中國大陸的空氣污染

及酸雨問題

酸雨已經和二氧化碳並列為當前全世界之兩大污染問題，同時不僅是工業化國家的專利；低度開發的中國大陸，依然有因燃煤導致嚴重的空氣污染以及酸雨問題。

近二十年來，有關環境污染的問題，國內外都有許多報導。就酸雨來說，瑞典的科學家形容它為人類對大自然的化學戰爭；加拿大的民意調查亦顯示，77％的民眾，認為酸雨是該國目前面臨最嚴重的環保課題。什麼是酸雨呢？一般人認為，酸鹼值小於7的雨水就是酸雨。其實不然，在自然界中，由於空氣中二氧化碳溶於水後，雨水的酸鹼值約可降至5.6；再加上空氣中的其他天然酸，使得最純淨的
雨水酸鹼值也可降至5左右。所以受人為影響而更形酸化的雨水，才是「酸雨」。

因為科技文明的進步，人類學會了使用「石化燃料」，尤其是以煤、石油為大宗。我們知道，它們的成分主要是碳和氫；此外，尚含有相當量的氮、硫等雜質。因此，燃燒石油和煤時，副產物如二氧化硫、少量的三氧化硫、氧化氮及懸浮的顆粒物質，亦隨之產生。這些副產物，正是目前所知空氣污染的主要來源；它們逸散在空氣中，下雨時溶入雨滴中，降低雨水的酸鹼值，形成所謂的酸雨。如此一來，金屬製品、礦產、土壤、湖泊等皆因受到雨水的淋洗，而走向腐蝕或酸化的命運。

據報導，中國大陸正由於普遍燒煤，使得空氣污染和酸雨問題日趨嚴重；但情形究竟如何呢？本文將依據手邊資料，分別從中國大陸的空氣污染和酸雨情形，來了解它的病況，並進一步與美國及澳洲等地區作一比較，研擬「治病」方案。

中國大陸空氣污染現況

一、污染源

中國大陸一年大約需要相當於六億二千萬噸的煤燃燒產生的能量，其中來自水力的不及5％，油及天然氣占21％，其餘74％來自燒煤（見表一）。一半以上的煤消耗量是用於工業、燒飯和取暖方面。據資料顯示，大陸人民燒煤裝置大多是採用中、小型的爐子或壁爐，煙囪又低，氣流循環條件亦差，所以燒煤後所排放出來的廢棄物，如懸浮顆粒物質，二氧化硫及氮氧化物等，大多滯留於當地上空，不易散去；亦或掉落堆積在煙囪的四周，不會遠離該地。由此，我們大略可以推知，當今中國大陸空氣污染主要來源是燒煤。

二、污染物的種類及分布

目前，大陸地區造成空氣污染的主要物質，約可分為三種：懸浮顆粒、二氧化硫及氮氧化物；其中又以懸浮顆粒造成的影響最嚴重。以下就依污染物的種類，來看大陸空氣污染的情形。

（一）懸浮顆粒：

分析北方都市所得的資料，我們可知：懸浮顆粒的主要來源，會依季節的變化而有所改變；據統計，夏天時，由燃煤產生的「飛灰」約占懸浮顆粒的40％；其餘60％則來自因風吹揚起的地面塵沙；到了冬季，燃煤所產生的飛灰量則約占60％，而風吹飛揚的塵沙則只占40％。懸浮顆粒的組成成分中約含有8％碳氫化合物，每立方公尺的空氣中約含有0.27×10^-6克的鉛、0.003×10^-6克的鎘以及0.13×10^-6克的砷。

中國大陸懸浮顆粒量的變化情形，如表二所示。冬天天氣寒冷，人們燒煤取暖，燒煤產生的飛灰量增加，所以空氣中懸浮顆粒的含量跟著增大。大陸北部地區風大，且天氣寒冷乾燥，不僅人為燒煤量高於南方，土壤中的沙塵，也容易被風吹起，致使空氣中的懸浮顆粒含量增加。南方的氣候較北方溫暖濕潤，風不易吹起沙粒。由以上諸因素，我們便明白，懸浮顆粒物的含量以冬天及北方都市，高於夏天和南方都市。

