以 外。文献记载中还有3-5日内气流把二氧化硫带到1000-200 千米以外处的事例 氮氧化物进入大气后经过化学反应,最终生成硝酸和硝酸 盐。情况与上述类似。 据监测,美国西北部地区常年降水的平均pH为41-43,组 约州雨水的pH为266-466,斯堪维纳国家雨水的pH值从1955 年的55—6.0迅速降到近年的40-4.2。 酸雨造成江河、湖泊和土壤的酸化。例如挪威南部的濒水
1965年其PH值为59,10年后降到5。4,有些阵到了5,0。有1300 平方千米湖群中的鱼类已完全绝迹,2万平方千米湖泊中鱼类锐 减。美国新苏格兰地区有7条河流的河水PH为47。瑞典西部 大多数湖泊的湖水,1930-1940年间P为6,5-75,1971年降至 45-5·5。现在世界上的工业密集地区,如北欧(包括苏联北方)、 美国东北部、加拿大东南部及苏联的西伯利亚都已成了湖水酸化 地区。中欧和东欧地区由于是石灰质土壤,受酸雨的影响较小 酸雨造成了重大的生态、经济和美学损失。 酸对植物的影响基本上是间接性的。主要由于土壤酸化后 物性和结构发生变化如粒度变小、透气性变差面造成土地减产 其次是有机化合物的分解速度减慢,固氮菌的产量降低,抑制植 物的光合作用。酸雨还能从土壤中浸出金属,使植物的养分性质 发生变化,如不少元素在土壤溶液中的浓度增加(锰、钻、锌 铁等),磷变为难溶盐面使植物不易吸收,钙生成不溶性的硫酸 钙,造成植物缺钙,影响裉系发育。土壤脱铝后肥力降低。在 氧化硫的作用下,植物对外界条件、病虫害的抵抗能力减弱,并 可能破坏植物的正常生理过程、改变细胞的渗透性和离子平衡。 低等植物(水藻、菌类、苔藓、地衣等)对二氧化硫更为敏感, 不少工业区附近地衣已经消失。欧洲许多地区酸雨造成大片森林 枯萎甚至死亡。 酸雨对动物也有不利影响,如有些鸟卵易遭其破坏。水域中 的浮游生物对pH值的变化十分敏感,图110介绍了瑞典所测定 靠放石灰 pH5.6 pH4.7 H48 980年 图1,10湖泊中浮游生物的种数与溯水酸性的关系
的不同酸性湖水中浮游生物的种数。从图上可以看到,其中一个 酸化溺经1977年施放石灰后pH值提高生态复苏的情景。 湖水酸化后浮游生物种数减少,从而破坏了水域中的食物链, 引起其它水生动物数量的剧减。有些敏感鱼类,如鲑鱼、鳟鱼、 石斑鱼等,在湖水pH值稍为下降时即开始死亡。因此酸化湖清 彻见底,真是“水至清,则无鱼”。 酸爾还能直接危害人的健康,引起慢性支气管炎、肺气肿 气喘以及变态反应性疾病。 酸雨能破坏建筑物,腐蚀各种金属,淋溶大理石、石灰石、 破坏古迹。罗马的科洛西姆斗兽场和印度的泰姬陵都已遭到酸雨 的威胁,而雅典的神象和克拉科夫的古屋已被酸雨破坏得面目全 非了。酸性气溶胶易形成结晶中心,生成云雾,损害游览胜地的 风光 Mg 图111从灰化土壤中金属的浸出率与雨水pH值的关系 酸雨的另一大祸害是能从岩石和土壤中浸出重金属,将其带 入河糊之中,从图111中可以看到,当雨水的pH值降低时,从 灰化土壤中金属的浸出率急剧上升。 酸雨通过土壤的渗透使地下水酸化,重金属含量增高。瑞典 西部几乎有一半的水井测得井水的pH值低于55。自来水中含有 高浓度的铜、锌、镉;引起腹泻、餐具腐蚀,甚至使冼涤的衣服 和浅色的头发交色