酸雨 (acid rain) ─傷害與防制

酸雨 (acid rain) ─傷害與防制
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 酸雨的形成如何侵入地表水源？

2. 歐洲防制酸雨成功的關鍵何在？

酸雨對水中生態的影響

酸雨會影響河川或湖泊的pH值，當pH值小於6將影響到水中生物的生存或繁殖，當pH值小於5將導致水中生物大量死亡。可能會影響到養殖魚業。酸雨進入水源的途徑由圖1顯示。當地表水源附近出現酸雨沈降物質（SO₄^2- and H⁺離子）時，水文過程（hydrologic processes）會將這些物質帶往土壤和床岩，然後在那裡與石灰岩（limestone）和含鋁的矽酸鹽礦物反應。化學反應之後，這些滲入物質繼續移動直到水源處。而進入水中的滲入物質的酸性由水源附近的土壤和床岩組成來控制。如果土壤和床岩裡面石灰含量豐富，那麼進入水源的物質酸性會被抵消。如果土壤和床岩裡面的含鋁的矽酸鹽礦物豐富，那麼帶毒性的鋁（或其他有毒性的重金屬）可以滲入水源中。

圖1：湖泊或其他地表水源酸化的示意圖。 （圖片來源：http://www.eoearth.org/article/Acid_rain?topic=49506）

酸雨對人類健康的影響

酸雨對人類最嚴重的影響就是呼吸方面的問題，二氧化硫和二氧化氮會引起例如哮喘、乾咳、頭痛、和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏。酸雨間接的影響就是它會溶解在水中的有毒金屬被水果、蔬菜和動物的組織吸收，雖然不直接影響，但是吃下這些東西卻對人類的產生嚴重影響。例如：累積在動物器官和組織中的汞與腦損傷和神經混亂有所關聯；動物器官中的另一種金屬──鋁與腎臟問題有關，近來也被懷疑與老年癡呆症的疾病具關聯性。

圖2：酸雨對森林的破壞 （圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Acid_rain）

酸雨對建築物與石雕的影響

酸性粒子也會沈積在建築物和雕像上，造成侵蝕。石灰岩和大理石跟酸接觸後會轉變為一種粉碎物質，稱為石膏。酸雨對於橋樑，鐵路工業和飛機工業造成損害，不僅是經濟負擔上的問題，而且也威脅公共安全。此外，酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蝕，這造成文化資產的損失。

圖3：酸雨對於石雕的影響。 （圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Acid_rain#Surface_waters_and_aquatic_animals）

酸雨防制：歐洲的國際合作

歐洲環境規章最早定義的行動之一即硫化物的排放控制，因為硫化物導致了酸雨，危害人類健康。消除最嚴重的酸雨是歐洲環境政策合作的成功案例。

在1972 年斯德哥爾摩舉行世界環境大會後，歐洲開展了應對酸性物質排放的專案。1979年，聯合國歐洲經濟委員會《遠端越境空氣污染公約》(Long-range Transboundary Air Pollution, CLRTAP) 促進了區域監測和評估，建立了各國討論規章標準的平臺。一開始的削減是建立在一個共同基準上的武斷削減（arbitrary reductions from a common baseline）。1980年代後期，歐洲採用綜合手段應對酸化、富營養化和臭氧層問題。1994年起，區域的削減協定開始通過“臨界負荷”手段(“critical loads” approach)來解決這些問題，控制二氧化硫、氮氧化物、氨和非甲烷揮發性有機化合物（non-methane volatile organic compounds）的排放，以加強對最容易受破壞的生態系統的保護。通過一個建立共同監測系統的協定，一個以特定臨界負荷為目標的政治承諾，以及使談判代表能夠使用綜合手段評估備選規章機制的政策支持工具，來保證這項方案的實施。

今天，歐盟確定的污染物排放目標比《遠端越境空氣污染公約》設定的還要嚴格。由於實行了《關於某些大氣污染物國家排放最高限值的歐盟指令》（NECD）和《遠程越境空氣污染公約》裡的相應規定，預計酸性沉降物將持續減少。根據當前的預測，歐盟二氧化硫的排放將在2000- 2005 年下降51%，達到自1990 年以來的最低水準。

圖4：歐洲對於酸雨的防制成效，1990與2010比較。 （圖片來源：http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRKGdjclETXW40fjNOP5prgU8rMj2Jml_Y3k0GKRwQ8jpXAZ5bG）

參考資料：
1. Gene Likens (Lead Author); EPA (Content Source);Wayne Davis, Lori Zaikowski, Stephen C. Nodvin (Topic Editor) 2010: “Acid rain”. In: Encyclopedia of Earth. Eds. Cutler J. Cleveland http://www.eoearth.org/article/Acid_rain?topic=49506
2. 英文維基百科：Acid rain.（http://en.wikipedia.org/wiki/Acid_rain#cite_note-19）
3. 中文維基百科： 酸雨 （http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E9%9B%A8）