酸沉降对森林生态系统影响的研究现状及展望3
地理信息系统与生态系统对酸沉降相对敏感性评价-环境科学学报
地理信息系统与生态系统对酸沉降相对敏感性评价何隆华 杨宏伟(中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京 210008) 周 修 萍(国家环保局南京环境科学研究所)摘要 叙述了地理信息系统(GIS )在生态系统对酸沉降相对敏感性评价中的应用.通过数字化地图建立了4种生态要素的基础评价数据库;讨论了生态系统因子对酸沉降的敏感分级、敏感性评价系统和评价模型.最后介绍了生态系统对酸沉降敏感指数制图.关键词 酸沉降;敏感指数制图;空间分析;GIS.地理信息系统(GIS )是集计算机科学、地理学、测绘学、遥感学、统计学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科[1,2].早期的地理信息系统由计算机地图制图发展而来,缺少用于地理分析和地理建模的功能.随着计算机技术、地图学、遥感技术、空间分析技术的发展,GIS 技术逐渐成熟,具有了综合分析空间数据和进行空间建模的能力,为自然环境、社会经济等方面提供管理决策的依据.进入九十年代以来,地理信息系统又出现了新的发展特征:空间数据库日益普及,应用领域越来越广泛;GIS 向着开放性和多媒体方向发展;GIS 的地理查询、空间分析功能越来越强,决策工具进一步成熟.本文介绍应用地理信息系统进行的生态系统对酸沉降敏感性分析,把各种环境因子图输入计算机,形成环境要素空间数据库,由GIS 提供对各敏感因子的快速检索和查询.通过建立在GIS 中的敏感指数评价模型,决策者很快就能得到生态环境对酸沉降的敏感性等级,有助于提高预防酸沉降危害的规划水平和环保管理决策水平.1 敏感性评价范围本次评价的范围选在中国东部七省一市,即浙江、福建、江西、安徽、湖南、湖北、江苏和上海市.选择该区作为本次研究的区域有如下原因:11本区经济较发达,上海市作为长江流域的龙头,又是用煤大户,酸沉降频率比较高;21此区域基础信息丰富,各生态要素图容易获得.本次研究的敏感指数图成图比例尺要求为1¬600万.我们把各生态要素图的比例尺选为1¬400万,比最终图比例要大,这样做有利于提高结果图的精度.2 敏感性评价系统基岩类型、土壤母质、植被类型、水分盈余量4种生态因子用来进行生态系统对酸沉降敏感性评价.整个评价的过程如下:(1)数据收集.(2)地图数字化,建立原始数据层次.(3)根据各种因子对酸沉降敏感性重新分等定级,形成新的数据层次.(4)建立评价模型,得出综合敏感指数.(5)硬拷贝或绘图输出结果图,统计各级别面积.第18卷第2期1998年3月环 境 科 学 学 报ACTA SCIEN TIA E CIRCUMSTAN TIA E Vol.18,No.2Mar.,1998211 基础地图数据库的建立本研究的第一步是收集4种生态因子数据和图件,图件收集齐备之后,我们把这些图都统一到1¬400万比例尺的基础底图上.地图的数字化是在SUN 工作站上进行的,软件采用ESRI 公司的ARC/INFO 软件,操作系统采用的是SUN OS 4113系统环境.数字化的各要素图,经ARCEDIT 编辑修改错误后,用BU ILD 或CL EAN 产生拓扑关系,存入数据库中,形成生态系统因子对酸沉降敏感因子数据库.供随时查询和调用.212 临界负荷量生态系统对酸沉降的临界负荷量是指某一生态系统在其结构和功能被永久改变之前所能承受的最大酸沉降量.在达到临界负荷之前,酸沉降不会对生态系统的最敏感部分造成无可挽回的影响.不同的生态系统其临界负荷不相同.对某一特定的生态系统,其土壤、地表水、地下水的临界负荷量分别计算.三者中的最小者作为整个生态系统的临界负荷量.因为生态系统的临界负荷量很难确定,我们通常先进行生态系统对酸雨的环境敏感性评价.213 影响敏感性的环境因子研究和评价不同地区的生态环境效应,首先要考虑的是地质背景.不同的地质基岩类型,其风化速率快慢不一,风化产生的可溶性盐多少不一,对酸沉降的缓冲能力也就不一样.表1 各生态因子对酸沉降敏感性分级表 Table 1 Sensitivity grading of various ecological factorsto acid deposition 因子类型级别赋值基岩类型敏感1不敏感0土壤低缓冲能力1高缓冲能力0植被类型敏感2中等敏感1不敏感0水分盈余量潮湿2中等潮湿1干燥0土壤的缓冲能力对评价酸沉降的生态环境效应很重要,是评价的重要因子.土壤系统缓冲酸沉降能力的强弱取决于土壤系统中含有的可交换碱性阳离子的多少.若是土壤中有足够多的Ca 2+、Mg 2+、K +、Na +等碱性盐基离子供酸沉降输入的H +、H 3O +交换,土壤的缓冲能力就强,酸沉降的生态环境效应呈不敏感型.相反,若土壤中没有足够多的碱性阳离子,则土壤系统的缓冲酸沉降能力差,酸化快,酸沉降的生态环境效应呈敏感型.不同的植被类型对酸沉降的敏感性各不相同.根据前人的研究结果,针叶林受酸沉降的影响最大,阔叶林次之.水分盈余量为降雨量与蒸发量之差.水分盈余量越多,气候越潮湿,酸沉降的生态环境效应越明显[3—5].生态因子的酸沉降敏感性分级见表1.214 敏感性评价GIS 中用来进行生态系统对酸沉降敏感性评价的模型有两种:一种是简单线性评价模型,另一种是加权评价模型.在简单线性模型中,环境敏感指数为各因子敏感级值的简单相加;而在加权评价模型中,环境敏感指数为各因子敏感级值乘以权重后再相加.敏感指数E 值越大,该区域生态系统对酸沉降反应越敏感;反之,E 值越小,该区域生态系统对酸沉降反应越不敏感.加权评价模型首先要确定各生态因子的权重,基岩类型.土壤母质、植被类型、水分盈余量分别赋于110,114,018,018的权重.本次研究采用以上的权重值是参考了专家的意见,并根据经验而采纳的.