pH值小於5.6的雨雪或其他形式的大氣降水，是大氣受污染的一種表現。最早引起註意的是酸性的降雨，所以習慣上統稱為酸雨。

　　概述　純淨的雨雪降落時，空氣中的二氧化碳(CO2)溶入其中形成碳酸，因而具有弱酸性。空氣中的CO2濃度一般約在3116ppm左右，這時，降水的pH值可達5.6。環境科學研究的是，由於人類活動的影響，pH值降低至5.6以下的酸性降水。

　　古代的雨雪酸度沒有記載。對大約180年前的格陵蘭積冰的測定表明，那時降雪的pH值為6～7.6。20世紀50年代以前，世界上降水的pH值一般大於5。少數工業區曾降酸雨。從60年代開始，隨著工業的發展和礦物燃料消耗的增多，世界上一些地區(如北歐南部和北美東部)降水的pH值降到5以下，而且范圍不斷擴大，生態系統受到瞭明顯的傷害。中國南方有些城市如重慶近年來也經常降落pH值在5以下的酸雨。

　　研究進展　1872年英國化學傢R.A.史密斯在其《空氣和降雨：化學氣候學的開端》一書中首先使用瞭“酸雨”這一術語，指出降水的化學性質受燃煤和有機物分解等因素的影響，也指出酸雨對植物和材料是有害的。20世紀50年代中期，美國水生生態學傢E.戈勒姆進行瞭一系列研究工作，揭示瞭降水的酸度同湖水和土壤酸度之間的關系，並指出降水酸度是礦物燃料燃燒和金屬冶煉排出的二氧化硫造成的。但是，他們的工作都沒有受到註意。直到60年代間，瑞典土壤學傢S.奧登首先對湖沼學、農學和大氣化學的有關記錄進行瞭綜合性研究，發現酸性降水是歐洲的一種大范圍現象，降水和地面水的酸度正在不斷升高，含硫和含氮的污染物在歐洲可以遷移上千公裡。1972年瑞典政府向聯合國人類環境會議提出一份報告：《穿越國界的大氣污染：大氣和降水中的硫對環境的影響》。從此，更多的國傢關註這一問題，研究的規模不斷擴大。1975年5月在美國俄亥俄州立大學舉行瞭第一次國際酸性降水和森林生態系統討論會。1982年6月在瑞典斯德哥爾摩召開瞭國際環境酸化會議。酸雨已成為當前全球性的環境污染問題之一。

　　成因　酸雨的形成是一種復雜的大氣化學和大氣物理現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸，絕大部分是硫酸和硝酸，多數情況下以硫酸為主。硫酸和硝酸是由人為排放的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)轉化而成的，SO2和NOx可以是當地排放的，也可以是從遠處遷移來的。

　　煤和石油燃燒以及金屬冶煉等釋放到大氣中的 SO2，通過氣相或液相氧化反應生成硫酸。其化學反應過程是復雜的，可簡單表示如下：

　　氣相反應

SO3+H2O──→H2SO4

　　液相反應SO2+H2O──→H2SO3

高溫燃燒生成一氧化氮(NO)，排入大氣後大部分轉化成為二氧化氮( NO 2)，遇水生成硝酸和亞硝酸。其化學反應過程可大致表示如下：

2NO+O2─→2NO2

2NO2+H2O─→HNO3+HNO2

　　由於人類活動和自然過程，還有許多氣態或固體物質進入大氣，對酸雨的形成也產生影響。大氣顆粒物中的Fe、Cu、Mg、V是成酸反應的催化劑。大氣光化學反應生成的臭氧(O3)和過氧化氫 (H2O2)等又是使SO2氧化的氧化劑，飛灰中的氧化鈣(CaO)，土壤中的碳酸鈣(CaCO3)，天然和人為來源的氨 (NH3)以及其他堿性物質可與酸反應而使酸中和。

　　降水的酸度實際上可用降水中主要陰陽離子的平衡來表示：

[H+]－[HCO3-]＝[SO42-]＋[NO3-]＋[Cl-]－[Ca2+]

－[NH4+]－[Na+]－[K+]－[Mg2+]上式中各種離子濃度都以每升微克當量計。當大氣中SO2和NOx的濃度高時，降水中表示酸的SO42-和N3-的濃度也會較高。但如果降水中代表堿性物質的幾個主要陽離子濃度也較高時，降水就不會有很高的酸度，甚至可能呈現堿性。在堿性土壤地區，或大氣中顆粒物濃度高時，往往出現這種情況。相反，即使大氣中SO2和NOx濃度不高，而堿性物質相對更少，則降水仍然會有較高的酸度。高煙囪可把SO2擴散到距離很遠的地方，因而山區和荒野地帶也降酸雨。

　　危害　硫和氮是營養元素。弱酸性降水可溶解地殼中的礦物質，供動、植物吸收。如果酸度過高，例如pH值降到5以下，就可能使生態系統受害。

　　在土壤鹽基飽和度低的地區或土層薄的巖石地區，酸性雨水降落地面後得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的pH值降到5以下時，魚的繁殖和發育會受到嚴重影響。流域土壤和水體底泥中的金屬（例如鋁）可被溶解進入水中，毒害魚類。水體酸化還會導致水生生物的組成結構發生變化，耐酸的藻類、真菌增多，而有根植物、細菌和無脊椎動物減少，有機物的分解率降低。因此，酸化的湖泊、河流中魚類減少。瑞典和挪威南部以及美國東北部許多湖泊已成為無魚的死湖。例如美國東部阿迪朗達克山區，海拔700米以上的湖泊，目前半數以上湖水pH值在5.0以下，90％已無魚，而在1929～1937年間，隻有4％的湖泊的pH值在5.0以下或者是無魚的。瑞典18000多個大中型湖泊已經酸化，其中約4000個酸化嚴重，水生生物受到很大傷害。

　　酸雨抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗與土壤粒子結合的鈣、鎂、鉀等營養元素，使土壤貧瘠化。酸雨傷害植物的新生芽葉，從而影響其發育生長。酸雨腐蝕建築材料、金屬結構、油漆等。古建築、雕塑像也會受到損壞。作為水源的湖泊和地下水酸化後，由於金屬的溶出，可能對飲用者的健康產生有害影響。

植物受酸雨傷害前後

　　控制酸雨的根本措施是減少SO2和NOx的人為排放量。瑞典等國試驗在已酸化的土壤和水體中施加石灰，在短期內曾取得較好的效果。

　　

參考書目

　Proceedings of the First International Symposium on Acid Precipitation and the Forest Ecosystem，Special Issue，Water，Air and Soil Pollution，Vol.6，No.2～4，1976.