酸雨对生物的影响（酸雨对生物的影响实验）

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　　为了让没高考的同学提前操练
　　刚考完的同学自我反思
　　考完多年的朋友再次重温
　　我们先来看一道高考题
　　也是关于今天的主角
　　地球＂眼泪＂—酸雨
　　我国农业因遭受酸雨损失严重，为了有效控制酸雨，国务院批准了《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》等法规。
　　现有某地雨水样品1份，每隔一段时间测定雨水样品的pH数值如下：
　　请根据上表数据，回答问题
　　①雨水样品呈酸性的原因是
　　（用化学方程式表示）
　　②如果将刚取样的上述雨水和自来水（含有氯气）混合，pH值将 （变大or变小）
　　③举例说明这种雨水所带来的环境影响
　　答案请见后文分解
　　1 什么是酸雨？
　　酸雨、酸沉降是一个广义术语，包括任何形式的具有酸性成分的沉淀，例如硫酸或硝酸会以湿态或干态形式从大气中沉降到地面。在自然环境中，包括雨，雪，雾，冰雹甚至是酸性的灰尘都可以成为酸雨/酸沉降的载体。
　　通常用pH值来衡量溶液的酸碱度，pH值7.0为中性。物质的pH值越低（小于7），它的酸性就越高；物质的pH值越高（大于7），碱性就越高。
　　正常雨水因为CO2形成弱碳酸的原因，pH值约为5.6，呈弱酸性。但是酸雨的pH值通常在4.2和4.4之间。
　　2 造成酸雨的主要原因
　　当二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOX）排放到大气中后，通过风和气流与大气发生酸化反应，就会产生酸雨。SO2、NOX、水、氧气以及其他化学物质反应形成硫酸和硝酸，再与水和其他载体混合，最后以降雨的方式作用于地面之上。
　　但是导致酸雨的罪魁祸首—氮氧化物和一氧化二氮是从哪里来的呢？
　　其实只有一小部分来自自然资源，例如火山喷发带出的硫化物
　　绝大部分都是来自人类活动的影响：
　　燃烧化石燃料发电，大气中三分之二的SO2和NOX的四分之一来自发电机
　　车辆和重型设备
　　制造业，炼油厂等行业
　　风作为SO2和NOX的极佳载体，可以将酸雨影响范围进一步扩散，可以说，酸雨是严重影响生态、人文环境的一种自然灾害。
　　3 酸雨&生态系统
　　自然环境的生态系统是动植物和空气、水、土壤组成的复杂结构体。如果某物损害生态系统的一部分（一种植物或动物，土壤或水），势必会对其他部分造成难以估量的损失，我们具体来了解一下酸雨和生态链的相互作用。
　　环境中酸雨的传递途径如上图所示：
　　①SO2和NOx的排放物被释放到空气中
　　②污染物被转化为可长距离运输的酸性颗粒
　　③这些酸粒子然后由于干湿沉降（灰尘，雨水，雪等）而落到地球上
　　④对土壤，森林，溪流和湖泊造成有害影响
　　4
　　动物
　　酸雨的生态效应在水生环境中最为明显，例如溪流，湖泊和沼泽，首当其冲的便是鱼类和其他野生动物。酸性雨水流经土壤时，会从土壤黏土颗粒中置换出铝元素，然后流入溪流和湖泊中。引入生态系统的酸越多，铝的释放量就越大。
　　大量的铝元素又会有什么危害呢？自然界中，某些类型的动植物能够耐受酸性水和适量的铝。然而其余大部分生物，则对酸环境较为敏感，并且会随着pH的下降而死亡、绝灭。
　　大多数生物中的年轻物种比成年物种对环境条件更敏感。在pH值为5时，大多数鱼卵已经无法孵化。若pH值继续降低，甚至成年鱼类也会死亡。
　　另外，一些酸性湖泊没有鱼类。其原因并不完全是鱼类的耐受力问题，即使某种鱼类可以忍受适度的酸性水，但它所吃的动物或植物也可能无法忍受。例如，青蛙的临界pH值约为4，但是它们的食物浮游生物却对pH值更敏感，在pH值低于5.5时可能无法生存。
　　正如前文所说，生态环境是一个紧密整体，其中任意一环出现了问题，也会对生态环境整体造成损害。
　　5
　　植物
　　在受酸雨影响的地区，枯木和萧败是代表性的＂景色＂。
　　直接原因仍旧是酸雨从土壤中浸出铝，过量铝对植物和动物有害。更重要的是，酸雨还从树木生长所需的土壤中带走了矿物质和养分，只留下褐色或枯死的叶子和枝干。
　　然后许多经历酸雨的森林，溪流和湖泊，若无人为干扰的条件下，这些地区的土壤可通过调节中和雨水酸碱度缓和酸雨，是具有一定自承载能力的，不会受到过重影响。
　　但是人类各项工业活动日益声势滔天，严重超过了生态环境的承载能力，在部分酸、铝的敏感区域，大量聚集在土壤中，破坏自然的平衡法则，导致大量植物死亡。