权重究竟多大才871环 境 科 学 学 报18卷合适,首先要考虑各生态因子在酸沉降敏感性评价中的重要性.为了确定最适宜的权重,我们实验了多组数据.认为土壤的缓冲性对酸沉降的生态效应影响最大,所以赋以114的权重值,意在突出土壤缓冲性的生态意义.3 网格细化与空间分析311 网格单元细化空间数据库中的经编辑、CL EAN 后的各因子地图,先要进行地图栅格化,栅格化后地图才能为模型中的叠置分析所用.栅格化利用的是ARC/INFO 软件的地图栅格化功能来完成的,使用的命令是POL YGRID 和L IN EGRID.POL YGRID 用来把因子图的多边形栅格化,L IN EGID 用来栅格化行政区划界线的基础底图[6,7].以半度为一制图单元,研究区域共分成28份.为了地图叠置分析时统计的方便,再把每一份细分成10份,这样在南北方向上共有280行.研究区域经度跨度15°,以半度为一制图单元,共有30份,再把每一份细分成10份,这样在东西方向上共有300列.312 叠置分析和敏感指数分级制图在网格因子图上,对应地面上经度015度与纬度015度的一块地理单元,有10×10=100个小网格,小网格的要素类型都已通过栅格化得到.对于每一个制图单元,统计100个小网格各要素类型的数目.统计得到的个数即是该要素类型在该地理单元内所占面积百分比.这个百分比即是各因子对每一地理单元(015经度×015纬度)敏感级别的贡献率.下一步是进行叠置分析.叠置分析(Overlay )是把多个地图层面的数据以某种关系操作后,得出结果的分析方法.其中的操作即是前一节叙述过的评价模型.采用简单线性评价模型或采用加权模型经过叠置分析得到网格单元的值,其值在0—6之间,这个值又重新分成5级,5个级别赋以不同的颜色,或用同一种颜色不同深浅,就得到生态系统对酸沉降的敏感指数图,结果图见文献[6].4 结果与讨论地理信息系统(GIS )具有综合分析空间数据和进行空间建模的能力,使它成为进行规划管理和进行带有空间决策的辅助工具[8].GIS 管理的是空间信息,即有关地球表面地理实体的位置或分布等信息.生态环境的许多研究问题都与空间分布有关,故可以用GIS 来分析和研究.生态系统对酸沉降的相对敏感性就是这样一个例子.借助GIS 软件,可以存储、检索、管理和分析各种生态因子图,并可以随时修改与更新,使评价过程变得简便、容易.GIS 应用研究的一般过程为:确定问题、界定研究范围、获取数据、空间分析、结果显示.本次研究利用GIS 评价了生态系统对酸沉降的敏感性,但是选择的评价因子还不够全面,分级指标尚需进一步量化.参考文献1 李德仁1论地理信息学的形成所带来的机遇和挑战1地理信息世界,1994,2:1—52 黄杏元,汤 勤1地理信息系统概论1北京:高等教育出版社,19893 吴 刚等1酸雨对重庆南岸马尾松针叶林年生物量的影响及其经济损失的估算1环境科学学报,1994,14(4):461—4649712期何隆华等:地理信息系统与生态系统对酸沉降相对敏感性评价081环 境 科 学 学 报18卷4 杨志敏等1棉花对模拟酸沉降生物学效应的研究1农业环境保护,1995,14(1):5—85 曹良超等1酸雨的生态环境效应与土壤母质1农业环境保护,1994,13(4):179—1816 周修萍1我国东部七省生态系统对酸雨沉降的相对敏感性1农村生态环境,1996,12(1):1—57 ESRI.Understanding GIS,the ARC/INFO method,19938 Bossler J.Perspectives on the use of spatial information,Proceedings of the6th Canadian Conference on GIS,Ottawa,Canada, J une6—10,1994:155—161GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM AN D THE ESTIMATION OF ECOSYSTEM’S RE LATIVE SENSITIVIT Y TO ACID DEPOSI2 TIONHe Longhua, Y ang Hongwei(Nanjing Institute of G eography and Limnology,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008)Zhou X iuping(Nanjing Institute of Environment Science,Nanjing 210042)ABSTRACT As a kind of spatial analysis tool and spatial modeling tool,geographical information system shows to be a very useful thing in analyzing environmental problems.In this study,GIS technology is used in estimating ecosystem′s relative sensitivity to acid deposition.Four variable layers,i.e.,base rock,soil buffering capacity,vegetation type,and soil humidity,are used in the estimation.Five grades are separated in this research.The study also demonstrates the multi2layer spatial analysis method and sensitivity mapping in sensitivity analysis.GIS technique will help decision makers in the drafting of emission control measures.If a finer reso2 lution is used,more detailed sensitivity zones will be resulted which reflects the major environmental fea2 tures.K eyw ords acid depositon,spatial analysis,geographical information system.1996205204收到原稿1997201202收到修改稿。
