生态系统对酸雨的响应分析
摘要：当今时代，随着经济的发展，环境污染从局部的小范围扩大到如今的一系列的全球性的环境问题，越来越为大家所关注。而酸雨这个全球性的问题也已经成为全球的重点环境问题之一。酸雨对于人类自然环境的危害是显而易见的，在面对这些问题时，人类是可以避免的。可是对于那些生活在自然环境中的生物而言，这些危害它们该怎么办呢？它们不是束手无策的，它们也有自己的方式。 关键词：生态系统 酸雨 响应 措施
一、 研究生态系统对酸雨的响应的重要性
首先我们来看看酸雨的定义，所谓酸雨，是酸性沉降物的总称，它既包括pH 小于5.6的雨、雾、雪、霜、露等，也包括气态及固态的酸性污染物（SO 2及酸性颗粒物）。
而煤炭在我国一次能源生产和消费中的比例一直保持在76%左右。这种以煤为主的能源结构也将在今后相当长时期内不会改变，煤炭的大量直接燃烧造成我国大气污染呈煤烟型污染特点，无论是发电用煤，工业用煤及生活用煤，都向大气中排放SO 2、NO 2和烟尘等污染物。我国大气中SO 2的87%来自烧煤，城市大气中NO 2的67%
也来自烧煤，因此，我国酸雨的来源主要是燃煤造成的。此外还有土法炼硫磺，污染尤甚，川滇黔三省接壤处，上陵起伏，川南叙永（28.20N ，105.40E ）一带乡民以土法炼制硫磺，已形成毁灭性公害。炼硫区硫烟笼罩，毒气熏人，废矿渣堆积如山，山光岭突，寸草不生，大片耕地变成死土，毫无生机，简直是人间地狱。
目前我国酸雨正呈急剧蔓延之势，是继欧、美之后世界第三大重酸雨区。80年代，我国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州为代表的川黔两广地区，酸雨面积约有170万平方公里。到90年代中期，酸雨已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区，酸雨面积扩大了100多万平方公里。以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区，现已成为全国酸雨污染最严重的地区，其中心区年降水PH 值低于4.0，酸雨频率高于90%，已到了逢雨必酸的程度。以南京、上海、杭州、福州、青岛和厦门为代表的华东沿海地区也成为我们主要酸雨区。华北、东北的局部地区也出现酸性降水。酸雨在我国已呈燎原之势，危害面积已占全国国土面积的40%左右，其发展速度十分惊人，并继续呈逐年加重的趋势。正如李
政道先生在上述会议的开幕词中所说：“块块烟煤都排硫，滴滴酸雨皆害人。”
北方地区
北京（昌平）
太原
长春
西宁
乌鲁木齐
秦皇岛 PH 6.36 6.21 6.38 6.27 5.78 6.40 南方地区 长沙 南京 杭州 南宁 桂林 广州 PH 3.31 4.91 3.91 4.28 3.54 4.14 表1 我国南方与北方部分城市降水中PH 值分布
从近期趋势看，由于能源消耗特别是煤炭消耗的不断增长，当前规划建设一些脱硫项目也要几年以后才能见效，NO X 排放由于汽车
的迅速增多也在增长，而NO X 排放控制还没有摆上日程，致酸物质排
放预计会继续增长，我国酸雨污染在一定时期内仍将呈继续发展趋势。
大量调查和研究表明，酸雨对陆域及水域生态系统、材料及文物古迹、人体健康能产生不同程度的影响，其危害已经越来越明显。对土壤，水生生态系统的影响是酸雨危害的重要表现。对陆生，水生生物的影响在一定程度上也是通过这两者间接作用的。
酸雨沉降对陆地生态系统有直接和间接的影响，也可能导致地表水的危害。气体和酸作用的直接影响可能导致对植被、人体健康和材料的危害。对植被的间接影响是引起土壤化学的变化，这些变化又导致植物结构和功能的变化，包括植被产量降低和管理的及未管理的植被的衰退。土壤中的变化还引起对植被群落的有害影响，通过降低物种的多样性增加对森林的危害，并导致敏感性地区植物生长量下降。
因此，研究酸雨对生态系统的影响是极其重要的，而且迫在眉睫。
二、酸雨对生态系统的影响
（一）酸雨对土壤的影响
