湖泊酸化3.ppt

1、湖泊酸化,第三组 王维 杨露蒙 孙明 蒋玲涛 邓文晴,案例导入 案例分析 知识链接,湖泊是地球上重要的淡水蓄积库，地表上可利用的淡水资源90%都蓄积在湖泊里，湖泊与人类的生产生活密切相关，具有很重要的社会性，生态功能，如调水防洪，生活水源地，水产养殖，观光旅游等。,湖泊,同时，一些湖泊还是生物多样性最为丰富的湿地生态系统的一部分，为各种生物提供了宝贵的栖息地。湖泊可分为自然湖泊，人工湖泊。由于湖泊特定的水文条件，使湖泊在水环境性质，物质循环，生物作用的方面与河流等水环境有不同特征。,湖泊的主要污染问题及特征,富营养化 水体有毒有机物污染 重金属污染 湖泊酸化,案例： 美国工业高速发达，代价自然

2、就是“高度发达”的二氧化硫排放量，年平均2500多万吨。这样的污染程度由雨水带到陆地，不得不认为是在补给人类缺水的事实。美国工业区排放出大量二氧化硫，越过国界后形成酸雨降下，使加拿大几百个湖泊中的生物大量死亡。加拿大政府在调查中发现，酸雨已渗入地下，使地下水源趋于酸化，受害的湖泊大都分布在距离美国、加拿大工业地区较近的安大略省北部、中部。,挪威有许多适合马哈鱼生长的河流已经污染，芬兰境内8的湖泊严重酸化，在意大利同瑞士交界的阿尔卑斯山区海拔1000米以上的20多个湖泊已变成死湖。,上述案例环境问题是湖泊酸化,上个世纪70年代，由于大面积酸雨区的出现。美国23个州的17059个湖泊，有9400个

3、酸化变质，纽约州阿迪龙达克山区近50%的湖泊无鱼，听不见蛙声，如死一般寂静。 加拿大有5000多个湖泊明显酸化，安大略省萨德伯里周围1500多个湖泊出现“死湖”，池塘漂满死鱼，树木大量枯萎。,发生同样事件的风险，也存在于当今的中国污染最突出的“三大湖”太湖、巢湖、滇池，已处于严重富营养状态，环保部的监测情况显示：巢湖平均水质为V类，太湖平均水质为劣类，滇池平均水质为劣类。,什么是湖泊酸化,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。因此水体碱度为碳酸氢根离子浓度, 加上两倍的碳

4、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。 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。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。,酸化效应,定义：SO2及其生成的酸雾、酸雨等酸性物质可扩散到一些地区和湖泊，使土壤和湖泊酸化而危害生

5、物体的生存，这称为酸化效应。,湖泊酸化的形成原因,1、湖水的酸化主要是由于酸雨的降落而致。 2、溶解有机碳主要来自有机体，也是使湖水酸化的一个成因。,然而，水体的酸化不仅只与酸雨有关，在很大程度上取决于集水区基岩、土壤、土地利用方式、地表径流、底质和湖水水质多种因素。其中土壤的抗酸化能力是关键因素。近年来随着国内工业的快速发展所产生的大量的硫和氮的排放引起了严重的酸雨，但是不同的水体的酸化和水体对酸雨的敏感性或是缓冲性及其区划可能不同。,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成弱酸性的碳酸, 这时湖水

6、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。,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。,酸雨的主要原因是二氧化硫（SO2），氮的氧化物（如一氧化氮（NO），二氧化氮（NO2），三氧化二氮（N2

7、O3)，四氧化二氮(N2O4)等气体的排放，在大气中会转化为 2SO2+O2=SO3(尘埃做催化剂） SO3+H2O=H2SO4(硫酸） 2NO+O2=2NO2（常温常压下即可）3NO2+H2O=2HNO3(硝酸）+NO,酸雨就这样形成了，不过注意的是，当雨水的PH值小于5.6才能算酸雨，因为大气中的二氧化碳和水可以反应CO2+H2O=H2CO3生成碳酸,工业生产和生活中各种能源使用产生的SO2，氮氧化合物被氧化后产生的酸性物质，通过大气干湿沉降进入水体，当湖泊水体的PH值小于5.6时，水体呈酸化状态。水体酸化主要对水生生物造成危害，当值小于.时，鱼类生长会受阻，甚至造成鱼类生殖功能失调，停止

