引言

多重因素導致酸雨，酸雨污染問題呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域性特點。我國實施雙控區(qū)政策幾年來，情況有了一定改善。從監(jiān)測結果來看，酸雨出現(xiàn)頻率與二氧化硫的監(jiān)測值無顯著因果關系。只有隨著監(jiān)測能力的增強和監(jiān)測手段的改進，不斷擴大區(qū)域間合作交流，才能實現(xiàn)在酸雨污染問題分析、研究、控制能力上的突破。

酸雨的成因

硫化物、氮氧化物的來源

大氣中的硫和氮的氧化物存在自然和人為兩個來源，二氧化硫的自然來源包括微生物活動和火山活動，含鹽的海水飛沫也增加大氣中的硫，自然排放大約占大氣中全部二氧化硫的50%。由于自然循環(huán)過程，自然排放的硫基本上是平衡的。人為排放的硫大部分來自貯存在煤炭、石油、天然氣等化石燃料中的硫，在燃燒時以二氧化硫形態(tài)釋放出來，其他一部分來自金屬冶煉和硫酸生產過程。

隨著化石燃料消費量的不斷增長，全球人為排放的二氧化硫不斷增加，其排放源主要分布在北半球，產生了全部人為排放的二氧化硫的90%。天然和人為來源排放了幾乎同樣多的氮氧化物。天然來源主要包括閃電、林火、火山活動和土壤中的微生物過程，廣泛分布在全球，對某一地區(qū)的濃度不發(fā)生什么影響。人為排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地區(qū)。機動車排放和電站燃燒化石燃料差不多占氮氧化物人為排放量的75%。

非單一因素導致酸雨

有人認為：SO2排放量越大，地面SO2濃度就越大，就會形成酸雨，成為酸雨區(qū)。其實，并非如此，而是多重因素導致酸雨。實際上，酸雨的形成系在高空，是各種酸堿物質相互作用中和的結果;如果酸堿物質同時排放量大，可能在高空雨云中，或在降雨的洗脫過程中，彼此中和，并不形成酸雨。

酸雨污染問題呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域性特點。高空中酸性物質也可經(jīng)大氣輸送，在空氣動力的推動下飄浮到數(shù)百以至數(shù)千公里以外，變?yōu)楫數(shù)氐乃嵊?。例如，舟山群島和南海諸島居民不多，經(jīng)濟不發(fā)達，但仍處于酸雨區(qū)域之中，其酸性物質就是從我國東南沿海省份吹過來的。再例如，我國甘肅省東南部武都地區(qū)，經(jīng)濟也欠發(fā)達，也處于酸雨區(qū)域之內，當?shù)卮髿庵兴嵝晕镔|系由四川盆地吹過來的。陜南漢中盆地和商洛地區(qū)也存在類似情況，有幸的是，高高的秦嶺擋住了南來的酸霧，形成了陜南酸雨地區(qū)與非酸雨地區(qū)的天然屏障。1998年上半年，中國南極長城站八次測得南極酸性降水，其中一次pH值為5.46，當刮偏南風或偏東風時，南極大陸因為沒有人為排放，大氣是新鮮的，所以測得降水的都接近于中性；當刮西北風時，來自南美洲和亞太地區(qū)的大氣污染物將吹到中國南極站所處的南極半島，遇到降水，形成酸雨。

酸雨的危害

損害生物和自然生態(tài)系統(tǒng)

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以下時，魚的繁殖和發(fā)育會受到嚴重影響；土壤和底泥中的金屬可以被溶解到水中，毒害魚類；同時水體酸化還可能改變水生生態(tài)系統(tǒng)。

酸雨還抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗土壤中鈣、鎂、鉀等營養(yǎng)因素，使土壤貧瘠化。酸雨損害植物的新生葉芽，從而影響其生長發(fā)育，導致森林生態(tài)系統(tǒng)的退化。

從歐美各國的情況來看，歐洲地區(qū)土壤緩沖酸性物質的能力弱，酸雨危害的范圍還是比較大的，如歐洲30%的林區(qū)因酸雨影響而退化。在北歐，由于土壤自然酸度高，水體和土壤酸化都特別嚴重，特別是一些湖泊受害最為嚴重，湖泊酸化導致魚類滅絕。另據(jù)報道，從1980年前后，歐洲以德國為中心，森林受害面積迅速擴大，樹木出現(xiàn)早枯和生長衰退現(xiàn)象。加拿大和美國的許多湖泊和河流也遭受著酸化危害。美國國家地表水調查數(shù)據(jù)顯示，酸雨造成75%的湖泊和大約一半的河流酸化。加拿大政府估計，加拿大43%的土地（主要在東部）對酸雨高度敏感，有14000個湖泊是酸性的。