硫和氮化合物的长期沉降引起土壤化学性质的一系列变化，其潜在影响主要反映在土壤酸化。随着硫、氮的输入，H +置换了土壤交换位上的盐基阳离子，导致土壤中Ca 2+、Mg 2+等盐基阳离子和营养元素淋失，土壤PH 下降，盐基饱和度减小，植物营养元素可获量减少，使植物长势衰退，产量和生长量下降。当土壤PH 持续降低到使有毒金属（特别是铝）活化时，有毒金属离子的释放将进一步影响植物的生长。植物营养元素可获量减少和土壤PH 的下降及铝毒性增大的结果改变了物种多样性，使植物种群组成和生态系统结构发生变化，这些变化包括植物产量的减少以及耕种和野生植物的退化。
（二）酸雨对土壤微生物的影响
土壤酸性增强，使土壤中的微生物失去活性，起不到由生物小循环而增加土壤肥力的作用。土壤酸化影响微生物数量和群落结构，使有机物质的分解、硝化作用、氨化作用、反硝化作用和固氮过程减弱。
Creszta 研究了模拟酸雨对土壤生物过程的影响，发现细菌活性降低，数量减少，而真菌数量增加，说明细菌对土壤敏感，而真菌对土壤酸度耐性大，周崇连的研究结果表明，酸雨可减少土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量，固氮作用强度降低80%，氨化作用强度减弱30%～50%，硝化作用强度也下降70%左右，因此酸雨的长期影响会使土壤中氮元素的转化和平衡遭到一定的破坏。
（三）酸雨对森林的影响
酸雨对森林的影响可能有直接危害，但主要是通过间接途径导致树木衰亡。酸雨可直接伤害树木，使树叶皮质或蜡质部分受到伤害，营养元素淋失。酸雨淋洗树木叶片伤害其光合作用器官（如表
2），影响树木的生长，最终导致森林的衰败。酸雨通过雨水进入林下土壤，使土壤盐基离子长期淋溶，导致土壤养分缺乏，土壤PH 值下降，进而导致某些对植物有害的金属元素活化，主要是土壤中铝浓度升高，以伤害植物根系并导致植株枯死。由于这种影响是持久的，也是难于恢复的，往往比酸雨直接危害更加严重。
马尾松
杉木
籽苗
马尾松
黄樟
木荷
青冈 0.875 0.520 1.004 0.567 0.790 0.877 0.681 0.475 1.202 0.515 0.630 0.787 0.780 0.426 1.295 0.592 0.700 0.691 0.753 0.564 1.153 0.353 0.438 0.635 表2 模拟酸雨对F/C（光合/非光合器官干重比）的影响 在德国索灵山地区发现，酸性土壤中土壤溶液Al 3+浓度的上升，往往伴随树木细根数量的减少，由此提出了铝毒害假说。红云杉、欧洲山毛榉及糖槭对铝最为敏感，当铝浓度在200～
800umol ·L -1时即可形成危害。多数研究认为，铝可与钙竞争根系吸收位点或者被植物吸收后与核酸、磷脂、三磷酸腺苷（ATP ）等物质结合，从而影响能量转移、细胞分裂、细胞膜迁移、营养积累等一系列生物活动，形成铝毒害和铝胁迫作用。
三、关于酸雨的防治对策
酸雨产生的根源在于燃料燃烧排放的硫氧化物、氮氧化物和烟尘等颗粒物，因此根治的方法就要在控制污染的排放量下功夫。只要控制并减少排放量，就可以从根本上解决主要问题。但由于酸雨问题和能源的开发利用密切相关，危害范围大，涉及面广，一旦形成并显现将难以很快恢复或挽回。1984年3月有许多国家参与的环境会议上，提出了二氧化硫的排放量从1980年到1993年要减少30%，欧美国家提出了各种防治酸雨的对策，其中最基本的措施是减少硫的排放量。如美国计划在密西西比河以东地区，10年内每年二氧化硫的排放量从2000万吨减少到一半，即1000万吨；加拿大政府提出每年要减少硫酸盐的沉降量从20万公斤/万平方米，加拿大东部二氧化硫排放量从1984年的410万吨降低到230万吨，其具体技术措施有含硫燃料的取代，降低含硫量、排烟脱硫等。
对氮氧化物的防治，主要是改进燃料装置，控制燃烧过程，对汽车尾气采用催化剂氧化或者改用甲醇燃料代替汽油等，但同时大气中的氮氧化物浓度水平下降幅度不大。
在政策上贯彻谁污染谁治理的原则，并把排污收费的制度和行政，法律制裁措施具体化。一般分三种形式：排污收费，赔偿损失和罚款，追究行政责任以及刑事责任。
这样防治结合才能更好的控制酸雨对生态系统，乃至整个地球的破坏性污染。
参考文献：
【1】 陈志远主编. 中国酸雨研究. 中国酸雨研究.1997年8月
【2】 孙崇基. 酸雨. 中国环境科学出版社.2001年1月
【3】 单运峰. 酸雨、大气污染与植物. 中国环境科学出版社.1993年
12月
【4】 郝吉明，谢绍东，段雷，叶雪梅. 清华大学出版社.2001年5
