「酸雨」是什么?对环境和生物有什么影响?

首先雾霾是指水蒸气中的碱性有害物质以雨、雪、臭氧、液态有害物质、水气等形式下陷到纳维圣。第一个辨认出雾霾的人为M. Ducros,他于1845年刊登于药物化学杂志(Journal of Pharmaceutical Chemistry)上的该文向人们证实了雾霾的存在。

在其之后的英国生理学家Robert Smith在1852年刊登的该文中揭示了雾霾与格拉斯哥轻工业氮氧化物排放量的关系。Smith先驱者性的科学研究在很大某种程度上被忘却,直到20世纪末中叶,越来越多来自加拿大、英国、澳大利亚的微生物学家辨认出了酸雨与水蒸气氯化物(SO42-)下陷和其它化学有害物质之间的密切联系。

作为自然环境问题,雾霾的炼金术解释起源于20世纪末60和70年代瑞典微生物学家Svante Oden和北美地区微生物学家Gene Likens 对地区性硫化氢(SO2)和氮氧化物(NOx)排放量的科学研究。他们的组织工作不仅建立了雾霾与化工企业和其它轻工业源排放量的联系,还言明了雾霾对生态自然环境的负面影响,比如地下水的酸雨和对植被和鱼种的搅乱效应。

雾霾领域先驱者的组织工作让各国政府、经济政策制订者、媒体、民众意识到了雾霾带来的严重生态危害性,也首次推动了北美地区和欧洲硫化氢和二氧化硫减排法令的制订。亚洲北欧国家对雾霾危害性的意识和经济政策制订落后于西方北欧国家,在许多个别北欧国家(比如印度)硫化氢和二氧化硫的排放量还在升高 (Krotkov et al., 2016) 。

当前的全球报告表明,在靠近轻工业和煤炭燃烧的区域,水蒸气姚学甲(S)和氮(N)两种元素含量仍然在上升。同时,物理学界也普遍意识到氯气(NH4)和铵离子(NH4+)同样会导致生态系的酸雨 (ApSimon et al., 1987)。

雾霾对自然环境和日常生活于其中的珍稀具有短期或长期的负面影响。下面根据英国自然环保署发布的数据,将其负面影响进行分类整理:

1.对水生动物微生物和其它水生动物自然环境中珍稀的负面影响

雾霾对水生动物自然环境的负面影响是不言而喻的,比如河流、淡水湖、沼泽中日常生活的鱼种和其栖地中的其它珍稀。雾霾途径沉积物再流入地下水,会碳酸氢钙沉积物中铝等碱金属,雾霾的流量越大,碳酸氢钙的效果越明显。

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地下水中的珍稀可以在一定某种程度上承受加烈的地下水和增加的碱金属,然而渗透性弱的群落或子代则随着pH的降低而退出生态系。整体而言,九岁的子代比成熟的子代对自然环境改变更为敏感。在pH为5的地下水中,大部分海胆难以幼体,倘若pH更低,成年的鱼种也难以存活。比如很多碱性淡水湖根本没有鱼种存活。即使许多亚种能承受逐渐加烈的自然环境,但他们扑食的捕食者并无法,胞浆中任意劳特尔出现缺位,单厢对整个系统导致重大破坏。比如很多兔子能够承受极端的pH为4的自然环境,但它们扑食的帚微生物并无法,这也会导致兔子的绝种。

雾霾当中含有的氮元素可在一定某种程度上污染生态系。比如,氮污染会降低滨海地下水鱼种和贝类的群落数量。除了农业和污水处理外,绝大部分滨海地下水氮氮氧化物来源于跟人类活动有关的水蒸气氮沉淀。

2.雾霾对陆地植物的负面影响

死亡或枯干的树木是受雾霾负面影响地区的标志。雾霾会浸滤出沉积物中的铝,从而对珍稀导致危害性,雾霾同时会导致沉积物矿有害物质和养分的流失,负面影响植物的生长发育。

在海拔高的地区,雾霾可以以雾或云的形式存在,并剥离植物叶片中的营养,叶片逐渐枯竭死亡,植物可进行光合作用的面积减少,它们会变得更加脆弱,难以抵御高海拔地区的低温胁迫。

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3.偶发性酸雨作用

积雪融化和倾盆大雨可以导致平时并不酸雨的沉积物或地下水pH骤然降低,这时的酸雨某种程度已远超了地下水和沉积物可以缓冲的某种程度。偶发性的生态系酸度增加可在短期内对系统内各个组成成分导致毒害,降低微生物的多样性。

4.雾霾对人类健康的负面影响

人类与雾霾的直接接触,比如行走在雾霾中或在碱性池塘游泳,并不会对身体导致严重危害性。然而,当人们暴露在含有导致雾霾的氮氧化物(比如硫化氢和氮氧化物)的空气中时,人们的健康会受到直接的威胁。

硫化氢和氮氧化物在水蒸气中经过物理化学反应,会产生氯化物和硝酸盐的细小臭氧,这些臭氧可通过呼吸系统进入人体。众多科学科学研究表明,这些可吸入臭氧的含量与人们的心肺功能有直接联系,当其含量高时,突发性心脏病和哮喘患者的比例将显著升高。同时,氮氧化物也可与其它有害物质反应生成臭氧(光化学烟雾)。近年来中国严重的雾霾天气也与硫化氢和氮氧化物密不可分。

以上内容均来自于ViaX盐趣在线科研教育签约导师@Mercury

参考文献ApSimon, H.M., Kruse, M., Bell, J.N.B., 1987. Ammonia emissions and their role in acid deposition. Atmos. Environ. 21, 1939-1946.Ducros, M., 1845. Observation d’une pluie acid. J. de Pharm. Chim. 3, 273-277.Krotkov, N.A., McLinden, C.A., Li, C., Lamsal, L.N., Celarier, E.A., Marchenko, S.V., Swartz, W.H., Bucsela, E.J., Joiner, J., Duncan, B.N., Boersma, K.F., 2016. Aura OMI observations of regional SO2 and NO2pollutionchanges from 2005 to2014. Atmos. Chem. Phys. 16, 4605-4629.Likens, G.E., Bormann, F.H., 1974. Acid rain: a serious regional environmental problem. Science 184, 1176-1179.Oden, S., 1976. The acidity problem e an outline of concepts. Water Air Soil Pollut. 6, 137-166.Smith, R.A., 1852. On the air and rain of Manchester. Mem. Manch. Lit. Philos. Soc. Ser. 1, 207-217.

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