第七节 酸雨污染

    空气污染主要是人类大量燃烧化石燃料造成的，并主要分布在污染源集中的城市地区。酸雨的长距离输送，则使酸雨污染发展成为区域环境问题和跨国污染问题。酸雨问题首先出现在欧洲和北美洲，现在已出现在亚太的部分地区和拉丁美洲的部分地区。欧洲和北美已采取了防止酸雨跨界污染的国际行动。在东业地区，酸雨的跨界污染已成为一个敏感的外交问题。

    一、酸雨及其分布
    酸雨通常指PH值低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上。湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。酸雨形成的机制相当复杂，是一种复杂的大气化学和大气物理过程。酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，主要来源于排放的二氧化硫和氮氧化物。就某一地区而言，酸雨发生并产生危害有两个条件，一是发生区域有高度的经济活动水平，广泛使用矿物燃料，向大气排放大量硫氧化物和氮氧化物等酸性污染物，并在局部地区扩散，随气流向更远距离传输。二是发生区域的土壤、森林和水生生态系统缺少中和酸性污染物的物质或对酸性污染物的影响比较敏感。如酸性土壤地区和针叶林就对酸雨污染比较敏感，易于受到损害。
    60、70年代以来，随着世界经济的发展和矿物燃料消耗量的逐步增加，矿物燃料燃烧中排放的二氧化硫、氮氧化物等大气污染物总量也不断增加，酸雨分布有扩大的趋势。欧洲和北美洲东部是世界上最早发生酸雨的地区，但亚洲和拉丁美洲有后来居上的趋势。酸雨污染可以发生在其排放地500－2000公里的范围内，酸雨的长距离传输会造成典型的越境污染问题。
    欧洲是世界上一大酸雨区。主要的排放源来自西北欧和中欧的一些国家。这些国家排出的二氧化硫有相当一部分传输到了其他国家，北欧国家降落的酸性沉降物一半来自欧洲大陆和英国。受影响重的地区是工业化和人口密集的地区，即从波兰和捷克经比、荷、卢三国到英国和北欧这一大片地区，其酸性沉降负荷高于欧洲极限负荷值的60％，其中中欧部分地区超过生态系统的极限承载水平。
    美国和加拿大东部也是一大酸雨区。美国是世界上能源消费量最多的国家，消费了全世界近1/4的能源，美国每年燃烧矿物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占各国首位。从美国中西部和加拿大中部工业心脏地带污染源排放的污染物定期落在美国东北部和加拿大东南部的农村及开发相对较少或较为原始的地区，其中加拿大有一半的酸雨来自美国。
    亚洲是二氧化硫排放量增长较快的地区，并主要集中在东亚，其中中国南方是酸雨最严重的地区，成为世界上又一大酸雨区。

    二、酸雨的成因
    大气中的硫和氮的氧化物有自然和人为两个来源。二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动，含盐的海水飞沫也增加大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半，但由于自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。人为排放的硫大部分来自贮存在煤炭、石油、天然气等化石燃料中的硫，在燃烧时以二氧化硫形态释放出来，其他一部分来自金属冶炼和硫酸生产过程。随着化石燃料消费量的不断增长，全世界人为排放的二氧化硫在不断增加（见图2－6），其排放源主要分布在北半球，产生了全部人为排放的二氧化硫的90％。天然和人为来源排放了几乎同样多的氮氧化物。天然来源主要包括闪电、林火、 火山活动和土壤中的微生物过程，广泛分布在全球，对某一地区的浓度不发生什么影响。人为排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地区。机动车排放和电站燃烧化石燃料差不多占氮氧化物人为排放量的75％（见图2－7）。

    欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家（见表2－14）。但近10多年来亚太地区经济的迅速增长和能源消费量的迅速增加，使这一地区的各个国家，特别是中国成为一个主要排放大国。