土壤酸化及其防治
第三节 土壤酸化的危害
? 一、土壤酸化形势 ? 二、大气酸沉降与土壤酸化的复合效应 ? 三、 土壤酸化中的生态化学条件的恶化 ? 四、 土壤酸化对农业生产的影响
二、大气酸沉降与土壤酸化的复合效应
? 森林衰亡
? 土壤酸化使植物根圈土壤化学条件改变 ? 大气污染物对叶子的直接效应 ? 寄生虫活动加强 ? N、S营养的加强而产生的生态不平衡
第六章 土壤酸化及其防治
第六章 土壤酸化及其防治
? 第一节 相关概念 ? 第二节 土壤酸化过程 ? 第三节 土壤酸化的危害 ? 第四节 酸化土壤的控制与生态恢复
第一节 相关概念
? （一）土壤酸度 ? （二）土壤酸化
（一） 土壤酸度
? 土壤酸度：土壤中由H+和Al 3+的浓度而表现出的土壤酸性 程度。
二、酸沉降诱发的土壤酸化过程
? （一）大气酸沉降的含义 ? （二）大气酸沉降污染分布 ? （三）大气致酸污染物的来源 ? （四）酸沉降对土壤酸化的影响
（一）大气酸沉降的含义
? 大气酸沉降是指pH＜5.6的大气化学物质通过降水、扩散和重力作用 等过程降落到地面的现象或过程。
? 干沉降：通过气体扩散、大气气溶胶、飘尘等 固体物质降落的大气酸沉降。
? 活性酸度：土壤溶液中H+浓度的直接反映，其强度可用 pH值来表示。
? 潜在酸度：指吸附在土壤胶体表面的交换性致酸离子（H+ 和Al 3+）所决定的酸度。土壤潜性酸是活性酸的主要来源 和后备，它们始终处于动态平衡之中，是属于一个体系中 的两种酸。
（二） 土壤酸化
? 土壤酸化是土壤中盐基离子被淋失而氢离子增加、酸度增 高的过程。
? 在森林生态系统中，所有 S最终都会转化成硫 酸根离子形态。
酸雨的形成机制
酸雨的形成机理·危害及消除污染的对策摘要通过确定酸雨的涵义、特点，在分析工业化时期酸雨形成机制的基础上，介绍不同地区酸雨的控制目标。
指出酸雨对人类的生产和生活产生严重危害，提出不断完善环境法规建设，加强环保执法力度；调整能源结构，优化能源质量；加快二氧化硫治理技术研究，加速设备的国产化进程等治理酸雨的措施。
关键词酸雨；形成机理；危害；消除污染的对策目前我国酸雨呈蔓延之势正在不断扩大，酸雨区面积已占国土面积的 30%，已成为继欧洲、北美之后的世界第三大重酸雨区[1]。
酸雨是跨越国界的全球性灾害，素有“空中死神”之称，已被列为目前人类面临的主要环境问题（酸雨肆虐水危机土地荒漠化、臭氧层遭破坏、温室效应、水土流失、森林锐减、物种灭绝和有毒化学品污染）之中[2]。
我国经济正快速发展,特别是电力和钢铁工业的迅速发展，致使二氧化硫排放量增大，造成了日趋严重的大气污染。
因此,控制二氧化硫排放量以及酸雨的形成,已成为我国环境污染治理工作的中心内容[3]。
为此,笔者总结介绍酸雨的形成机制、危害，并提出相应的治理措施。
1 酸雨的涵义、形成机制、控制指标及特点。
1.1 涵义1872年，英国化学家史密斯在《空气和降雨:化学气候学的开端》一书中首次提出“酸雨”这一术语。
“酸雨”通常指在自然气候条件下，包括雨、雪、霜、雾和露等各种pH＜5.6的降水[4]。
1.2 形成机理随着工业的发展，特别是钢铁和电力的快速发展，导致自然降落的酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中无机酸中的硫酸和硝酸占很大比例。
该时期酸雨的形成是一种复杂的大气物理和化学过程。
工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的一氧化硫和二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“成云聚雨”，即水气吸附在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；在降水过程中，不断合并吸附其他含酸雨滴和含酸气体，形成体积较大的雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。
茶园土壤酸化研究现状和展望
茶园土壤酸化研究现状和展望杨向德1,2，石元值1，伊晓云1，马立锋1*（1.中国农业科学院茶叶研究所/农业部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江 杭州 310008；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081）摘要：酸性土壤是茶树生长所必须的条件之一，但并非土壤酸性越强，越适宜茶树生长，其最适宜pH 值为5.0～5.5，而当前茶园受到自身因素和人为因素的影响，茶园土壤酸化日趋严重。
本文回顾了近几十年来茶园土壤酸化现状；分析了茶园土壤酸化的主要原因；阐述了土壤酸化对茶树生长的危害；最后对酸化茶园和新建茶园给出了具体的改良措施。
