都市酸雨改善 郊區反惡化

 

 

據環保署公布委託中央大學進行的酸雨調查顯示,近15年來,全國除了嘉義、臺南、恆春雨水pH(酸鹼)值平均在5以上,其他地區都呈現人為汙染的酸化現象,而郊區酸雨現象有惡化趨勢。

調查顯示,臺灣酸雨每年直接經濟損失達10億元,間接的生態損失達100億元。中央大學團隊表示,經濟損失評估包括森林、河川與湖泊、生物多樣性、農作物、建築與材料以及人體健康。

以農作物為例,酸性汙染物質(如二氧化硫)的直接影響是造成農作物生長不良,間接影響指的是二氧化硫沈積造成土壤酸化。

調查也發現,過去都市酸雨比郊區嚴重,這15年來卻反過來,都市稍有改善,郊區反逐漸惡化,連恆春、嘉義、臺東這些過去沒有酸雨的地區也出現酸雨,研判可能是多年來對都會區工業、交通汙染的硫化物管制達到成效。

由於大氣中含有大量的酸基,正常雨水即略帶酸性,pH值約為5.6,一般以雨水中的pH值小於5.6稱為酸雨。整體而言,北部酸雨較南部明顯,北部酸雨頻率占7成5、高雄6成2。雨水最酸的地區在陽明山鞍部測站,pH值只有4.4。

中央大學團隊表示,臺灣酸雨硫沈降近一半來自境外的長程傳輸,主要汙染源來自中國沿海的工業發展。

一、何謂酸雨

「酸雨」,顧名思義,雨是酸的。其正確的名稱應為「酸性沈降」,它可分為「溼沈降」與「乾沈降」兩大類,前者指的是所有氣狀汙染物或粒狀汙染物,隨著雨、雪、霧或雹等降水型態而落到地面者;後者則是指在不下雨的日子,從空中降下來的落塵所帶的酸性物質而言。

在化學上定義水之pH值等於7為中性,小於則是酸性。自然大氣中含有大量二氧化碳,二氧化碳在常溫時溶解於雨水中並達到氣液相平衡後,雨水之酸鹼值約為5.6,因此大自然的雨水是酸的。

在1980年代後期,環保署研究報告已將所謂「酸雨」認知為當雨水酸鹼值在5.0以下時,即確定受到人為酸性汙染物的影響。也統一雨水酸鹼值達 5.0以下時,正式定義為「酸雨」。

二、酸雨的組成

一般酸水化學組成中,較重要的物種包括H+、Cl-、NO3-、SO2-4、NH4+、K+、Na+、Ca2+及 Mg2+ 等九種。其來源包括自然來源及人為來源,一般而言NO3-及 SO2-4 為主要的致酸物質,由硫氧化物與氮氧化物轉化而來。在人為汙染排放方面,前者與化石燃料使用、火力電廠、含硫有機物燃燒有關;後者主要源自工廠高溫燃燒過程,交通工具排放等因素。Ca2+及NH4+為主要的中和(致鹼)物質。

pH值就是酸鹼值,用來判斷液體為酸性或鹼性的單位。它和水中所含之氫離子濃度有關,他們的關係為pH=-log[H+],所以看水中含有多少氫離子濃度,可以判定水到底為酸性或鹼性。

pH 值之範圍介於0~14之間,pH值為7時表中性,pH值比7大為鹼性,比7小時為酸性。

pH值小於7的液體:牛奶略小於7,番茄汁略大於4,醋約3,檸檬汁為2,一般雨水則為5左右。

三、慢性的危害

酸沈降為一慢性的危害,常令人失去戒心。酸沈降對環境的影響主要取決於降水離子的成分及濃度,並與受體的中和能力有密切的關係,因此,即使酸沈降的酸度很低仍可能對環境造成傷害。諸多研究顯示,酸雨對水域生態、森林、湖泊、河川、建築物及人體健康等都具有危害性。

(一)大氣能見度:酸汙染是由硫酸鹽、硝酸鹽、碳氫化合物和臭氧所組成的。這些以乾粒子的型態存在於空氣中,因此產生了煙霧並影響能見度,也妨礙了太陽和地球間的能量傳送,在北極圈因為日光減少,影響了地衣的生長,間接也影響了以地衣為食的北美馴鹿和馴鹿。

(二)建材雕像:酸性粒子也會沈積在建築物和雕像上,造成侵蝕。例如,建在加拿大渥太華的美國國會大廈一直被大氣中過量的二氧化硫瓦解,石灰岩和大理石跟酸接觸後則會轉變為石膏。

此外,橋梁以更快的速度被腐蝕,鐵路工業和飛機工業同樣必須花費更多錢來修補由酸雨造成的損害。暴露在外的雕像也受到嚴重侵蝕,造成文化資產的破壞。

(三)人類:酸雨對人類的影響,最直接的聯想就是「禿頭」,但是否真正會導致禿頭,科學家們仍在努力研究。

酸汙染對人類最嚴重的副作用就是呼吸方面的問題。二氧化硫和二氧化氮的射出物會引起哮喘、乾咳、頭痛,以及眼睛、鼻子、喉嚨的過敏。

對人類而言,酸雨還有一個間接影響,就是溶解在水中的有毒金屬會被水果、蔬菜和動物的組織吸收。雖然這些有毒金屬不直接影響這些動物,但是吃下這些動物卻會對人類產生嚴重影響。例如,累積在動物器官和組織中的汞與腦損傷和神經混亂是有關聯的。

同樣的,在動物器官中的另一種金屬「鋁」,與腎臟的問題有關,近來也被懷疑與老年癡呆症有關。

(四)水生態系統:酸雨的直接影響之一是在湖泊與其水上生態系統上。酸性化學物質有幾個路徑可以進入湖泊,部分化學物質以乾粒子型態存在於空中,其他則以溼粒子型態例如雨、雪、凍雨、冰雹、露或霧進入湖中。此外,湖泊幾乎可被視為地球的凹陷,落在土地上的雨最終透過下水道系統排到湖裡去。酸雨降到地面會沖刷走土壤中的營養成分,並挾帶著土壤中的有毒金屬,一起流入湖泊中。

接著,硫酸會妨礙魚類吸收水中氧氣及維持生命的鹽分和營養物。含氮的肥料被沖到湖裡後,氮會刺激海藻的生長(稱之為優氧化)。因此,酸雨造成魚類死亡率的增加,在分解過程中使用許多氧氣,使得倖存的魚類能使用的氧氣變得更少。

(五)樹木土壤:酸雨造成最嚴重的影響之一是森林和土壤。硫酸隨著降雨落到地球,造成嚴重損害,土壤中的養分也會流失,因此樹木會因為維持生命所必須的鈣和鎂不足而枯死。

並非所有的二氧化硫都會轉變成硫酸,事實上有相當的量會漂浮在大氣中,當最後沈降到地表時,會阻礙葉子的氣孔進行光合作用。研究顯示,酸性高度集中區域的針葉,生長速度較緩慢,因為在此區針葉凋零的速率大於再生的速率,光合作用也大受影響。

四、控制酸雨

控制酸雨的方法很多,其中之一是要削減排放在空中的二氧化硫和氮氧化物數量,換句話說就是必須限制煤的燃燒和汽車、貨車所排放的汙染物。

為減輕酸雨對環境的危害,加強取締大量排放廢氣的工廠和汽車、要求加裝防制汙染的設備、多搭乘大眾運輸工具及節約用電,可減少空氣汙染,更可減少酸雨的產生。

李宇政/人間福報民國97年1月18日 第13版

 

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