    三、酸雨的危害
    酸雨的危害主要表现在以下几个方面：
    1．损害生物和自然生态系统
    酸雨降落到地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的PH值降到5以下时，鱼的繁殖和发育会受到严重影响。土壤和底泥中的金属可被溶解到水中，毒害鱼类。水体酸化还可能改变水生生态系统。
    酸雨还抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤中钙、镁、钾等营养因素，使土壤贫瘠化。酸雨损害植物的新生叶芽，从而影响其生长发育，导致森林生态系统的退化。
    2．腐蚀建筑材料及金属结构
    酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。特别是许多以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀和变色。
    从欧美各国的情况来看，欧洲地区土壤缓冲酸性物质的能力弱，酸雨危害的范围还是比较大的，如欧洲30％的林区因酸雨影响而退化。在北欧，由于土壤自然酸度高，水体和土壤酸化都特别严重，特别是一些湖泊受害最为严重，湖泊酸化导致鱼类灭绝。另据报道，从1980年前后，欧洲以德国为中心，森林受害面积迅速扩大，树木出现早枯和生长衰退现象。加拿大和美国的许多湖泊和河流也遭受着酸化危害。美国国家地表水调查数据显示，酸雨造成75％的湖泊和大约一半的河流酸化。加拿大政府估计，加拿大43％的土地（主要在东部）对酸雨高度敏感，有14000个湖泊是酸性的。

    四、控制酸雨的国际行动与战略
    欧洲和北美国家经受多年的酸雨危害之后，认识到酸雨是一个国际环境问题，单独靠一个国家解决不了问题，只有各国共同采取行动，减少二氧化硫和氮氧化物的排放量，才能控制酸雨污染及其危害。1979年11月，在日内瓦举行的联合国欧洲经济委员会的环境部长会议上，通过了“控制长距离越境空气污染公约”，1983年，欧洲各国及北美的美国、加拿大等32个国家在公约上签字，公约生效。1985年，联合国欧洲经济委员会的21个国家签署了赫尔辛基议定书，规定到1993年底，各国需要将硫氧化物排放量削减到1980年排放量的70％，即比1980年水平削减30％。议定书于1987年生效。目前，日、美等国试图建立东亚空气污染监测网，开展联合监测，逐步在东亚建立区域性酸雨控制体系。
    从各国情况来看，控制酸性污染物排放和酸雨污染的主要途径有：
    1．对原煤进行洗选加工，减少煤炭中的硫含量；
    2．优先开发和使用各种低硫燃料，如低硫煤和天然气；
    3．改进燃烧技术，减少燃烧过程中二氧化硫和氮氧化物的产生量：
    4．采用烟气脱硫装置，脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物；
    5．改进汽车发动机技术，安装尾气净化装置，减少氮氧化物的排放。
    为了综合控制燃煤污染，国际社会提倡实施系列的包括煤炭加工、燃烧、转换和烟气净化各个方面技术在内的清洁煤技术。这是解决二氧化硫排放的最为有效的一个途径。美国能源部在80年代就把开发清洁能源和解决酸雨问题列为中心任务，从1986年开始实施了清洁煤计划，许多电站转向燃用西部的低硫煤。日本、西欧国家则比较普遍地采用了烟气脱硫技术。
    控制酸雨污染是大气污染防治法律和政策的一个主要领域，它主要包括两方面的措施：一是直接管制措施，其手段有建立空气质量、燃料质量和排放标准，实行排放许可证制度；二是经济刺激措施，其手段有排污税费、产品税（包括燃料税）、排放交易和一些经济补助等。西方国家传统上比较多的采用了直接管制手段，但从90初年代以来，很注重经济刺激手段的应用。西欧国家较多应用了污染税（如燃料税和硫税）。美国1990年修订了清洁空气法，建立了一套二氧化硫排放交易制度。据估计，由于实施了交易制度，只需要酸雨控制计划原来估算费用的一半，就可以实现到2010年将全国电站二氧化硫排放量在1980年基础上 削减50％的目标。
    目前，欧洲、北美、日本等在削减二氧化硫排放方面取得了很大进展，但控制氮氧化物排放的成效尚不明显。
    除上述问题外，国际社会关注的其他一些全球或区域性问题还有有毒化学品污染和有害废物越境转移等。它们都是随现代工业生产、使用或废弃的各种有毒、有害物质的增长而产生的，在局部地区危害很大，治理的经济代价也十分昂贵，有毒化学品污染及其排放曾造成了世界上有名的一些公害事件，在发达国家和发展中国家的一些地区对人体健康和生态环境造成了极为严重的损害。进入80年代后，发达国家向非洲和拉丁美洲国家转移有害废物的事件引起了国际社会的注意。由于这些发展中国家往往没有处理有害废物的技术能力，转移来的废物对周围居民和环境构成严重的威胁，引起发展中国家的强烈抗议。在这种情况下，联合国于1989年通过了《控制有害废物越境转移及其处置巴塞尔公约》。

第三章 当代中国环境问题

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