酸湖簡介
礦工從地面以下挖掘磷礦石，然後將它們扔入酸湖之中，在這裡磷礦分解成為石膏塊乾濕酸沉降可直接降入湖水內；也可降入河內再流入湖內；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，進入地下水，流入湖內；最終導致湖泊酸化。有人估計，在中國南方酸雨地區有近一半湖泊，受到不同程度的酸化污染。當然，不同湖泊酸化的敏感性還有所不同，它取決於影響降水的氣象條件，湖泊水文，流域特徵和湖區土壤和基岩狀況。
重慶南山和縉雲山各發現一個水塘, 其水體pH值為4.7 , 屬於已酸化了的小水體, 這是一個警告。幸運地是, 到目前為止我國尚未發現大面積水域酸化現象。
湖泊酸化
天然水體中含有碳酸氫根離子; 有的水質發渾, 含有某些有機鹼; 因此它們有中和酸的能力。鹼度就是酸中和能力。碳酸氫鹽水體中的鹼性主要來自於含鈣和鎂的礦物質的風化。因此水體鹼度為碳酸氫根離子濃度, 加上兩倍的碳酸根離子的濃度(因為每個碳酸根離子可中和兩個氫離子) , 再加上氫氧根離子濃度, 即:
鹼度 = [HCO3] + 2[CO3] + [OH] - [H]。
當酸性物質進入碳酸氫鹽水體, 首先中和氫氧根離子, 然後中和碳酸根離子形成碳酸根離子, 最後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, 水體鹼度大, 酸中和能力大, 其對酸性的緩衝能力大, 可容納更多額外增加的酸。據鹼度定義, 湖泊完全失去鹼性叫酸化。當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) , 便發生了酸化。
形成原因
湖底基岩一般為碳酸鹽, 不斷以碳酸氫鹽形態慢慢溶入湖水中, 故一般湖水為弱鹼性或中性。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, 這時湖水的pH值下降很慢, 有時需要數年時間; 一但該過程中和完畢, 碳酸氫根被耗盡時, 再引入新的氫離子, pH值就下降很快了, 可能一年之內便可酸化。
酸化指標
然目前中國水體, 包括湖泊酸化並不嚴重, 例如中國重酸雨地區四川和貴州省水體大致pH值在6.5-8.5 之間, 沒有發現大面積已酸化水體, 且近期也不會被酸化。要防患於未然。因此首先要著眼於找出那些對酸化敏感的水體, 先行防範。要評價某水體對酸化的敏感性, 就要訂出一項水體酸化敏感性指標。
參照國外和前人經驗, 我國學者提出一種 "抗酸化容量" 指標來評價天然水體的酸化敏感性。經過他們的研究, 中國天然水體的pH值一般在6.5-8.5 之間。此時, 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衝因素。首先, 假定水體酸化臨界值為pH=6.5, 測出水體實際pH值後, 可得pH增加值△pH, 即 △pH= pH - 6.5;既而, 測得水體的鹼度 [Alk];最後, 由水體碳酸平衡公式, 算出水體可承受的總酸量△A。
據此指標, △A < 0.5 毫克當量/升 , 是敏感水體; △A=0.5-1.0 毫克當量/升 , 為中等敏感水體; △A > 1.0 毫克當量/升 , 為不敏感水體。
酸化評價
對於重酸雨區四川和貴州兩省, 評價天然水體敏感性結果是: 敏感的占26.4 %, 中度敏感的占53.0% , 不敏感的占18.3% 。
西南酸雨地區絕大多數天然水體對酸沉降不太敏感, 這是與該地區土壤基岩的性質有關。近期內它們也不會被完全酸化。少數敏感水體, 主要是山地小面積水體, 酸化趨勢嚴重, 表明酸沉降對該地區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%。出現在貴州東南角, 這一地區天然水體對酸沉降是極敏感的, 這與他們所臨近的土壤基岩有關; 其次, 少數山地小面積水體, 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, 緩衝能力差, 對酸沉降也是極敏感的, 應與充分注意。
湖中生物
湖水pH值在9.0～6.5之間的中性範圍時，對魚類無害；在5.0～6.5之間的弱酸性時，魚卵難已孵化，魚苗數量減少；當湖水pH值低於5.0時，大多數魚類不能生存。因此，湖泊酸化會引起魚類死亡。相對於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。湖水酸化，水生生物種群將減少，例如某湖酸化後，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，從生態食物鏈角度來看，湖泊酸化，也將使魚蝦難以生存。