8、繁殖，同时，还会引起沉积物中有毒金属元素的活化，导致湖泊水环境中金属浓度升高和生物活性增强。,水循环,在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成为水蒸气，进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力的作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程，称为水循环。,水循环示意图,最早被发现受酸雨影响的是水生生态系统，一定强度的酸雨可引起水体酸化，导致水生生态系统的结构与功能发生紊乱。20世纪50年代西欧北美部分地区由于受到酸雨影响鱼类和其他生物种类大幅度减少，这主要是酸雨导致了水生生态系统的破坏，进而威胁到水生生物的生存。长期的酸雨沉降可以致使降雨区水体PH值的降低以及土壤和水体底泥中的金

9、属（主要是铝)溶解进入水体毒害鱼类，其中活性铝含量的增加是生物受水体酸化危害最主要的原因。,湖泊酸化的影响及危害,活性铝,就是刚制备出的铝，表面还未形成氧化膜，一般呈细粒状，极易发生反应，所以称活性铝。,草本食物是一些鱼、虾类生活的基础。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。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。,湖泊被酸化后则危害水生生物的生存 鱼虾等能生活在酸湖之中吗? 湖水p

10、H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，鱼卵难以孵化，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。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。,酸雨造成湖泊酸化，水质酸化会抑制微生物的活活动，影响水生生态系统中有机物的分解，由于碎屑大量沉积，影响水生生物的营养与能量循环，从而使湖泊动物群落受影响，至使耐酸的种类增加，而不耐酸的种类则减少，酸性湖或河水会降低水质中含钙量，损坏鱼的脊椎和骨胳。,当湖水或河水的pH值小于5.5时，大部分鱼类很难生存，当pH值小于4.5时，各种

11、鱼类、两栖动物和大部分昆虫消失，水草死亡。水生动物绝迹。 湖泊酸化不仅损害湖中生物也影响了岸边动植物的生长。,虽然目前我国水体, 包括湖泊酸化并不严重, 例如我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。因此首先要着眼于找出那些对酸化敏感的水体, 先行防范。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。,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, 我国天然水体的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%

12、,成为水体中的主要缓冲因素。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 target=_blank；最后, 由水体碳酸平衡公式, 算出水体可承受的总酸量。,据此指标, A 1.0 毫克当量/升 , 为不敏感水体。,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。,酸沉

13、降定义,酸性物质的沉降，由诸如硫和氮之类的污染物在大气中的输送过程造成。酸沉降分成干沉降和湿沉降，湿沉降中包含酸雨、酸雪、酸雹、酸露、酸霜及酸雾等。,酸沉降包括“湿沉降”和“干沉降”。湿沉降通常指pH值低于5.6的降水，包括雨、雪、雾、冰雹等各种降水形式。最常见的就是酸雨，这种降水过程称为湿沉降。干沉降是指大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。目前，人们对酸雨的研究较多，已将酸沉降与酸雨的概念等同起来。,酸雨的危害,1) 腐蚀建筑物和工业设备； 2) 破坏露天的文物古迹； 3) 损坏植物叶面，导致森林死亡； 4) 使湖泊中鱼虾死亡； 5) 破坏土壤成分，使农作物减产甚至死亡； 6) 饮用酸化造成的地下水,对人体有害。,酸雨防治措施： 1) 采用烟气脱硫装置； 2) 提高煤碳燃烧的利用率。 3) 用煤气或天然气代替烧煤； 4）加快开发二氧化硫治理技术和设备； 5）加强对汽车尾气的控制，如限制车速、改进发动机结构和添加防污