月
生态系统对酸雨的响应分析
摘要：当今时代，随着经济的发展，环境污染从局部的小范围扩大到如今的一系列的全球性的环境问题，越来越为大家所关注。而酸雨这个全球性的问题也已经成为全球的重点环境问题之一。酸雨对于人类自然环境的危害是显而易见的，在面对这些问题时，人类是可以避免的。可是对于那些生活在自然环境中的生物而言，这些危害它们该怎么办呢？它们不是束手无策的，它们也有自己的方式。 关键词：生态系统 酸雨 响应 措施
一、 研究生态系统对酸雨的响应的重要性
首先我们来看看酸雨的定义，所谓酸雨，是酸性沉降物的总称，它既包括pH 小于5.6的雨、雾、雪、霜、露等，也包括气态及固态的酸性污染物（SO 2及酸性颗粒物）。
而煤炭在我国一次能源生产和消费中的比例一直保持在76%左右。这种以煤为主的能源结构也将在今后相当长时期内不会改变，煤炭的大量直接燃烧造成我国大气污染呈煤烟型污染特点，无论是发电用煤，工业用煤及生活用煤，都向大气中排放SO 2、NO 2和烟尘等污染物。我国大气中SO 2的87%来自烧煤，城市大气中NO 2的67%
也来自烧煤，因此，我国酸雨的来源主要是燃煤造成的。此外还有土法炼硫磺，污染尤甚，川滇黔三省接壤处，上陵起伏，川南叙永（28.20N ，105.40E ）一带乡民以土法炼制硫磺，已形成毁灭性公害。炼硫区硫烟笼罩，毒气熏人，废矿渣堆积如山，山光岭突，寸草不生，大片耕地变成死土，毫无生机，简直是人间地狱。
目前我国酸雨正呈急剧蔓延之势，是继欧、美之后世界第三大重酸雨区。80年代，我国的酸雨主要发生在以重庆、贵阳和柳州为代表的川黔两广地区，酸雨面积约有170万平方公里。到90年代中期，酸雨已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区，酸雨面积扩大了100多万平方公里。以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区，现已成为全国酸雨污染最严重的地区，其中心区年降水PH 值低于4.0，酸雨频率高于90%，已到了逢雨必酸的程度。以南京、上海、杭州、福州、青岛和厦门为代表的华东沿海地区也成为我们主要酸雨区。华北、东北的局部地区也出现酸性降水。酸雨在我国已呈燎原之势，危害面积已占全国国土面积的40%左右，其发展速度十分惊人，并继续呈逐年加重的趋势。正如李
政道先生在上述会议的开幕词中所说：“块块烟煤都排硫，滴滴酸雨皆害人。”
北方地区
北京（昌平）
太原
长春
西宁
乌鲁木齐
秦皇岛 PH 6.36 6.21 6.38 6.27 5.78 6.40 南方地区 长沙 南京 杭州 南宁 桂林 广州 PH 3.31 4.91 3.91 4.28 3.54 4.14 表1 我国南方与北方部分城市降水中PH 值分布
从近期趋势看，由于能源消耗特别是煤炭消耗的不断增长，当前规划建设一些脱硫项目也要几年以后才能见效，NO X 排放由于汽车
的迅速增多也在增长，而NO X 排放控制还没有摆上日程，致酸物质排
放预计会继续增长，我国酸雨污染在一定时期内仍将呈继续发展趋势。
大量调查和研究表明，酸雨对陆域及水域生态系统、材料及文物古迹、人体健康能产生不同程度的影响，其危害已经越来越明显。对土壤，水生生态系统的影响是酸雨危害的重要表现。对陆生，水生生物的影响在一定程度上也是通过这两者间接作用的。
酸雨沉降对陆地生态系统有直接和间接的影响，也可能导致地表水的危害。气体和酸作用的直接影响可能导致对植被、人体健康和材料的危害。对植被的间接影响是引起土壤化学的变化，这些变化又导致植物结构和功能的变化，包括植被产量降低和管理的及未管理的植被的衰退。土壤中的变化还引起对植被群落的有害影响，通过降低物种的多样性增加对森林的危害，并导致敏感性地区植物生长量下降。
因此，研究酸雨对生态系统的影响是极其重要的，而且迫在眉睫。
二、酸雨对生态系统的影响
（一）酸雨对土壤的影响