腐蝕建筑材料及金屬結構

酸雨腐蝕建筑材料、金屬結構、油漆等。特別是許多以大理石和石灰石為材料的歷史建筑物和藝術品，耐酸性差，容易受酸雨腐蝕和變色，如我國的樂山大佛、加拿大的議會大廈都不同程度地受到酸雨的侵蝕。

對人體健康的影響

一是通過食物鏈使汞、鉛等重金屬進入人體，誘發(fā)癌癥和老年癡呆；二是酸霧侵入肺部，誘發(fā)肺水腫或導致死亡；三是長期生活在含酸沉降物的環(huán)境中，誘使產生過多氧化脂，導致動脈硬化、心梗等疾病概率增加。

酸雨控制戰(zhàn)略

國際間的合作與戰(zhàn)略

歐洲和北美國家經(jīng)受多年的酸雨危害之后，認識到酸雨是一個國際性環(huán)境問題，單獨靠一個國家解決不了問題，只有各國共同采取行動，減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，在日內瓦舉行的聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會的環(huán)境部長會議上，通過了“控制長距離越境空氣污染公約”，1983年，歐洲各國及北美的美國、加拿大等32個國家在公約上簽字，公約生效。1985年，聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會的21個國家簽署了赫爾辛基議定書，規(guī)定到1993年底，各國需要將硫氧化物排放量削減到1980年排放量的70%，即比1980年水平削減30%。議定書于1987年生效。目前，日、美等國試圖建立東亞空氣污染監(jiān)測網(wǎng)，開展聯(lián)合監(jiān)測，逐步在東亞建立區(qū)域性酸雨控制體系。

從各國情況來看，控制酸性污染物排放和酸雨污染的主要途徑有：（1）對原煤進行洗選加工，減少煤炭中的硫含量；（2）優(yōu)先開發(fā)和使用各種低硫燃料，如低硫煤和天然氣；（3）改進燃燒技術，減少燃燒過程中二氧化硫和氮氧化物的產生量；（4）采用煙氣脫硫裝置，脫除煙氣中的二氧化硫和氮氧化物；（5）改進汽車發(fā)動機技術，安裝尾氣凈化裝置，減少氮氧化物的排放。

為了綜合控制燃煤污染，國際社會提倡實施系列的包括煤炭加工、燃燒、轉換和煙氣凈化各個方面技術在內的清潔煤技術，這是解決二氧化硫排放的最為有效的一個途徑。美國能源部在20世紀80年代就把開發(fā)清潔能源和解決酸雨問題列為中心任務，從1986年開始實施了清潔煤計劃，許多電站轉向燃用西部的低硫煤。日本、西歐國家則比較普遍地采用了煙氣脫硫技術。

控制酸雨污染是大氣污染防治法律和政策的一個主要領域，它主要包括兩方面的措施：一是直接管制措施，其手段有建立空氣質量、燃料質量和排放標準，實行排放許可證制度；二是經(jīng)濟刺激措施，其手段有排污稅費、產品稅（包括燃料稅）、排放交易和一些經(jīng)濟補助等。西方國家傳統(tǒng)上比較多的采用了直接管制手段，但從90初年代以來，很注重經(jīng)濟刺激手段的應用。西歐國家較多應用了污染稅（如燃料稅和硫稅）。美國1990年修訂了清潔空氣法，建立了一套二氧化硫排放交易制度。據(jù)估計，由于實施了交易制度，只需要酸雨控制計劃原來估算費用的一半，就可以實現(xiàn)到2010年將全國電站二氧化硫排放量在1980年基礎上削減50%的目標。

目前，歐洲、北美、日本等在削減二氧化硫排放方面取得了很大進展，但控制氮氧化物排放的成效尚不明顯。

我國的酸雨控制的戰(zhàn)略及現(xiàn)狀

（1）控制戰(zhàn)略。我國是個法制國家，污染控制不能只靠輿論，必須有法可依。1995年8月，全國人大常委會通過了新修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》，其中明確規(guī)定要在全國劃定酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)，以求在雙控區(qū)內強化對酸雨和二氧化硫的污染控制。一方面，這代表政府對酸雨控制的重視，要付諸于行動；另一方面，這也表達了控制酸雨的戰(zhàn)略:抓住重點，抓住關鍵，加大投入，解決問題。