（二）二氧化硫

中國大陸工業落後，沒有較大的化學工廠存在，所以空氣中二氧化硫的來源，亦是以燒煤為主。由資料顯示，貴州省部分礦區所產的煤，硫含量約為3∼5％；北平煤礦區的煤，硫含量約為1％。可見大陸經由燒煤釋放出來的二氧化硫濃度之高，實不待言。

偵測二氧化硫含量得知，一天之內以早晨和晚上的濃度最高；一年四季的變化和分布的情形，與懸浮物質相同，均是以冬天及北方都市區較高。以上現象，皆因於氣溫較低的時段和地區，人們燒煤量較大之故。由表二亦可看出重慶區的二氧化硫含量高於北平的。為何會如此呢？或許是由於中國大陸西南部產的煤礦硫含量，高於北部煤礦的3∼4倍之故。

（三）氮氧化合物

世界各地氮氧化合物的污染，來源主要是汽、機車的燃燒排放廢氣造成的；北平地區，污染源與世界多數地區相同，主要來自交通事業。而僻處青海省的馬秦（Machin），人口僅有2∼4萬人，亦有嚴重的氮氧化合物污染。這是因為馬秦採用來自西寧礦區的煤礦，含氮量高達0.82％。但是大陸地區氮氧化合物污染的情形並不普遍，而且濃度又低，因而一般學者對大陸地區的環保工作，主要著重於懸
浮顆粒、二氧化硫造成的空氣污染，及接下來我們要談論的酸雨問題。

中國大陸的酸雨問題

我們由上文中得知，北方都市的二氧化硫及氮氧化合物，年平均濃度均高於南方都市。因此，中國大陸若有酸雨，也應該是分布在北部地區。但自1982年以來，科學家們的調查及觀測結果顯示，中國大陸酸雨主要是分布於長
江以南的都市及其鄰近區，其中又以西南部最為嚴重。
例如：貴陽、重慶等地，雨水酸鹼值約為4（見表三）；此外尚有一偏遠區──馬秦，雨水的酸鹼值低達2.25，所含的氫離子濃度接近目前世界上最酸的雨水（酸鹼值1.5；見表四）。以上諸種特異現象應如何解釋呢？

每一地區性酸雨的形成，除了需有足夠的硫酸根、硝酸根等酸根離子存在外，尚需考慮到當地的氣流、空氣及土壤的緩衝能力。大陸上居民燒煤的煙囪不高，上空的氣流並不強，所以當地燒煤產生的廢氣如二氧化硫等，並不會遠離該地，而在該地上空溶於水滴中，形成酸根離子。因此，大陸南、北部都市及其鄰近區，均符合了含酸根離子的要件；於是酸雨之形成與否，就要看緩衝能力的大小了。

大陸的北部，土質屬鹼性土壤，酸鹼值約為7∼8，中和酸根的能力較強（見圖一）；再加上此區風大，空氣中含懸浮顆粒，平均約有40∼60％來自土壤，加強了空氣中的緩衝能力。如北平、天津地區空氣中的氨分子濃度約為十億分之二十；而北平地區的氨離子濃度甚至為貴陽的十倍
（見表五）。故雖然燒煤使大陸北部北區的二氧化硫濃度甚高，但因本區的緩衝能力強，所以雨水的酸鹼值維持在6∼7之間，較少形成酸雨。反觀南部地區則不然；酸性土質，再加上氣候溫暖溼潤，土壤中的沙塵無法讓風吹送到空氣中，釋放緩衝用的鹼性離子，以中和酸性物質，所以南部地區雨水的酸鹼值多在4∼5之間，形成危害多端的酸雨。馬秦地區雖屬偏遠地區，但因本地燒煤釋放大量的氮氧化物，溶於雨水中形成以硝酸根為主的酸雨；加上緩衝能力不足，因此亦成為大陸的主要酸雨區之一。