通过分析总结，得出了化学肥料尤其是氮肥的施用是造成茶园土壤酸化最主要的原因；土壤酸化将导致土壤肥力下降和一些重金属元素含量的上升，影响茶叶的产量和品质；施有机物料是改良和控制土壤酸化的理想途径。
最后，作者就茶园土壤酸化的问题提出了今后的研究方向。
关键词：茶园土壤；酸化现状；酸化原因；酸化危害；改良措施中图分类号：S606 文献标识码：AResearch Progress and Prospects on Soil Acidification at Tea PlantationsYANG Xiang-de 1,2，SHI Yuan-zhi 1，YI Xiao-yun 1，MA Li-feng 1*（1. Tea Research Institute, Chinese Academy of Agriculture Sciences, Key Laboratory of Tea Biology and Resource Utilization ofTea, Ministry of Agriculture, Hangzhou, Zhejiang 310008, China;2. Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China ）Abstract: Acidic soil is one of the essential requirements for tea growth. Soil pH between 5.0 and 5.5 is considered ideal for the plantations, and an acidity beyond the optimum level can be detrimental for the plant development. Globally, increasing soil acidity due to changes in the environment and human activities threatens the agriculture. This paper reviews the current status on soil acidification at domestic as well overseas tea plantations in the past decades; analyses the main culprits that caused the phenomenon; expounds the adverse effects on the plant growth; and summarizes potential approaches for improvements. A conclusion was drawn from the studies in regard to the direct relationship between soil acidification and continual application of chemical fertilizers. Nitrogen fertilization was seen as the most critical factor in the acidity increase, which resulted in a decline on soil fertility and rise of heavy metal contents at tea plantations with a long term impact on the quality as well as quantity of the tea they produced. Hence, application of organic fertilizers was highly recommended in order to alleviate the undesirable effect brought about by the chemical fertilization and to control the soil acidification. Direction for future research is discussed as a conclusion of this review. Key words: tea plantation; soil; acidification; improvement measures————————————收稿日期：2015-08-11初稿；2015-09-23修改稿基金项目：公益性行业（农业）科研专项经费项目（201303012）；现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-23）；中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-2014-TRICAAS-0X ）；浙江省基金（LY13C150002）；中国农业科学院基本科研业务费预算增量项目（2013ZL023）。
生态监测的特点(精选5篇)
生态监测的特点（精选5篇）生态监测的特点范文第1篇【关键词】生态监测环境监测体系当前，随着人们对环境问题及其规律认得的不断深化，环境问题不再局限于排放污染物引起的健康问题，而且包括自然环境的保护、生态平衡和可持续进展的资源问题，除了常见的各类污染因子外，由于人类经济社会活动因素的影响，祸害性天气加添，森林植被锐减，水土流失严重，土壤沙漠化加剧，洪水泛滥，沙尘暴、泥石流频发、酸沉降等，使本已非常脆弱的生态环境更加恶化。
这促使人们重新端详环境问题的多而杂性，用新的思路和方法了解和解决环境问题。
因此，环境监测要从一般意义上的环境污染因子监测开始向生态监测过渡和拓宽，必需对环境生态的演化趋势、特点及存在的问题进行有效的动态监测，这也是环境监测体系进展和完善的必定趋势和要求。
