為什麼酸雨被稱為“看不見的空中惡魔”？

讓我們先來看一組數據：

• 全球92%的人口呼吸著汙染空氣；

• 空氣汙染每年造成高達5 萬億美元的福利損失；

• 到2030年，近地面臭氧汙染預計將導致主要農作物減產26％。

• 全球每年大約有700萬人因空氣汙染減壽，其中約400萬在亞太地區。

面對空氣汙染的嚴峻態勢，

改善空氣質量已刻不容緩。

除了近幾年來嚴重困擾我們的霧霾天氣，

酸雨也是大氣汙染的危害之一。

酸雨可導致土壤酸化、破壞植被森林，

損壞建築物，對人體健康也十分不利，

因此常常被稱為“空中惡魔”。

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需要首先說明的是，酸雨不是從天而降的純酸，而是降雨或大氣中的水分與元素和氣體混合，導致水分變得比正常酸性更強。純水的pH值為7，一般來說，正常雨水的pH值在靠近酸性的一側（圖中顯示：Clear Rain，5.6）。但是，酸雨的的pH值可達5.0-5.5，在某些工業集中的區域甚至會進入4的範圍。

酸雨的形成

酸性沉澱可以由自然活動（火山噴發）和人為活動引起，例如汽車尾氣和發電過程。酸雨的前身同樣有兩種來源：天然來源，如火山和腐朽的植被，以及人為來源，主要是化石燃料產生的二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）的排放燃燒——電力生產和工業燃燒化石燃料（煤和石油）將硫釋放到空氣中，與氧氣結合形成二氧化硫（SO2）。同時，汽車尾氣也是重要來源之一，會導致空氣中氮氧化物的形成。

基於這些氣體，空氣中的硫酸（H2SO4）和硝酸（HNO3）得以形成並溶解在空氣中的水蒸氣中。雖然酸雨氣體大多來自城市地區，但它們通常會被大風帶入廣大的農村地區。這也是為什麼農村的森林和湖泊可能會受到源自城市的酸雨的傷害。

在捷克共和國傑澤拉山脈的這些樹林中受到酸雨影響，已瀕臨死亡。酸雨從土壤中浸出鋁，這些鋁可能對植物和動物有害。酸雨還會使土壤流失樹木生長所需的礦物質和養分。

酸雨的影響

自然環境通常可以適應一定量的酸雨。土壤通常略呈鹼性（自然形成的石灰石，其pH值大於7）。考慮到酸鹼平衡，土壤可以抵消一些酸雨的酸度。但是在一些土壤中不存在天然石灰岩的地區，酸雨會對環境造成危害。

此外，一些魚類和動物，如青蛙，在酸性環境中很難適應和繁殖。許多植物，如常綠樹木，都會受到酸雨和酸霧的破壞。在德國黑森林（德國最大的森林山脈，位於德國西南部）的常綠森林由於受到酸雨的破壞，竟然成為了真正意義上的“黑”森林！綠色的松針被摧毀，只留下了黑色的樹幹和樹枝。

酸雨和岩石

當石頭暴露在自然環境中時，受天然的化學、物理和生物作用影響，會作為正常地質循環的一部分逐漸風化消解。在數億年的時間中，長時間的侵蝕將阿巴拉契亞山脈從高聳的山峰轉變得相當平緩，成為了我們今天看到的 “圓形旋鈕”。

阿巴拉契亞山脈

石頭是許多建築物和紀念碑的常用材質，還有很多建築物都採用石頭作為裝飾。花崗岩是現代建築、紀念碑和橋樑中使用最廣泛的石材，石灰石則位列建築石材榜單第二。石灰石在19世紀早期硅酸鹽水泥開始使用之前就被廣泛使用，因為它具有均勻的顏色和質地，且可以很容易地雕刻。大理石的使用頻率遠低於其他石材類型，且多被用於具有歷史意義的建築物和紀念碑。

由於各類岩石的成分不同，一些岩石會比其他岩石更容易受到酸性沉積的破壞。花崗岩主要由硅酸鹽礦物組成，如長石和石英，它們具有抗酸侵蝕能力。石灰石和大理石主要由礦物方解石（碳酸鈣）組成，它易溶於弱酸。這種特性因此也通常用於識別礦物方解石。

從左至右分別為：花崗岩，石灰岩，大理岩

酸沉澱如何影響大理石和石灰石建築？

酸沉澱主要以兩種方式影響石材：溶解和蝕變。當汙染空氣中的亞硫酸，硫酸和硝酸與大理石和石灰石中的方解石反應時，方解石溶解。在建築物和雕像的暴露區域，我們會看到粗糙的表面，材料的移除和雕刻細節的損失。

你也許會認為石頭建築和紀念碑的遮蔽區域不會受到酸雨的影響。然而，在石灰岩和大理石建築物和紀念碑上的遮蔽區域我們會發現，酸雨會使其表面硬化，出現空洞和裂縫，形成“黑殼”效應。“黑殼”主要由石膏組成，即，由方解石、水和硫酸之間反應形成的礦物質。

在暴露於二氧化硫氣體（SO2）的情況下，石膏可以在任何碳酸鹽岩石上形成。但因為可溶於水的特性，它通常被雨水沖刷掉，而僅保留在受遮蔽的建築表面上。石膏是白色的，但是晶體在形成過程中捕獲了汙垢和汙染物顆粒，因此外殼看起來是黑色的。“黑殼”效應不僅會損壞建築物，還會影響城市市容質量和城市景觀。

這個由砂岩製成的宗教中世紀雕塑因空氣和雨水的酸化而變得面目全非。