我國實施雙控區(qū)政策幾年來，情況有了一定改善。1999年底，列入雙控區(qū)的175個城市中已有98座城市實現(xiàn)了二氧化硫濃度達標，在未來十年內，情況會有明顯改變。大城市中，應改變無組織取暖和分散的小煤球爐炊飯的混亂狀況。發(fā)展城市煤氣，天然氣和液化石油氣以代替燃煤；發(fā)展居住小區(qū)集中供熱，代替分散供熱。目前，我國特大城市，如北京，上海和天津已完成改造任務的60%以上。其結果是相當數(shù)量削減酸性物質向大氣的排放。

（2）現(xiàn)狀。中國環(huán)境科學研究院、清華大學等單位的研究結果表明，由二氧化硫等導致的酸雨污染每年給我國造成損失超過1100億元，整個大氣污染所造成的損失每年約占我國GDP的2%至5%。專家指出，這一估算沒有考慮大氣污染對水體以及對材料、建筑物腐蝕的影響，因而所得的結果仍是偏低的。全國開展監(jiān)測的338個城市中，63.5%的城市超過國家空氣環(huán)境質量二級標準，處于中度或嚴重污染狀態(tài)。燃煤產生的二氧化硫、氮氧化物在一定條件下形成酸雨。繼北歐、北美之后，我國青藏高原以東、長江干流以南已經(jīng)成為世界第三大酸雨區(qū)，61.8%的南方城市出現(xiàn)酸雨，酸雨面積占國土面積的30%，區(qū)域性酸雨污染嚴重。二氧化硫污染和酸沉降污染已經(jīng)對我國的自然資源、生態(tài)系統(tǒng)、材料、能見度和公眾健康構成了威脅，造成了巨大的經(jīng)濟損失，嚴重影響了國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民群眾的正常生活。目前，燃煤電廠以高架源形式排放的二氧化硫是形成酸雨的主要原因。2002年，我國燃煤電廠二氧化硫排放量占全國排放總量的34.6%，達到666萬噸。按照目前的排放控制水平，預計到2005年，火電排放的二氧化硫將達到1186萬噸。控制燃煤電廠大氣污染物排放，已成為改善我國空氣質量和控制酸雨污染的關鍵。

圖1 2006-2010年降水pH值年變化

表1 2006-2010年安慶市降水監(jiān)測結果

表2 2006～2010年降水pH年均值趨勢判斷

圖2 二氧化硫排放量與酸雨相關性分析

以筆者所在城市安徽省安慶市為例，城市人口約40萬，建成區(qū)面積約30平方公里，安慶市環(huán)境監(jiān)測中心站處于國家監(jiān)控網(wǎng)絡的終端，主要利用離子色譜與酸度計進行常規(guī)降水分析，常年酸雨發(fā)生率較低，一方面對酸性降水的現(xiàn)實危害與間接危害缺乏基本的調查，另一方面城市居民并未感受到酸雨的直接危害，因此對于酸雨問題技術投入、資金投入十分有限，缺乏控制酸雨的長效機制，以下列舉2006-2010年的監(jiān)測結果，以尋找規(guī)律。

2006年-2010年全市降水pH年均值范圍為5.10～6.39，其中2006年-2009年降水均在酸雨臨界值（pH=5.6）之下，全市受酸雨輕度污染。2010年降水pH年均值最高，pH=6.39；2007年平均值最低，pH=5.10。年酸雨頻率2010年最低，為1.3%；2009年最高，為33.6%。酸雨量占總雨量的百分比2010年最低，為1.0%；2009年最高為38.4%。監(jiān)測結果詳見表1。

2006年-2010年降水pH年均值呈波動狀態(tài)（見圖1）。

采用Spearman秩相關系數(shù)法進行變化趨勢分析，分析結果見表2。降水pH年均值表現(xiàn)為不顯著的上升趨勢。

安慶市降水中硫酸根離子濃度最高，其次是硝酸根離子，表現(xiàn)出硫酸型酸雨的特征。二氧化硫是形成酸雨的主要污染物。

2006年-2007年全市二氧化硫排放量有所增加，增長率為17.11，而2007-2009年呈逐年下降趨勢，2009年比2007年下降了42.66%；雖然“十一五”期間二氧化硫年平均濃度值整體呈上升趨勢，但在2008年以后有一定的下降趨勢。與2005年相比，2010年降水pH值上升了0.90。以2005年-2010年二氧化硫排放總量與酸雨pH值進行相關性分析，發(fā)現(xiàn)二者之間存在弱的負相關性，見圖2，說明二氧化硫排放量的減少是酸雨頻率降低的重要原因,但由于監(jiān)測覆蓋區(qū)域所限，我站目前尚無能力深入分析，只能進行基礎性的記錄和描述。只有隨著監(jiān)測能力的增強和監(jiān)測手段的改進，不斷擴大區(qū)域間合作交流，才能實現(xiàn)在酸雨污染問題分析、研究、控制能力上的突破。