1 生态监测的紧要性我省虽然生态环境质量名列全国前茅，但是生态环境仍较脆弱，恶化的趋势还没有得到有效遏制，其破坏的范围在扩大、程度在加剧、危害在加重，生态环境情形仍面临严峻形势。
表现在：江、河源头的生态环境恶化呈加速趋势，江河的径流量削减，湖库日趋萎缩；林地、矿产资源的乱砍滥伐、开发不当，致使植被遭到破坏，生态功能衰退，水土流失加剧，地质祸害时有发生，生物资源总量下降；近岸海疆污染严重，海洋渔业资源衰退，海岸侵蚀问题突出；畜禽养殖污染、生活污染日益严重。
工业污染――已经影响了海峡西岸经济区的建设，影响了经济社会的可持续进展和生态环境安全。
从环境监测进展历程来看，目前环境监测是单纯的理化指标和生物指标的监测，强调“局部剖析”，只对大气、水、土壤等中的化学毒物或有害物理因子进行测定，存在很大的局限性，而生态监测既不同于城市环境质量监测，也不同于工业污染源监测，其着眼于“整体综合”，对人类活动造成的生态破坏和影响进行测定。
侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题，具有反映人类活动对我们所处的生态环境的全貌、有机综合影响的优点。
环境保护以削减或避开生态系统的破坏为终极目标，生态质量是环境质量的核心，而环境监测是为环境保护供给科学的决策依据。
环境问题案例分析
黄河沿岸居民饮用水、农业灌溉用水短缺，农业、城市 用水出现危机。
五 黄河流域水资源的管理措施
全流域水资源统一管理，统一调度， 对引水量实行有效的监督和控制。
案例4 森林资源——长江上游天然林的保护
一、我国天然林保护的形势
形势：天然林大面积破坏，原始林向次生林演替， 林木生长稀疏，林相残破，已丧失了原有天然林物 种丰富、结构复杂、生物量高和自我维持能力强的 功能。从全国来看，天然林生态系统已支离破碎， 天然林保护形势严峻。
太阳
地球大气 地面
温室效应示意图
三、 温室气体
大气中能强烈吸收地面辐射产生温室效应的气 体，称为温室气体。
主要的温室气体有水汽（H2O）、二氧化碳 (CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、臭氧(O3)、 氟氯烃（CFCS）等。
水汽和二氧化碳贡献最大，而甲烷(CH4)、氟 氯烃（CFCS）等温室气体的温室效应强度大大高于 二氧化碳(CO2)。
(1) 吸收CO2放出O2的作用 (2)减尘滞尘作用 (3)吸收SO2作用 (4)杀菌作用 (5)减少噪音作用 (6)其它净化作用
2．调节气候，增加淡水资源的作用
森林在生存和发展的过程中能不断 地改变当地的气候条件，对光、温、水 等气候因子进行调节和分配，为自己创 造有利的生存环境，这种特殊的森林小 气候环境也是人类非常需要的。
①发达国家之间可买卖超额二氧化碳额度即难以完成的。
②以“净排放量”方法计算本国温室气体的排放量。即从 本国实际排放量中扣除本国森林与吸收的二氧化碳数量。
③可以采取绿色开发机制，促进发达国家与发展中国家共 同减排温室气体。（CDM）
④可以采用“集团方式”结账，例如，欧盟作为一个集团， 其中有的国家超排，只要欧盟总体完成减排任务即可。
酸雨(acidrain)按常规定义,指的是pH值小于5.6的各种形
酸雨(acid rain)按常规定义，指的是pH值小于5.6的各种形式的大气降水，或称为酸沉降，包括干沉降和湿沉降。
酸雨的产生与工业有着密切的关系。
19世纪中期，随着英国工业的急速发展，用煤量大幅增加，大气污染导致了建筑物四壁出现脱落现象。
英国化学家R.A.Smith在研究降雨的化学性质后于1872年在《空气和降雨：化学气候学的开端》中首次使用了“酸雨”(acid rain)这一术语。
继英国后，西欧许多发达国家，北美的美国，都相继出现了大面积的酸雨，酸雨问题也引起了科学家们的重视，对其开展了大量的研究，取得了很多成果。
我国开展酸雨酸雨研究的时间较国外要落后一段时间。
1974年，在北京开始了对酸雨的监测，其后陆续在其它城市也展开了监测研究，并在1989年开始建立全国的酸雨监测网。
随着我国经济的快速发展，许多地区都出现了酸雨现象，酸雨面积已占国土面积的40%，成为继欧洲和北美之后的第3大酸雨区。
国内对酸雨的研究已经取得了一定的成果，对我国酸雨特征的认识也比较全面：(1)我国酸雨呈现明显的区域性、季节性分布。
酸雨区主要分布在长江以南四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、广东等；(2)以长江为界，长江以北降水pH偏高，多呈中性或碱性，长江以南多酸性；(3)北方酸雨多发生在冬季，南方则为冬季和春季；(4)受地形，气象条件，以及工业化程度影响较大，是以城市为中心的多核心中心分布；(5)我国降水中的阳离子主要是Ca2+、NH4+、Mg2+、K+和Na+，阴离子为SO42-、Cl-和NO3-，致酸离子主要为SO42-和NO3-，我国降水中SO42-和NO3-比值是欧美国家的10倍左右，是典型的煤烟型和硫酸型酸雨，原因是含硫量高的煤的大量燃烧排放的SO2。
酸雨已经成为我国面临的最重要的环境问题之一。
酸雨影响水生生态系统营养盐的循环作用，降低有机物质的分解率，影响能量的循环，降低鱼类对饵料的利用率，在生理上发生不适而死亡，从而丧失鱼群的恢复能力。
森林生态学复习资料
森林生态学复习资料森林生态学研究的内容：个体生态：研究构成森林的各种林木与环境的生态关系；种群生态：研究森林生物种群的形成与变化规律；群落生态：研究群落的形成和变化与环境条件的关系；森林生态系统：研究系统中物质与能量的循环与转化。
生态学的的定义：是研究森林生物和森林环境之间相互关系的学科。
