科學2題~急

酸雨正式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。
在化學上定義水之酸鹼值等於七為中性，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。
但是，在大自然中，仍存在其他致酸的物質，例如，火山爆發所噴出的硫化氫，海洋所釋放出的二甲基硫，高空閃電所導致之氮氧化物等，均會使雨水進一步酸化，而酸鹼值會降至 5.0 左右。因此，在 1980 年代後期以來，許多國內外（包含環保署研究報告）研究者，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污染物的影響。
在環保署研究報告中，已統一雨水酸鹼值達 5.0以下時，正式定義為「酸雨」。例如，若以環保署台北酸雨監測站 1990-1998 年之有效雨水化學分析資料為準，顯示約九成降水天數的雨水pH值在 5.6 以下，而酸雨發生機率則為七成五左右。




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-、SO42-、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 SO42- 為主要的致酸物質，它們是由硫氧化物(SO2)與氮氧化物(NO,NO2)轉化而來。在人為污染排放方面，前者與使用化石燃料、火力發電廠、燃燒含硫有機物有關，後者主要來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。

SO42- 來源：石化工業、火力電廠、燃燒
Na+, Cl-, Mg2+ 來源：海洋的海水飛沫
NO3- 來源：工廠高溫燃燒過程、交通工具排放
Ca2+、K+ 來源：塵土
NH4+ 來源：農藥噴灑
在此釐清一個觀念，雨水 pH 值之高低與否，並不必然代表其中人為污染物的多寡。除了上述酸性離子外，亦存在其他如銨根、鈣、鎂等鹼性離子，以中和其酸性。雨水酸鹼值則為以上離子平衡後之氫離子所計算得來。換言之，雨水中若有高濃度之硫酸根與硝酸根離子，但因有其他鹼性離子中和之，那麼雨水未必呈現酸性反應（即低酸鹼值），反之亦然。雨水酸鹼值無疑地可以作為一項先期指標，但更重要的是必須進一步進行雨水化學成份分析，了解其污染物來源，並計算隨雨水沈降至地表的污染物通量（即所謂沈降量，以公斤/公頃/年為單位），進而制定控制策略以改善之。


酸雨的危害

人類
酸雨對人類的影響，最直接的反應就是會〝禿頭〞，但是否真正會導致禿頭，科學家們仍再努力研究。
酸污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呼吸方面的問題，例如哮喘、乾咳、頭痛、和眼睛、鼻子、喉嚨的過敏。對人類而言，酸雨的一個間接影響就是溶解在水中的有毒金屬被水果，菜蔬和動物的組織吸收。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關聯的。同樣地，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的疾病有關。


建築物和雕像
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會轉變為一種粉碎物質，稱為石膏。此外，橋樑以更快的速度被腐蝕，鐵路工業和飛機工業同樣的必須花費更多的錢來修補由酸雨造成的損害。酸雨不僅造成了經濟負擔上的問題，而且也對一般大眾的安全產生危險。舉一個實例，1967年俄亥俄河上的橋倒塌，造成46人死亡。原因為何？由於酸雨的腐蝕。
另外，酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蝕，這造成文化資產的破壞，令許多人擔憂。


農作物
酸雨會影響農作物稻子的葉子，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。但土壤中因酸雨釋出的金屬也可能為植物吸收造成影響，這問題極其複雜，譬如，酸雨中某些金屬( 如，鐵 )的釋出反而有助於植物的生長。因此，酸雨對植物、農作物、森林的確實影響仍不清楚。





溫室氣體（Greenhouse Gas, GHG）或溫室效應氣體是指大氣中促成溫室效應的氣體成分。部份溫室氣體自然存在於大氣中，另外一些是人為造成，例如燃燒化石燃料-煤。溫室氣體包括水氣，二氧化碳，甲烷，一氧化二氮和臭氧。
溫室氣體包括水氣（H2O），水氣所產生的溫室效應大約佔整體溫室效應的60-70%，其次是二氧化碳（CO2）大約佔26%，其他還有臭氧（O3）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（又稱笑氣，N2O）、氟氯碳化物（CFCs）、全氟碳化物（PFCs）、氫氟碳化物（HFCs），含氯氟烴（HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等。近年來最引人注意的反常全球氣溫快速上升，主要是由於人為作用，使大氣中溫室氣體的濃度極劇上升所導致的。人類近代歷史上的溫室效應，與過去相比特別的顯著，全球變暖即適用於形容現在的異常情形。之所以如此，是由於工業革命以來，人類燃燒化石燃料而使二氧化碳含量急劇增加，近十年來增加將近30%；其次是甲烷，從飼養牲畜的糞便發酵，污水溝泄漏，稻田糞肥發酵等活動產生的；還有許多人類合成的，自然界原本不存在的氣體，如氟里昂。
溫室氣體的增加，加強了溫室效應，是造成全球變暖的主要原因，已成為世界各國家的共識，也是一種全球性的污染，京都議定書正是為了採取措施減少溫室氣體排放，由聯合國發起，世界各國達成的協議。




溫室氣體名稱
富集機制
備注

二氧化碳
1、人類燃燒礦石燃料；2、毀林；3、生物呼吸作用


甲烷
1、 生物體的燃燒；2、腸道發酵作用；3、 水稻


臭氧
光線令O2產生光化作用


氮氧化物
工業生產


二氧化硫
1、火山活動；2、煤及生物體的燃燒


一氧化二氮
1、 生物體的燃燒；2、燃料；3、 化肥

Q1
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，燃燒過程中產生一氧化碳、 氯化氫 、二氧化硫 、氮氧化物及有機酸及懸浮固體物，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。

　

　

酸雨對人類及自然生態的影響

酸雨對人類及自然生態的影響如下:

1. 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。
2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 刺激人類眼睛和皮膚，對人體造成傷害。

Q2
燃煤和使用石油致使空氣中CO2急劇增加,CO2在大氣中的增加產生溫室效應