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我們先來看一道高考題
也是關於今天的主角
地球「眼淚」—酸雨
我國農業因遭受酸雨損失嚴重，為了有效控制酸雨，國務院批准了《酸雨控制區和二氧化硫汙染控制區劃分方案》等法規。
現有某地雨水樣品1份，每隔一段時間測定雨水樣品的pH數值如下：
請根據上表數據，回答問題
①雨水樣品呈酸性的原因是
（用化學方程式表示）
②如果將剛取樣的上述雨水和自來水（含有氯氣）混合，pH值將 （變大or變小）
③舉例說明這種雨水所帶來的環境影響
答案請見後文分解
1
什麼是酸雨？
酸雨、酸沉降是一個廣義術語，包括任何形式的具有酸性成分的沉澱，例如硫酸或硝酸會以溼態或幹態形式從大氣中沉降到地面。在自然環境中，包括雨，雪，霧，冰雹甚至是酸性的灰塵都可以成為酸雨/酸沉降的載體。
通常用pH值來衡量溶液的酸鹼度，pH值7.0為中性。物質的pH值越低（小於7），它的酸性就越高；物質的pH值越高（大於7），鹼性就越高。
正常雨水因為CO2形成弱碳酸的原因，pH值約為5.6，呈弱酸性。但是酸雨的pH值通常在4.2和4.4之間。
2
造成酸雨的主要原因
當二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOX）排放到大氣中後，通過風和氣流與大氣發生酸化反應，就會產生酸雨。SO2、NOX、水、氧氣以及其他化學物質反應形成硫酸和硝酸，再與水和其他載體混合，最後以降雨的方式作用於地面之上。
但是導致酸雨的罪魁禍首—氮氧化物和一氧化二氮是從哪裡來的呢？
其實只有一小部分來自自然資源，例如火山噴髮帶出的硫化物
絕大部分都是來自人類活動的影響：
風作為SO2和NOX的極佳載體，可以將酸雨影響範圍進一步擴散，可以說，酸雨是嚴重影響生態、人文環境的一種自然災害。
3
酸雨&生態系統
自然環境的生態系統是動植物和空氣、水、土壤組成的複雜結構體。如果某物損害生態系統的一部分（一種植物或動物，土壤或水），勢必會對其他部分造成難以估量的損失，我們具體來了解一下酸雨和生態鏈的相互作用。
環境中酸雨的傳遞途徑如上圖所示：
①SO2和NOx的排放物被釋放到空氣中
②汙染物被轉化為可長距離運輸的酸性顆粒
③這些酸粒子然後由於乾濕沉降（灰塵，雨水，雪等）而落到地球上
④對土壤，森林，溪流和湖泊造成有害影響
4
動物
酸雨的生態效應在水生環境中最為明顯，例如溪流，湖泊和沼澤，首當其衝的便是魚類和其他野生動物。酸性雨水流經土壤時，會從土壤黏土顆粒中置換出鋁元素，然後流入溪流和湖泊中。引入生態系統的酸越多，鋁的釋放量就越大。
大量的鋁元素又會有什麼危害呢？自然界中，某些類型的動植物能夠耐受酸性水和適量的鋁。然而其餘大部分生物，則對酸環境較為敏感，並且會隨著pH的下降而死亡、絕滅。
大多數生物中的年輕物種比成年物種對環境條件更敏感。在pH值為5時，大多數魚卵已經無法孵化。若pH值繼續降低，甚至成年魚類也會死亡。
另外，一些酸性湖泊沒有魚類。其原因並不完全是魚類的耐受力問題，即使某種魚類可以忍受適度的酸性水，但它所吃的動物或植物也可能無法忍受。例如，青蛙的臨界pH值約為4，但是它們的食物浮遊生物卻對pH值更敏感，在pH值低於5.5時可能無法生存。
正如前文所說，生態環境是一個緊密整體，其中任意一環出現了問題，也會對生態環境整體造成損害。
5
植物
在受酸雨影響的地區，枯木和蕭敗是代表性的「景色」。
直接原因仍舊是酸雨從土壤中浸出鋁，過量鋁對植物和動物有害。更重要的是，酸雨還從樹木生長所需的土壤中帶走了礦物質和養分，只留下褐色或枯死的葉子和枝幹。
然後許多經歷酸雨的森林，溪流和湖泊，若無人為幹擾的條件下，這些地區的土壤可通過調節中和雨水酸鹼度緩和酸雨，是具有一定自承載能力的，不會受到過重影響。
但是人類各項工業活動日益聲勢滔天，嚴重超過了生態環境的承載能力，在部分酸、鋁的敏感區域，大量聚集在土壤中，破壞自然的平衡法則，導致大量植物死亡。
6
氣候
在大氣中，SO2和NOX氣體可以轉化為硫酸鹽和硝酸鹽顆粒，而某些NOX也可以與其他汙染物反應形成臭氧。這些顆粒和臭氧的相互作用，會使空氣產生一種獨特的朦朧感，學名—霾。