生态学的分类1 ）个体生态学(autecology)以生物个体为研究对象，研究它与自然环境之间的相互关系，探讨环境对生物个体的影响以及生物个体对环境产生的反应，其基本内容与生理生态一致。
2 ）种群生态学(population ecology)种群是指一定时间、一定地域内同种个体的组合。
种群生态学主要研究种群密度、出生率、死亡率、存在率和种群的增长规律及其调节。
3 ）群落生态学(community ecology)以生物群落为研究对象，主要研究群落与环境的相互关系，揭示群落中各种群间的关系，群落的自我调节的演替等。
(群落是指多种植物、动物、微生物种群聚集在一个特定的区域内，相互联系、相互依存而组成的一个整体。
)4 ）生态系统生态学(ecosystem ecology)以生态系统为研究对象，生态系统是指生物群落和生物环境间由于相互作用而形成的一种稳定的自然系统。
生态系统生态学主要研究系统内的物质循环和能量流动。
5）景观生态学(landscape ecology)景观生态学以多个生态系统构成的景观为研究对象，是研究景观的结构、功能和变化以及景观规划管理的科学。
它具有综合性。
森林生态学的研究内容和范围森林是以乔木和其他木本植物为主体的生物群落。
构成这个群落的成分除乔、灌木外，还包括其他植物、动物、微生物，以及其所居住的环境。
森林生态学是研究森林中乔木树种之间、乔木树种与其他生物之间，以及与其所处的外界环境之间相互关系的学科。
森林生态学研究的发展趋势1.研究层次上向宏观与微观两极发展2.研究手段的更新3.研究范围的扩展生态学前沿科学领域与热点问题(1）生物多样性的起源、维持和生态系统的稳定性机制（2）生态系统服务（3）生态健康与生态修复（4）全球变化（5）生态环境变迁与重大疫病和人群健康效应（6）转基因生物释放的生态效应（7）生态入侵森林可持续经营：通过现实和潜在森林生态系统的科学管理、合理经营，维持森林生态系统的健康和活力，维护生物多样性及其生态过程，以此来满足社会经济发展过程中，对森林产品及其环境服务功能的需求，保障和促进人口、资源、环境与社会经济的持续协调发展。
酸雨的形成、危害与防治PPT课件
物质。
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3、
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5
酸雨的形成：
自然现象导致酸雨：例如，火山喷发后会 产生含硫酸或盐酸的雨，雷电可以使雨水 中含硝酸等。
人类活动造成酸 （在我们烧的煤中，一般含有2％左右的硫元素） 雨：发电厂、钢 铁厂、冶炼厂家 家户户的小煤炉 燃烧矿物燃料； 汽车发动机；焚 烧垃圾等。
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4、酸雨的危害
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酸雨的危害
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酸雨的防治
（3）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。改 善烟气脱硫技术， 烟气脱氮技术，以 及同步脱硫脱硝技 术。
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酸雨已成为全球性的环境问题之一,酸雨首先在欧洲发 现,给环境和人类健康带来严重危害.欧洲国家日益认识到, 要有效控制酸雨问题必须进行国际合作。
1欧洲控制酸雨的国际合作削减硫排放议定书和稳定no排放议定书2北美酸雨计划清洁大气法案caa3亚洲酸雨及其减排rainsasia模型亚洲区域空气污染综合评估模型26通过使用rainsasia模型决策者可以掌握未来区域性经济发展和能源规划条件下的so2排放趋势和酸沉降分布不同的酸沉降程度对生态系统的环境影响以及社会经济部门和各行业采取so2减排技术措施的成本和效益等
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酸雨的影响及应对措施
王敏
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1、雨水的酸度
在正常情况下,由于大气中含有一 定的二氧化碳,降雨时二氧化碳溶解在 水中,形成酸性很弱的碳酸,因此正常的 雨水呈微酸性,pH值约为5.6~5.7。在 1982年6月的国际环境会议上,国际上第 一次统一将pH值小于5.6的降水(包括 雨、雪、霜、雾、雹、霰等)正式定为 酸雨。
环境化学-酸雨
6.酸雨的化学组成
酸雨现象是大气化学过程和大气物理过程的综合效应。酸雨中含有多种无机 酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。从污染 源排放出的SO2和NOx是形成酸雨的主要起始物，其形成过程为： SO2+[O]→SO3 SO3+H2O→H2SO3 NO+[O]→NO2 式中：[O]－各种氧化剂。 大气中的SO2和NOx经氧化后溶于水形成硫酸、硝酸和亚硝酸，这是造成降水 pH降低的主要因素。 SO3+H2O→H2SO4 H2SO3+[O]→H2SO4 2NO2+H2O→HNO2+HNO3
所以对于具体地区的酸雨研究，只能根据该地区降水的pH背景值来进行判断。
关于酸雨pH=5.6判别标准的争论： （1）在高清洁大气中，除CO2外还存在各种酸、碱性气态和气溶胶物 质，它们通过成云和降水冲刷进人雨水中，降水酸度是各物质综合作 用的结果，其pH值不一定是5.6。 （2 ）硝酸和硫酸并不都是来自人为源。生物过程产生的硫化氢、二 甲基硫，火山喷发的 SO2 、海盐中的 SO42- 等都可进入雨水。单由天然 硫化物的存在产生的pH值为4.5-5.6，平均值为5.0。
