瀏覽人數
3180641
環保集錦
認識酸雨
環保常識
2006.01.18

何謂酸雨
所謂酸雨,正確的名稱應為「酸性沈降」,它可分為「濕沈降」與「乾沈降」兩大類,前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物,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。
  由於大氣中含有大量的 CO2,故正常雨水本身略帶酸性,pH值約為 5.6,因此一般是以雨水中的pH值小於 5.6稱為酸雨。此外,雨水除受 CO2 影響外,自然界許多自然現象對於雨水pH值亦有影響,可使pH值的變化介於4.9~6.5之間,因此以pH值小於 5.0 作為酸雨的定義較為保守。

酸雨之成因
造成雨水酸化之污染物很多,其污染來源大致可分為兩類: 其一為自然物質,其二為人為物質。前者如:火山爆發噴出大量之硫化物及懸浮固體物,自然水域表面釋放之硫化氫,動植物分解產生有機酸,土壤微生物及海藻釋放之硫化氫、二甲基硫及氮化物等,都會使雨水之pH值降至5.0左右;後者則為工業化後,燃料之大量使用,燃燒過程中產生CO、 HC、SO2、NOX及懸浮固體物,排放至大氣環境中,經光化學反應生成硫酸、硝酸等酸性物質使得雨水之pH值降低,形成酸雨。
  雨水沖刷污染物之機構,包括雨除作用(Rainout)及雨沖作用 (Washout) ,前者為高空雲層內之現象,污染物在雨滴形成之初期即被吸收(如:凝核作用等),降雨時直接伴隨雨滴下降;後者為雨滴在降落過程中﹐將下層大氣中之污染物沖刷至地面之現象。

  SO2與NOx是造成雨水酸化最主要之污染物。 SO2氧化成SO42-之基本機構包括:氣相光化學氧化及液相溶解SO2之氧化。在氣相光化學氧化中,若有碳氫化合物(HC)之存在,則其反應速率增快很多,在SO、之氧化反應中,以參與自由基(如 : OH、HO2 等)作用者貢獻最鉅,液相氧化機構,包括催化與非催化反應,前者之反應速率遠超過後者,而最有效之催化劑 M為Mn2+、Fe3+、Cu2+ 等微量金屬。SO2、氧化成SO42-之反應式,可以下式表示:


2SO2+O2 → 2 SO3
SO2+O2+O+M → SO3+M
SO2+O2+OH+M → HOSO2+O2+M
SO2+O2+HO2 → SO3+OH-
SO3+H2O → H2SO4
SO2+O2+H2O → SO32- +2 H+

  NOx氧化成硝酸鹽,可經由NO與NO2之氧化達成。前者可與空氣中之O2或O2及金屬催化物發生化學反應,形成NO2、無機 性硝酸鹽或過氧硝酸乙醯脂(PAN)等物質。後者可被微粒表面吸收,轉變為無機性硝酸鹽或硝酸,硝酸再與氨(NH3)反應生成硝酸銨(NH4NO3) 而得;或經由水滴之直接吸收,將溶解之NO2轉變為NO3-,其反應式,可以表示如下:


2 NO + O2 → 2NO2
NO + O3 → NO2 + O2
NO2 + O3 → NO3 + O2
NO3 + NO2 + H2O → 2 HNO3
NO2 + OH + M → HNO3 + M
NO2 + RCOO → RCOONO2
3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO
4 NO2+ 2 H2O + O2 → 4 HNO3
HNO3 + HN3 → NH4NO3
NO2 + H2O + M → H+ + NO3- + M


污染物之來源
造成雨水酸化之污染物質有SO2、NOx、HCl、有機酸等。
二氧化硫 ( SO2 )
主要來源為燃料之燃燒,如燃煤或燃油之火力電廠,其次為工業生產程序之排放,如煉油廠、精煉廠、硫酸工廠等。
氮氧化物 ( NOx )
為高溫燃燒下之產物,其來源有燃料之燃燒,如:燃煤與燃油之火力電廠,交通工具之排氣,工業生產程序以及閃電,由下圖可窺知目前台灣地區各污染來源之排放總量。
氯化氫 ( HCl )
則源自海水飛沫、鹽酸工廠、焚化爐排放之廢氣、廢金屬回收冶煉及交通工具之排氣等。氨主要來自土壤中氮化物之分解,優養水域表面、動物糞尿。農田施肥及肥料工業,亦可由燃燒產生。
有機酸
有機酸之來源則為甲醛之氧化、海洋中石蠟物質之氧化、植物及細菌活動等。
酸雨對人類及自然生態的影響
酸雨因pH小於5.0以下,造成土壤、岩石中的有毒金屬元素溶解,流入河川或湖泊,嚴重時使得魚類大量死亡。
水生植物和以河川酸化水質灌溉的農作物,因累積有毒金屬,將經由食物鏈進入人體,影響人類的健康。