硫和氮化合物的长期沉降引起土壤化学性质的一系列变化，其潜在影响主要反映在土壤酸化。随着硫、氮的输入，H +置换了土壤交换位上的盐基阳离子，导致土壤中Ca 2+、Mg 2+等盐基阳离子和营养元素淋失，土壤PH 下降，盐基饱和度减小，植物营养元素可获量减少，使植物长势衰退，产量和生长量下降。当土壤PH 持续降低到使有毒金属（特别是铝）活化时，有毒金属离子的释放将进一步影响植物的生长。植物营养元素可获量减少和土壤PH 的下降及铝毒性增大的结果改变了物种多样性，使植物种群组成和生态系统结构发生变化，这些变化包括植物产量的减少以及耕种和野生植物的退化。
（二）酸雨对土壤微生物的影响
土壤酸性增强，使土壤中的微生物失去活性，起不到由生物小循环而增加土壤肥力的作用。土壤酸化影响微生物数量和群落结构，使有机物质的分解、硝化作用、氨化作用、反硝化作用和固氮过程减弱。
Creszta 研究了模拟酸雨对土壤生物过程的影响，发现细菌活性降低，数量减少，而真菌数量增加，说明细菌对土壤敏感，而真菌对土壤酸度耐性大，周崇连的研究结果表明，酸雨可减少土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量，固氮作用强度降低80%，氨化作用强度减弱30%～50%，硝化作用强度也下降70%左右，因此酸雨的长期影响会使土壤中氮元素的转化和平衡遭到一定的破坏。
（三）酸雨对森林的影响
酸雨对森林的影响可能有直接危害，但主要是通过间接途径导致树木衰亡。酸雨可直接伤害树木，使树叶皮质或蜡质部分受到伤害，营养元素淋失。酸雨淋洗树木叶片伤害其光合作用器官（如表
2），影响树木的生长，最终导致森林的衰败。酸雨通过雨水进入林下土壤，使土壤盐基离子长期淋溶，导致土壤养分缺乏，土壤PH 值下降，进而导致某些对植物有害的金属元素活化，主要是土壤中铝浓度升高，以伤害植物根系并导致植株枯死。由于这种影响是持久的，也是难于恢复的，往往比酸雨直接危害更加严重。
马尾松
杉木
籽苗
马尾松
黄樟
木荷
青冈 0.875 0.520 1.004 0.567 0.790 0.877 0.681 0.475 1.202 0.515 0.630 0.787 0.780 0.426 1.295 0.592 0.700 0.691 0.753 0.564 1.153 0.353 0.438 0.635 表2 模拟酸雨对F/C（光合/非光合器官干重比）的影响 在德国索灵山地区发现，酸性土壤中土壤溶液Al 3+浓度的上升，往往伴随树木细根数量的减少，由此提出了铝毒害假说。红云杉、欧洲山毛榉及糖槭对铝最为敏感，当铝浓度在200～
800umol ·L -1时即可形成危害。多数研究认为，铝可与钙竞争根系吸收位点或者被植物吸收后与核酸、磷脂、三磷酸腺苷（ATP ）等物质结合，从而影响能量转移、细胞分裂、细胞膜迁移、营养积累等一系列生物活动，形成铝毒害和铝胁迫作用。
三、关于酸雨的防治对策
酸雨产生的根源在于燃料燃烧排放的硫氧化物、氮氧化物和烟尘等颗粒物，因此根治的方法就要在控制污染的排放量下功夫。只要控制并减少排放量，就可以从根本上解决主要问题。但由于酸雨问题和能源的开发利用密切相关，危害范围大，涉及面广，一旦形成并显现将难以很快恢复或挽回。1984年3月有许多国家参与的环境会议上，提出了二氧化硫的排放量从1980年到1993年要减少30%，欧美国家提出了各种防治酸雨的对策，其中最基本的措施是减少硫的排放量。如美国计划在密西西比河以东地区，10年内每年二氧化硫的排放量从2000万吨减少到一半，即1000万吨；加拿大政府提出每年要减少硫酸盐的沉降量从20万公斤/万平方米，加拿大东部二氧化硫排放量从1984年的410万吨降低到230万吨，其具体技术措施有含硫燃料的取代，降低含硫量、排烟脱硫等。
对氮氧化物的防治，主要是改进燃料装置，控制燃烧过程，对汽车尾气采用催化剂氧化或者改用甲醇燃料代替汽油等，但同时大气中的氮氧化物浓度水平下降幅度不大。
在政策上贯彻谁污染谁治理的原则，并把排污收费的制度和行政，法律制裁措施具体化。一般分三种形式：排污收费，赔偿损失和罚款，追究行政责任以及刑事责任。
这样防治结合才能更好的控制酸雨对生态系统，乃至整个地球的破坏性污染。
参考文献：
【1】 陈志远主编. 中国酸雨研究. 中国酸雨研究.1997年8月
【2】 孙崇基. 酸雨. 中国环境科学出版社.2001年1月
【3】 单运峰. 酸雨、大气污染与植物. 中国环境科学出版社.1993年
12月
【4】 郝吉明，谢绍东，段雷，叶雪梅. 清华大学出版社.2001年5
月