　　6
　　气候
　　在大气中，SO2和NOX气体可以转化为硫酸盐和硝酸盐颗粒，而某些NOX也可以与其他污染物反应形成臭氧。这些颗粒和臭氧的相互作用，会使空气产生一种独特的朦胧感，学名—霾。
　　空气中大量的粒子让大气变得浑浊，看上去具有特殊的＂美感＂，但是吸入人体后，可是会实实在在的带来损害，呼吸道受损、心血管影响等。
　　还有另一种气候变化，会对环境造成短时间的影响，那就是间歇性酸化。冰雪消融或是倾盆大雨会导致所谓的间歇性酸化。当融化的雪或倾盆大雨带来大量的酸性沉积物土壤无法缓冲时，通常湖泊可能会暂时遭受酸雨的影响，是对环境承载能力的考验。高酸度（即较低的pH值）的持续时间虽然很短，但是依旧可能会对生态系统造成短期压力，在生态系统中可能会伤害或杀死各种生物或物种。
　　引起问题的不仅是酸雨的酸度。酸雨还包含氮，这可能对某些生态系统产生影响。例如，我们沿海水域的氮污染是造成某些地区鱼类和贝类种群减少的部分原因。除农业和废水外，沿海水域中，人类活动产生的大部分氮都来自大气。
　　7 除了酸雨，还有酸沉降
　　并非所有酸性沉积物都是湿的。有时灰尘颗粒也会变酸性，这称为干沉降。当酸雨和干燥的酸性颗粒落到地球上时，使颗粒呈酸性的硝酸和硫酸会降落在雕像，建筑物和其他人造结构上，并损坏其表面。酸性颗粒会腐蚀金属，并导致油漆和石材更快变质，＂风化＂建筑物和纪念碑等的表面。
　　例如我国四川的乐山大佛，就曾饱受酸雨的侵扰，乐山市是曾经酸雨污染较为严重的地区之一，1996-2000年5年降水PH平均值5.0左右，曾有游客指出，大佛像脸上出现了黑色条纹，鼻子已经变黑，胸部和腿部也出现好几块大＂伤疤＂，其实都是酸雨惹的祸，大佛佛身及景区内块状粉砂岩，绝大部分均出现不同程度的溶蚀剥落现象。
　　8
　　人类
　　对人来说，主要的危害是来源于酸雨的污染物（SO2和NOX以及硫酸盐和硝酸盐颗粒）。
　　SO2和NOX在大气中反应后，会形成细小的硫酸盐和硝酸盐颗粒，人们可以轻易将其吸入肺部。科学研究表明，这些颗粒与对心脏功能的影响（例如心脏病发作导致心脏病风险增加的人死亡）和对肺功能的影响（例如哮喘患者的呼吸困难）之间存在着显著关联。
　　也就是说，可怕的并不是酸雨，而是酸雨的＂幕后真凶＂，事实上，人类也曾付出惨痛的代价，一起来看世界上著名的酸雨事件。
　　世界上著名的酸雨事件
　　1948年美国多诺拉烟雾酸雨事件
　　1948年10月26-31日，持续的雾天使多诺拉镇看上去格外昏暗。气候潮湿寒冷，天空阴云密布，在最低600米的大气层内，风力十分微弱，大多数时间无风，大气处于＂热稳定＂状态，空气流动性降低，出现逆温现象。地处山谷底部的多诺拉，比周围地势低约120米，几天之内，逆温覆盖了整个山谷。同时，城市上空的＂逆温帽＂在极少的时间里比300米还低。
　　此外，在无风状态下，工厂的烟囱却没有停止排放，排出的烟雾被大量地封闭在山谷内壁和逆温顶部之间。随着大气中的烟雾越来越厚重，空气中散发着刺鼻的二氧化硫(SO2)气味，令人作呕。并且空气能见度极低，除了烟囱之外，工厂都消失在烟雾中。随之而来的是小镇中约6000人突然发病，症状为眼病、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、四肢乏倦、胸闷、呕吐、腹泻等。
　　1952年伦敦烟雾酸雨事件
　　1952年12月5日至9日，伦敦上空受反气旋影响，大量工厂生产和居民燃煤取暖排出的废气难以扩散，积聚在城市上空。伦敦被有浓厚的烟雾笼罩，交通瘫痪，行人小心翼翼地摸索前进。市民不仅生活被打乱，健康也受到严重侵害。许多市民出现胸闷、窒息等不适感，发病率和死亡率急剧增加。
　　直至12月9日，一股强劲而寒冷的西风吹散了笼罩在伦敦的烟雾，这场梦魇才算结束。
　　万幸，随着目前世界各国对环境保护的不断重视，已经很少发生大面积的酸雨危害事件了，但也深深给人类敲响了警钟，工业发展与环境保护该如何平衡，发人深思！
　　最后，是前文的小小试题
　　①SO2+H20⇋H2SO3
　　②变小，
　　H2SO3+Cl2+H20==H2SO4+2HCl，所以pH值变小
　　③这个题不需要答案吧？
　　大家都答对了吗？
　　参考文献
　　1. Acid Rain，https://www.epa.gov/acidrain.
　　2.张新民,柴发合,王淑兰,孙新章,韩梅.中国酸雨研究现状[J].环境科学研究,2010,23(05):527-532.
　　美编：黄紫薇
　　校对：张腾飞