第一组湖泊酸化

1、第一组湖泊酸化第1页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六1.案例导入2.案例分析3.知识链接4.防治对策第2页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六案例导入：重庆南山和缙云山各发现一个水塘, 其水体pH值为4.7 , 属于已酸化了的小水体, 这是一个警告。幸运地是, 到目前为止我国尚未发现大面积水域酸化现象。第3页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六 20 世纪 70 年代开始，美国东北部及加拿大东南部地区的湖泊开始变质，水质酸 化，PH 一度低到 1.4，污染程度较弱的湖泊 PH 值仍有 3.5，依然带有极强的酸 性。这样的情况使得动

2、植物纷纷不堪忍受，大面积湖泊停止了呼吸，可谓一潭死 水，实属惨不忍睹，约 3.6 万平方公里的大面积酸雨区出现了，大约 55%（9400 平方公里）的湖泊被污染而酸化变质。另外，据纽约州的阿迪龙达克山 区数据记载，1930 年那里只有 4的湖泊无鱼，1975 年就有 50的湖泊无鱼，其中 200 个都已成为是死湖性。 第4页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六上个世纪八十年代之前，在瑞典，对于湖泊内的溶解有机碳的数量没有什么处理和管理措施，导致了九十年代，虽然发电站的排放物保持稳定性，但有机碳的数量却在持续升高。第5页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六

3、原因不明，但在二十世纪，发电站的废气排放量在持续增长的同时，其却部分地抑制了工业初期对高水位湖泊内有机酸度的增加。第6页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六案例分析：1.为什么我国重庆南山和缙云山水塘会发生水体酸化这种现象？ 2.为什么瑞典湖泊会出现这种问题？3.它又反应了什么？又将导致怎样的后果？第7页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六溶解有机碳（简称DOC）在淡水中的浓聚物，无论是在历史上还是在现如今，都处于一种多变的状态下。如今，没有任何迹象显示，十年内，瑞典的溶解有机碳会有减少的趋势，即使在降水和地表水中，会有硫酸盐浓聚物，也都会被稳定化地处理

4、掉。在这项研究结果中，并未有意暗示，早期工业对溶解有机物聚合物问题真正起到一定的作用，但在一定程度上，列举了溶解有机碳在不同参考水平下的状态。 第8页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六厄尔兰德逊及其同事，对工业初期，66个湖泊，进行了在不同溶解有机碳含量的环境下的酸度评估，发现有一定数量的湖泊都受到了发电站排出物的巨大影响。对一些湖泊内的沉淀物的研究，也揭示了工业初期有机碳水平至少比上个世纪九十年代还要高第9页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六对瑞典南部的四个湖泊进行的技术性研究，揭示了：2009年的有机物聚合物的含量，高出1850年指标的15%50

5、%甚至更高。其中的两处湖泊，在工业初期之前就已得到了重建，也因此，其对溶解有机物的抵制效果就更明显些，相对于工业化初期的酸沉降的PH值，其并没有得到完全地恢复。对于另两处湖泊，无论如何，其含有溶解有机物的水平则更高，古湖沼学的重建建议是，必须使其PH值恢复到正常水平。第10页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六从上述内容，我们可以看出湖泊受到大量污染物影响，致使湖泊发生了酸化。那么到底什么是湖泊酸化？它又是如何形成的？第11页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六知识链接： 何谓湖泊酸化？ 天然水体中含有碳酸氢根离子; 有的水质发浑, 含有某些有机碱; 因

6、此它们有中和酸的能力。碱度就是酸中和能力。碳酸氢盐水体中的碱性主要来自于含钙和镁的矿物质的风化。第12页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六因此水体碱度为碳酸氢根离子浓度, 加上 两倍的碳酸根离子的浓度(因为每个碳酸根离子可中和两个氢离子) , 再加上氢氧根离子浓度,即 ：碱度 = HCO + 2CO3 + OH - H。第13页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六当酸性物质进入碳酸氢盐水体, 首先中和氢氧根离子, 然后中和碳酸根离子形成碳酸根离子, 最后中和碳酸氢根离子形成碳酸,再增加氢离子, 水体将明显酸性提高。第14页，共45页，2022年，5月2

7、0日，16点59分，星期六因此, 水体碱度大, 酸中和能力大, 其对酸性的缓冲能力大, 可容纳更多额外增加的酸。据碱度定义, 湖泊完全失去碱性叫酸化。当某水体接受氢离子量超过其本身中和离子量 (通常是碳酸氢盐) , 便发生了酸化。第15页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六湖水的酸化主要是由于酸雨的降落而致，其他的原因之中，一个主要的环境因素是由于其对动植物生命的威胁，这种威胁正向向全球范围内不断扩散，同时，还会造成自然界恢复期的延长。第16页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六酸湖是酸雨直接造成的危害之一，干湿酸沉降可直接降入湖水内，形成酸湖。干湿酸沉

8、降可直接降入湖水内；也可降入河内再流入湖内；也可落到植被上，雨水冲刷形成径流，注入河湖；也可渗入土壤，进入地下水，流入湖内；最终导致湖泊酸化 。第17页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六有人估计，在中国南方酸雨地区有近一半湖泊，受到不同程度的酸化污染。当然，不同湖泊酸化的敏感性还有所不同，它取决于影响降水的气象条件，湖泊水文，流域特征和湖区土壤和基岩状况。 第18页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六湖泊酸化是怎样形成的？湖底基岩一般为碳酸盐, 不断以碳酸氢盐形态慢慢溶入湖水中, 故一般湖水为弱碱性或中性。酸雨引入湖中的氢离子, 首先中和碳酸氢根离子形