酸雨會影響農林作物的葉子,同時土壤中的金屬元素因被酸雨溶解,造成礦物質大量流失,植物無法獲得充足的養分,將枯萎、死亡。


湖泊酸化後,可能使生態系改變,甚至湖中生物死亡,生態系活動因而無法進行,最後變成死湖。

腐蝕建築物、公共設施、古蹟和金屬物質,造成人類經濟、財物及文化遺產的損失。

刺激人類眼睛和皮膚,對人體造成傷害

國際性防制計畫
由於酸雨的形成與工業有關,所以國際的一些主要工業國家 也面臨酸雨侵害的問題,目前,在美加五大湖區及西歐已出現pH 4.5以下的酸雨,湖泊及森林所遭受的危害非常嚴重。同時,因為 硫、氮氧化物所形成的懸浮微粒能在大氣中停滯很久,隨著氣流的擴 散,所能影響的範圍也就無遠弗屆,甚至某國排放的污染物質會造 成其他鄰近國家雨水酸化。
  有鑑於此﹐1969年經濟合作開發組織 (OECD) 首先提出酸雨問題,各國才開始 作酸雨災害的觀察。1979年聯合國歐洲經濟委員會簽定了「長距離越境大氣污染 條約」,共有糾個國家簽署。此後,在1985年國際間又締結了「赫爾辛基條約」 ,有18國同意在1993年前硫化物排出量必須較1980年減少30%。另依據1988年的索 非亞協定,有12國宣布1989年起10年間,各國應削減氮氧化物30%。而美國與加拿 大也在1980年締結「越境大氣污染同意書」 ,以共同合作防制酸雨。
酸雨國際合作計畫
有鑑於台灣地區酸雨現象日益嚴重,我國特與世界銀行、亞洲銀行等資助成立之「亞洲酸雨研究群(RAINS.ASIA)」合作,其成員包括美國、印度、中國大陸、泰國、荷蘭、英國、瑞典、澳洲等國專家,並約自1990年起此研究群既已開始運作,希望架構出一足以說明各國政府推動除硫或降低三氧化硫排放的藍圖,並提出可能之執行方案。預期我國的加入,將可共同解決酸雨跨國性污染問題。
台灣地區的酸雨現況
由於台灣屬於工業化國家,在狹窄的小島內工廠林立、汽機車擁擠,使台灣同樣遭受酸雨的侵襲。我國自78年起,即著手進行「台灣地區酸性沈降現況調查」另針對酸雨對農業、湖泊、森林、土壤等生態之影響從事預期追蹤採樣調查。圖五顯示在十二個雨水採樣站中,歷年雨水的pH值年平均值,而八十四年雨水pH介於4.26~5.66之間,顯示以台灣都會區 (台北、龜山、中壢、小港) 酸雨現象較嚴重,pH皆小於5.0以下。另由季節性變化而言,北部地區於冬季 (東北季風)其酸性物質成份濃度皆高於夏天,其他地區則較不受影響。
  另由發生酸雨可能性而言,台灣地區為60%、東部地區為43%、中部地區為46%、台北及高雄地區則達80%以上,顯示酸雨現象普遍存在。
酸雨防制政策
由於酸雨為二次污染物且具有跨區污染的特性,以致影響層面相當廣,故局部空氣污染的改善,空氣品質標準的達成,對於酸雨的防制助益不大,必須削減SO2、NOx的總量方能遏止酸雨的危害。
短期政策
目前已積極進行下列各項策略,以大幅降低空氣中SO2、NOX之排放量。
推動低硫油政策,降低燃料油之含硫量以減少因燃燒排放之硫氧化物,自82年7月起已將燃料油品含硫量降至1.0%,預計85年7月於都會區含硫量降至0.5%, 88年更要降至0.05%以下。
訂定嚴格管制標準,以迫使污染源採行排煙脫硫及排煙脫硝之設備。
引進最佳可行控制技術,以減少硫氧化物及氮氧化物之排放
改善工業鍋爐之燃燒技術及設備,以減少氮、硫氧化物之排放。
改善汽、機車引擎及防污設備,並加嚴排放標準,以減少氮氧化物之排放。
與汽機車業者研商開發低污染之新車及替代燃料,如液化石油氣車、電動機車。

長期政策
進行台灣地區長期酸雨調查研究,了解環境資源受損狀況及酸雨形成機制,建立長程傳輸模式,界定污染源與受害對象的關係及我國、鄰國地區的相對貢獻。因酸雨為跨國性污染問題,目前我國已與東亞地區國家進行國際合作,據以策訂台灣地區酸雨防制計畫,俾共同解決酸雨問題。