空氣中大量的粒子讓大氣變得渾濁，看上去具有特殊的「美感」，但是吸入人體後，可是會實實在在的帶來損害，呼吸道受損、心血管影響等。
還有另一種氣候變化，會對環境造成短時間的影響，那就是間歇性酸化。冰雪消融或是傾盆大雨會導致所謂的間歇性酸化。當融化的雪或傾盆大雨帶來大量的酸性沉積物土壤無法緩衝時，通常湖泊可能會暫時遭受酸雨的影響，是對環境承載能力的考驗。高酸度（即較低的pH值）的持續時間雖然很短，但是依舊可能會對生態系統造成短期壓力，在生態系統中可能會傷害或殺死各種生物或物種。
引起問題的不僅是酸雨的酸度。酸雨還包含氮，這可能對某些生態系統產生影響。例如，我們沿海水域的氮汙染是造成某些地區魚類和貝類種群減少的部分原因。除農業和廢水外，沿海水域中，人類活動產生的大部分氮都來自大氣。
7
除了酸雨，還有酸沉降
並非所有酸性沉積物都是溼的。有時灰塵顆粒也會變酸性，這稱為幹沉降。當酸雨和乾燥的酸性顆粒落到地球上時，使顆粒呈酸性的硝酸和硫酸會降落在雕像，建築物和其他人造結構上，並損壞其表面。酸性顆粒會腐蝕金屬，並導致油漆和石材更快變質，「風化」建築物和紀念碑等的表面。
例如我國四川的樂山大佛，就曾飽受酸雨的侵擾，樂山市是曾經酸雨汙染較為嚴重的地區之一，1996-2000年5年降水PH平均值5.0左右，曾有遊客指出，大佛像臉上出現了黑色條紋，鼻子已經變黑，胸部和腿部也出現好幾塊大「傷疤」，其實都是酸雨惹的禍，大佛佛身及景區內塊狀粉砂巖，絕大部分均出現不同程度的溶蝕剝落現象。
8
人類
對人來說，主要的危害是來源於酸雨的汙染物（SO2和NOX以及硫酸鹽和硝酸鹽顆粒）。
SO2和NOX在大氣中反應後，會形成細小的硫酸鹽和硝酸鹽顆粒，人們可以輕易將其吸入肺部。科學研究表明，這些顆粒與對心臟功能的影響（例如心臟病發作導致心臟病風險增加的人死亡）和對肺功能的影響（例如哮喘患者的呼吸困難）之間存在著顯著關聯。
也就是說，可怕的並不是酸雨，而是酸雨的「幕後真兇」，事實上，人類也曾付出慘痛的代價，一起來看世界上著名的酸雨事件。
世界上著名的酸雨事件
1948年美國多諾拉煙霧酸雨事件
1948年10月26-31日，持續的霧天使多諾拉鎮看上去格外昏暗。氣候潮溼寒冷，天空陰雲密布，在最低600米的大氣層內，風力十分微弱，大多數時間無風，大氣處於「熱穩定」狀態，空氣流動性降低，出現逆溫現象。地處山谷底部的多諾拉，比周圍地勢低約120米，幾天之內，逆溫覆蓋了整個山谷。同時，城市上空的「逆溫帽」在極少的時間裡比300米還低。
此外，在無風狀態下，工廠的煙囪卻沒有停止排放，排出的煙霧被大量地封閉在山谷內壁和逆溫頂部之間。隨著大氣中的煙霧越來越厚重，空氣中散發著刺鼻的二氧化硫(SO2)氣味，令人作嘔。並且空氣能見度極低，除了煙囪之外，工廠都消失在煙霧中。隨之而來的是小鎮中約6000人突然發病，症狀為眼病、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、頭痛、四肢乏倦、胸悶、嘔吐、腹瀉等。
1952年倫敦煙霧酸雨事件
1952年12月5日至9日，倫敦上空受反氣旋影響，大量工廠生產和居民燃煤取暖排出的廢氣難以擴散，積聚在城市上空。倫敦被有濃厚的煙霧籠罩，交通癱瘓，行人小心翼翼地摸索前進。市民不僅生活被打亂，健康也受到嚴重侵害。許多市民出現胸悶、窒息等不適感，發病率和死亡率急劇增加。
直至12月9日，一股強勁而寒冷的西風吹散了籠罩在倫敦的煙霧，這場夢魘才算結束。
萬幸，隨著目前世界各國對環境保護的不斷重視，已經很少發生大面積的酸雨危害事件了，但也深深給人類敲響了警鐘，工業發展與環境保護該如何平衡，發人深思！
最後，是前文的小小試題
①SO2+H20H2SO3
②變小，
H2SO3+Cl2+H20==H2SO4+2HCl，所以pH值變小
③這個題不需要答案吧？
大家都答對了嗎？
參考文獻
1. Acid Rain，https://www.epa.gov/acidrain.
2.張新民,柴發合,王淑蘭,孫新章,韓梅.中國酸雨研究現狀[J].環境科學研究,2010,23(05):527-532.
美編：黃紫薇
校對：張騰飛