9、成弱酸性的碳酸第19页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六这时湖水的pH值下降很慢, 有时需要数年时间; 一但该过程中和完毕, 碳酸氢根被耗尽时, 再引入新的氢离子, pH值就下降很快了, 可能一年之内便可酸化。第20页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六酸化指标 然目前中国水体, 包括湖泊酸化并不严重, 例如中国重酸雨地区四川和贵州省水体大致pH值在6.5-8.5 之间, 没有发现大面积已酸化水体, 且近期也不会被酸化。要防患于未然 。第21页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六因此首先要着眼于找出那些对酸化敏感的水体, 先行防范。

10、要评价某水体对酸化的敏感性, 就要订出一项水体酸化敏感性指标。 第22页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六参照国外和前人经验, 我国学者提出一种 “抗酸化容量” 指标来评价天然水体的酸化敏感性。经过他们的研究, 中国天然水体的pH值一般在6.5-8.5 之间。此时, 水体中碳酸氢根占碳酸溶解量的60-95% ,成为水体中的主要缓冲因素。 第23页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六首先, 假定水体酸化临界值为pH=6.5, 测出水体实际pH值后, 可得pH增加值pH, 即 pH= pH - 6.5;既而, 测得水体的碱度 Alk;最后, 由水体碳酸平衡

11、公式, 算出水体可承受的总酸量A。 据此指标, A 1.0 毫克当量/升 , 为不敏感水体。 第24页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六湖中生物 湖水pH值在9.06.5之间的中性范围时，对鱼类无害；在5.06.5之间的弱酸性时，鱼卵难已孵化，鱼苗数量减少；当湖水pH值低于5.0时，大多数鱼类不能生存。 第25页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六因此，湖泊酸化会引起鱼类死亡。相对于忍耐湖水酸化的能力而言，虾类比鱼类更差，在已酸化的湖泊中，虾类要比鱼类提前灭绝。 第26页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六草本食物是一些鱼、虾类生活

12、的基础。湖水酸化，水生生物种群将减少，例如某湖酸化后，绿藻从26种减至5种；金藻由22种减至5种；兰藻由22种减至10种。第27页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六俗语说，大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃滋泥，其实滋泥中就含有大量水生生物；鱼虾离开了水草和水生生物，好比鸟兽离开了森林。因此，从生态食物链角度来看，湖泊酸化，也将使鱼虾难以生存。 第28页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六酸化评价：对于重酸雨区四川和贵州两省, 评价天然水体敏感性结果是: 敏感的占26.4 %, 中度敏感的占53.0% , 不敏感的占18.3% 。 西南酸雨地区绝大多数天然

13、水体对酸沉降不太敏感, 这是与该地区土壤基岩的性质有关。近期内它们也不会被完全酸化。少数敏感水体, 主要是山地小面积水体, 酸化趋势严重, 表明酸沉降对该地区水体酸化的潜在危害是存在的。 第29页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六其中易酸化水体仅占两省总面积的1.2%。出现在贵州东南角, 这一地区天然水体对酸沉降是极敏感的, 这与他们所临近的土壤基岩有关; 其次, 少数山地小面积水体, 特别是山顶水塘, 除了接受天上降水之外没有其它来源, 且水体积小, 缓冲能力差, 对酸沉降也是极敏感的, 应与充分注意。第30页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六湖泊

14、酸化后，可能使生态系改变，甚至湖中生物死亡，生态机能因而无法进行，最后变成死湖。第31页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六湖泊酸化的危害第32页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六人适宜在酸湖中游泳吗？人能在ph值为3.0以上的酸湖内较长时间游泳而没有明显的外形伤害未有送医院治疗的先例。这时给人们一种错觉，即认为人可以在酸湖中游泳，其实不然，如果该湖曾经被重金属污染过在其中游泳危险性就很大了。第33页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六因为，当湖水为中性时，重金属Cd.Hg以沉淀的形式存在于底湖内，湖水中有毒的离子态甚微，酸化后Cd

15、.Hg和Al溶解，它们的离子状态毒性很大，人在其中长时间游泳，极易中毒。第34页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六在被重金属污染的酸湖内，重金属将在鱼和水生生物体内富集，人捕食湖鱼，或鸟捕食鱼，人在捕食鸟或水生生物，都会使人中毒。第35页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六湖泊有什么作用？湖泊可影响小的局部的气候，湖泊内丰富的植物群落，能够吸收大量的二氧化碳气体，并放出氧气，湖泊中的一些植物还具有吸收空气中有害气体的功能，能有效调节大气组分。第36页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六但同时也必须注意到，湖泊中的生物也会排放出甲烷、

16、氨气等温室气体。湖泊还能吸收空气中粉尘及携带的各种菌进入水中，从而起到净化空气的作用。第37页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六湖泊上面的蒸腾作用可保持当地的湿度和降雨量。在有森林周围的湖泊中，大量的降雨通过树木被蒸发和转移，返回到大气中，然后又以雨的形式降到周围的地区。第38页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六如果湖泊被填埋，当地的雨量就会减少。这对该地区的人类活动如农业将产生不利的影响。例如，附近沼泽产生的晨雾可减少土壤水分的流失。第39页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六对于已酸化的湖泊如何恢复？方法之一是投入石灰石等碱性

17、物质以中和酸性物质，从而改善了水生生物生存的条件，幼鱼数量明显增加。目前，这种方法尚未发现弊病，但是对生态的负面影响可能多少年后才能显示出来第40页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六如何防治湖泊酸化？1.优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天燃气等。2.改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用石灰石和白灰石与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。第41页，共45页，2022年，5月20日，16点59分，星期六3.减少矿物燃烧，采用清洁、新型能源。4.减少烟道气中氮氧化物的排放量，如用铜、铂等金属作催化剂，以氢气、氨或甲烷作还原剂，把氮氧化物还原成氮气。第42页，共45页，2022年，5月20