酸湖
干濕酸沉降可直接降入湖水內(nèi)；也可降入河內(nèi)再流入湖內(nèi)；也可落到植被上，雨水沖刷形成徑流，注入河湖；也可滲入土壤，進(jìn)入地下水，流入湖內(nèi)；最終導(dǎo)致湖泊酸化。有人估計(jì)，在中國南方酸雨地區(qū)有近一半湖泊，受到不同程度的酸化污染。當(dāng)然，不同湖泊酸化的敏感性還有所不同，它取決于影響降水的氣象條件，湖泊水文，流域特征和湖區(qū)土壤和基巖狀況。
重慶南山和縉云山各發(fā)現(xiàn)一個(gè)水塘, 其水體pH值為4.7 , 屬于已酸化了的小水體, 這是一個(gè)警告。幸運(yùn)地是, 到目前為止我國尚未發(fā)現(xiàn)大面積水域酸化現(xiàn)象。
何謂湖泊酸化?
天然水體中含有碳酸氫根離子; 有的水質(zhì)發(fā)渾,
含有某些有機(jī)堿;
因此它們有中和酸的能力。堿度就是酸中和能力。碳酸氫鹽水體中的堿性主要來自于含鈣和鎂的礦物質(zhì)的風(fēng)化。因此水體堿度為碳酸氫根離子濃度,
加上兩倍的碳酸根離子的濃度(因?yàn)槊總�(gè)碳酸根離子可中和兩個(gè)氫離子)
, 再加上氫氧根離子濃度, 即:
堿度 = [HCO3] + 2[CO3] + [OH] - [H]。
當(dāng)酸性物質(zhì)進(jìn)入碳酸氫鹽水體, 首先中和氫氧根離子,
然后中和碳酸根離子形成碳酸根離子,
最后中和碳酸氫根離子形成碳酸,再增加氫離子,
水體將明顯酸性提高。因此, 水體堿度大, 酸中和能力大,
其對(duì)酸性的緩沖能力大,
可容納更多額外增加的酸。據(jù)堿度定義,
湖泊完全失去堿性叫酸化。當(dāng)某水體接受氫離子量超過其本身中和離子量
(通常是碳酸氫鹽) , 便發(fā)生了酸化。
酸湖是怎樣形成的呢?
湖底基巖一般為碳酸鹽, 不斷以碳酸氫鹽形態(tài)慢慢溶入湖水中, 故一般湖水為弱堿性或中性。酸雨引入湖中的氫離子, 首先中和碳酸氫根離子形成弱酸性的碳酸, 這時(shí)湖水的pH值下降很慢, 有時(shí)需要數(shù)年時(shí)間; 一但該過程中和完畢, 碳酸氫根被耗盡時(shí), 再引入新的氫離子, pH值就下降很快了, 可能一年之內(nèi)便可酸化。
水體酸化敏感性指標(biāo)
雖然目前我國水體, 包括湖泊酸化并不嚴(yán)重, 例如我國重酸雨地區(qū)四川和貴州省水體大致pH值在6.5-8.5 之間, 沒有發(fā)現(xiàn)大面積已酸化水體, 且近期也不會(huì)被酸化。要防患于未然。因此首先要著眼于找出那些對(duì)酸化敏感的水體, 先行防范。要評(píng)價(jià)某水體對(duì)酸化的敏感性, 就要訂出一項(xiàng)水體酸化敏感性指標(biāo)。
參照國外和前人經(jīng)驗(yàn), 我國學(xué)者提出一種 "抗酸化容量" 指標(biāo)來評(píng)價(jià)天然水體的酸化敏感性。經(jīng)過他們的研究, 我國天然水體的pH值一般在6.5-8.5 之間。此時(shí), 水體中碳酸氫根占碳酸溶解量的60-95% ,成為水體中的主要緩沖因素。首先, 假定水體酸化臨界值為pH=6.5, 測出水體實(shí)際pH值后, 可得pH增加值△pH, 即 △pH= pH - 6.5;既而, 測得水體的堿度 [Alk];最后, 由水體碳酸平衡公式, 算出水體可承受的總酸量△A。
據(jù)此指標(biāo), △A < 0.5 毫克當(dāng)量/升 , 是敏感水體; △A=0.5-1.0 毫克當(dāng)量/升 , 為中等敏感水體; △A > 1.0 毫克當(dāng)量/升 , 為不敏感水體。
西南酸雨地區(qū)水體酸化敏感性評(píng)價(jià)
對(duì)于重酸雨區(qū)四川和貴州兩省, 評(píng)價(jià)天然水體敏感性結(jié)果是: 敏感的占26.4 %, 中度敏感的占53.0% , 不敏感的占18.3% 。
西南酸雨地區(qū)絕大多數(shù)天然水體對(duì)酸沉降不太敏感, 這是與該地區(qū)土壤基巖的性質(zhì)有關(guān)。近期內(nèi)它們也不會(huì)被完全酸化。少數(shù)敏感水體, 主要是山地小面積水體, 酸化趨勢嚴(yán)重, 表明酸沉降對(duì)該地區(qū)水體酸化的潛在危害是存在的。
其中易酸化水體僅占兩省總面積的1.2%。出現(xiàn)在貴州東南角, 這一地區(qū)天然水體對(duì)酸沉降是極敏感的, 這與他們所臨近的土壤基巖有關(guān); 其次, 少數(shù)山地小面積水體, 特別是山頂水塘, 除了接受天上降水之外沒有其它來源, 且水體積小, 緩沖能力差, 對(duì)酸沉降也是極敏感的, 應(yīng)與充分注意。
魚蝦等能生活在酸湖之中嗎?
湖水pH值在9.0～6.5之間的中性范圍時(shí)，對(duì)魚類無害；在5.0～6.5之間的弱酸性時(shí)，魚卵難已孵化，魚苗數(shù)量減少；當(dāng)湖水pH值低于5.0時(shí)，大多數(shù)魚類不能生存。因此，湖泊酸化會(huì)引起魚類死亡。相對(duì)于忍耐湖水酸化的能力而言，蝦類比魚類更差，在已酸化的湖泊中，蝦類要比魚類提前滅絕。
草本食物是一些魚、蝦類生活的基礎(chǔ)。湖水酸化，水生生物種群將減少，例如某湖酸化后，綠藻從26種減至5種；金藻由22種減至5種；蘭藻由22種減至10種。俗語說，大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃滋泥，其實(shí)滋泥中就含有大量水生生物；魚蝦離開了水草和水生生物，好比鳥獸離開了森林。因此，從生態(tài)食物鏈角度來看，湖泊酸化，也將使魚蝦難以生存。
酸雨是青蛙和鳥類的天敵
酸雨是青蛙和鳥類的天敵，鳥穿過酸霧，酸對(duì)角膜有刺激性，而鳥和青蛙對(duì)酸又十分敏感，即患紅眼病。