中國大陸的酸雨與其他各國的比較

下面我們將大陸地區和美國及澳洲等地的酸雨，作一成
分上的比較分析，並探討形成差異的原因，以此根據作為研擬可能的解決方策。

由圖二明顯看出，大陸都市區的雨水中所含的離子濃度
，除了硝酸根外，其餘普遍高於美國都市區所含的離子濃度；而於低人口密度區（非都市區），這些離子濃度均以大陸所含者為最低。推測原因可能是：

一、大陸都市區鈣離子濃度較高：由於大陸地區普遍使
用鈣質建材，且北部鈣質土壤多，再加上燒煤裝置落伍，又無法去除燒煤後產生的顆粒物質，所以在自然及人為因素下，大陸空氣中的鈣離子濃度便偏高，相對亦提高了雨水中的鈣離子濃度。

二、氫離子含量高表示雨水的酸度亦高：一般我們測到
的酸鹼值只能代表雨水中，經過空氣中物質中和後的酸度，而非原始酸度。所以大陸雨水的酸鹼值雖比美國都市區的高，但並不能代表大陸都市區雨水中所含的氫離子濃度較低。原始酸度，應是硫酸、硝酸及氫離子濃度的總和。因此經由空氣中緩衝量的校正，測定氫離子、胺離子及鈣離子濃度總和後，可得知原始酸度。大陸都市區雨水
的原始酸鹼值實為3.5；故大陸地區的氫離子濃度高，也就是酸度高。

三、銨離子濃度亦以中國大陸的雨水中含量較高：因為大陸地區以農業為主，農田的灌溉及施肥大多為含氮的人畜排泄物，而美國耕地則多使用化學肥料；加上大陸北部土質鹼性銨離子含量高，同時風大，將塵粒吹至空中，而溶於水中，更提高了銨離子的濃度。

四、貴陽的硫酸根離子含量約為紐約市的六倍：大陸地區雨水中之硫酸根，主要是由空氣中二氧化硫溶於水導致的；而二氧化硫則來自燒煤。大陸地區燃煤量高於美國甚多且不說，加上大陸煤本身含硫量高，並且未經事前事後的處理工作；因此，大陸雨水中含硫量之高是可想而知的。

五、硝酸根離子的污染源，目前所知，主要是來自燃燒汽、機車燃料油；雖然燒煤亦可產生氮氧化合物，但產量甚微。所以，交通、運輸落後的大陸地區，硝酸根含量自然少於美國甚多。

六、以上五點，均是都市區域間的比較情形。至於偏遠區，雨水中所含各項離子濃度均以大陸地區為低，可能是由於大陸的偏遠地區確實是人煙罕至的地帶，一切按照著大自然的腳步循序漸進，甚少受到人為因素的影響；而美國的偏遠區意指非工業區（住宅區或郊區），污染物的量雖少於都市區，但與大陸偏遠區比起來，人為污染量仍是相當可觀的。由此點可以看出，大陸地區雖可利用的面積
極大，但發展卻只集中於少數幾個大城市中，如上海、南京、北平、天津、重慶等地；而美國的土地開發利用，則較為均衡。

燒煤是罪魁禍首

以上我們由各個角度看了大陸的空氣污染及酸雨問題。由於政策的偏失及科技的落後，使得「秋海棠」少數的人口集中區（都市及其鄰近區），遭受嚴重的危害。尤其是大陸的西南部地區，如貴陽、重慶等地均遭受酸雨的侵蝕；此外，懸浮顆粒和二氧化硫造成的空氣污染，在幾個發展較快的都市區如北平、天津亦普遍呈現出來。試想，我們應如何來拯救這片「秋海棠」呢？唯一的方法可能就是提升大陸的科技文明及生活水準。因為，進步的科技可以減少使用人畜排泄物為肥料；可以少用煤球或改良窯爐的設計及品質，引進煤在燃燒前後的處理技術，如脫硫、去除顆粒物質等；甚至改變能源取得的方式，也就是不再以燒煤為主，而改用其他能源如核能、太陽能等。如此一來，根絕了大陸空氣污染和造成酸雨的污染源──燒煤；我們便可保留下那一片完美的「秋海棠」，使其永遠綠意盎然、生生不息。

參考資料：

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何麗如任職於中研院地球科學研究所；陳鎮東任教於中山大學海洋地質研究所

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