即[c（H+）]2=K1×[c（H2CO3）]= K1×KH×PCO2
=4.3×10-7×3.47×10-2×3.16×10-4=4.82×10-12 c（H+）=2.2×10-6，pH=-lg[c（H+）]=5.66
各组分在溶液中的浓度为：
[CO2·H2O]=KHpCO2
[HCO3-]=K1[CO2·H2O]/[H+ ] =K1KHpCO2/[H+ ]
酸雨与人体健康
人体耐酸能力高于耐碱能力，如经常用弱碱性洗衣粉洗衣服,不带 手套，手就会变得粗糙，皮革工人，经常接触碱液，也有类似情况； 但皮肤角质层遇酸就好一些。可是，眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分 敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎, 咳嗽不止,尚可诱发肺病,这是酸雨对人体健康的直接影响。另一方面， 农田土壤酸化，使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属,如汞、镉、 铅等,再溶出,继而为粮食，蔬菜吸收和富集,人类摄取后,中毒,得病。 这是酸雨对人体健康的间接影响。
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酸沉降对森林生态系统影响的研究现状及展望3刘菊秀(中国科学院华南植物研究所,广州510650)
摘 要 酸沉降影响下物质循环及其不平衡研究;酸沉降对土壤理化性质的影响;森林水化学方面的研究;酸沉降下重金属的活化研究;酸沉降对植物生长的影响研究;酸沉降和气候变化对森林的影响;模拟酸雨对土壤理化性质和植物生长的影响;酸沉降下土壤风化问题的研究;
运用模型对酸化问题的研究;森林土壤人为和自然的酸化;酸沉降临界负荷的研究;酸沉降和其它污染物对植物的联合影响;酸化土壤恢复研究等方面介绍了酸沉降对森林生态系统影响的研究现状,并阐明了今后研究的方向及应该注意的问题。
关键词 酸沉降,森林生态系统,影响,现状,展望中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2003)05-0113-05
Currentandfuturestudyabouteffectsofaciddepositiononforestecosystems.LIUJuxiu(South
ChinaInstituteofBotanyChineseAcademyofSciences,Gruangzhou510650,China).ChineseJournalofEcology,2003,22(5):113～117.Thispaperintroducedtheeffectofaciddepositiononforestecosystemsfromthefollowingaspects:theeffectsofaciddepositiononelementcyclingandnutrientimbalance;theeffectsofaciddepositiononthesoilphysicalandchemicalproperties;thestudyontheforestwaterchemistry;thestudyontheactivationofheavyelementsaffectedbyaciddeposition;thestudyontheplantgrowthaffectedbyaciddeposition;thejointeffectsofaciddepositionandclimateonforests;theeffectsofsimulatedacidrainonsoilphysicalandchemicalpropertiesandplantgrowth;thestudyonthesoilweathering;themodelingofproblemsbroughtbyaciddeposition;soilanthropicandnaturalacidificationintheforests;thestudyoncriticalchargeofaciddeposition;thejointeffectsofaciddepositionandotherpollutantsonplants;andthestudyontherestorationofacidsoil.Italsoclarifiedthefuturestudydi2rectionandtheproblemsthatattentionmustbepaidto.
Keywords aciddeposition,forestecosystem,effect,currentstudy,futurestudy.
3广东省环境保护局资助项目(2000209)。收稿日期:2002-08-29 改回日期:2002-11-07
1 引 言酸沉降包括干、湿沉降。湿沉降一般系指pH
值低于516的天然降雨以及酸雪、酸雾等。干沉降是指硫氧化物和氮氧化物以及包含硫、氮氧化物的颗粒随风而降。而现在很多情况下把酸雪酸雾和酸性粉尘降落物都统称为“酸雨”[3]。酸雨或酸沉降导致的环境酸化与危害是21世纪最大的环境问题之一。研究分析酸沉降的研究进展有助于了解研究现状,采取新的研究措施和新的酸沉降控制对策。
2 酸沉降简史早在18世纪中叶,人们就已经注意到煤烟引起的腐蚀和致病。1872年史密斯《大气和雨化学气象学的开端》一书问世,第一次使用了“酸雨”这个术语,并指出酸雨系燃烧产生,而且可以远距离输送[1]。20世纪50～60年代,北欧的瑞典和挪威南
部地区开始受到来自欧洲中部工业区酸性大气污染物的影响。60年代末,酸雨导致的湖水酸化已经十分明显,酸雨的区域性危害已明朗化。70～80年代,酸雨由北欧扩展到中欧。在地球西半球的北美,
也形成了大面积酸雨区,酸雨的世界性危害趋势已露端倪。80年代以来,在北美和欧洲以外的其它地区也时有酸雨的报道,特别是作为世界燃煤大国的中国,酸雨危害面积迅速扩大。日本、韩国、马来西亚、泰国等亚洲国家,巴西、委内瑞拉等南美洲国家,尼日利亚和象牙海岸等非洲国家都报告发生了酸雨。这表明酸雨已由欧美发达国家向亚非拉等发展中国家发展[22]。
3 酸沉降对森林生态系统影响的研究概况311 物质循环及其不平衡研究
生态学杂志ChineseJournalofEcology 2003,22
(5)
:113～117
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.酸沉降一方面导致土壤营养离子的流失,另一方面N沉降量的增加,植物可吸收N增加,相应导致对营养离子的需要量增加,这两方面相互作用的结果导致了森林营养不平衡问题的出现。而重金属的活化,导致植物体受到毒害。在欧洲和北美对森林生态系统营养平衡问题进行了20多年的研究。Makarovh等[24]认为俄罗斯西北部森林高N沉降,导致了K,Ca和Mg流失加快,营养不平衡。Hunt2ington等[14]对美国东南部森林生态系统Ca元素的生物地化循环总的平衡问题进行了研究,发现酸沉降影响下,相对于植物生长的需要,土壤交换性Ca的贮量很少。在根际区,通过土壤风化产生的交换性Ca不足以补充土壤淋失和植物吸收的交换性Ca。在这些地方Ca的流失将威胁森林生产力的维持。Janzen等[16]认为很多植物的营养问题比如Ca的缺乏与土壤溶液营养的内部比例问题有关,而不是绝对的浓度。Curtin等[7]认为一个简单的方法预测盐基离子的比例问题可以作为植物是否健康的诊断。Zysset等[44]在研究欧洲栗子树(Castaneasati2vaMill)对变化的Ca/Al比例时发现当栗子树生长的营养溶液里Al含量增加时,栗子树根和叶里的Al浓度增加,而Ca和Mg含量降低。Pichtel等[34]、Das等[9]、John等[19]和Michopoulos等[27]的研究则发现在酸沉降影响下重金属活化严重,限制了森林生态系统的发展。森林物质元素的平衡问题关系到森林的存亡问题。研究森林物质迁移分布规律对森林可持续发展具有重要意义。312 对土壤理化性质的影响酸沉降对土壤理化性质的影响表现在土壤pH值的降低,盐基离子的流失和重金属的活化等。Koptsik等[21]的研究表明,在酸沉降影响下pH值、BS(盐基饱和度)和盐基离子含量下降,而交换性酸和Al含量则增加,尤其在0和E层表现明显。Matzner等[26]认为,目前大气沉降量的改变对森林土壤的影响是:土壤Al的释放,原先吸附的SO42-的释放,N在土壤有机质的积累,根可吸收N的增加和Ca2+在土壤溶液中的减少。Carnol等[6]则认为对酸沉降敏感的土壤为低BS,Ca和Al对pH缓冲能力不强的土壤。313 土壤Al化学与Al毒研究在酸沉降影响下,Al被活化,对植物根生长产生严重影响。各国科学家对Al化学和Al毒研究进行了详细的研究。Noble[31]的研究认为,当考虑Ca2Al平衡对根生长的影响时,不应只考虑自由Ca2+和Al3+,还要考虑其他形态的铝离子,例如:其他单体铝:AlOH2+、Al(OH)2+和AlSO
4
+,因为他们同样具
有毒性。Parker等[32]则证明聚合Al
13:AlO4Al12
(OH)24(H2O)12
7+为最毒的Al的种类。Maaike[23]
认为Al对Al敏感的植物树种影响很大,表现在增加溶液Al的含量,根生长减慢,叶变枯黄,植物体Mg和P含量降少。Hirano等[12]认为土壤里高含
量的Al对根结构和形态产生不利影响。314 森林水化学方面的研究一般来说,大气降水反应了当地酸沉降湿沉降情况,受空气污染的严重情况。而穿透雨和树干径流则反应了森林林冠和树干对湿沉降缓冲能力(表现在降水中pH值的升高与降低),与大气降水的反应情况(离子的释放与吸收),凋落物和表层土壤对酸沉降都有一定的缓冲作用,地表水pH值升高,但也会导致营养离子的流失和重金属的活化。Skri2van等[39]对森林水化学的研究发现,相对于大气降
水,在穿透雨中重金属元素累积,Mn,Zn,Cu和Cd
的累积倍数分别为45,5,2和2倍。通过对森林水化学的研究也可以揭示大气污染情况的变化,森林生态系统的健康状况。Niklinska等[30]对森林水化学的研究表明,由于H+和重金属的积累,将会对森林生态系统产生严重影响。315 重金属的活化研究在酸沉降影响下土壤一方面流失大量营养离子,另一方面重金属元素Hg,Pb,Cd,Cr,Mn,Zn
和Cu被活化,在土壤溶液的含量大大增加,对植物根系产生很大影响。Pichtel等[34]的研究发现,在波兰表面土壤上,重金属含量比1976年增加。Mats
等[25]对Hg,Pb,Cd,Zn和Cu的积累迁移分布情况进行了监测,发现各元素的流动性都有一定程度增加。John等[19]的研究则表明,重金属污染对大量元素的植物可利用性和森林土壤酸化参数有一定影响。Das等[9]和Michopoulos[27]分别对Cd生理、生态和生物化学方面的植物影响研究和Pb在森林土壤的迁移活化进行了研究。316 对植物生长的影响研究酸沉降对植物生长的危害有直接和间接两个方面。直接危害表现在使树叶的腊被、角质层和气孔受到伤害,营养元素淋失,光合作用及正常代谢受到干扰及破坏,引发植被死亡。间接危害表现在通过酸沉降对土壤和与其他污染物的联合作用而影响植
411 生态学杂志 第22卷 第5期
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