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【摘要】酸雨对森林的危害已经成为全球性的重要问题之一。本文综述了国内酸雨的研究历史,从酸雨对森林植被的影响方面论述了酸雨对森林生态系统的影响的研究现状。并阐明了目前的解决和防治酸雨的方案,今后研究的方向及应该注意的问题。
【关键词】酸雨 森林 植被 影响
【中图分类号】X517 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)03(a)-0167-01
1 前言
酸雨是当代世界面临的重大环境问题之一,其形成机制复杂,不仅使排放污染物的国家的湖泊、河流酸化,而且也可以随风飘移到几百公里甚至几千公里之外,成为“超越国界的污染”,使其邻国遭殃。因此,近几十年来,联合国环境规划署、世界气象组织与粮食组织等国际机构与许多国家都在大声疾呼,全世界都要防止酸雨的蔓延,提出对策,采取有效措施,做出切实安排,以便防止酸雨的危害进一步扩大。
在1982年6月的国际环境会议上,将被大气中存在的酸性气体污染pH值小于5.6的降水正式定为“酸雨”。降水的酸度来源于大气降水对大气中的二氧化碳和其他酸性物质的吸收。形成降水的不正常酸性的物质主要是:含硫化合物,含氮化合物,HCl和氯化物等等。通常形成酸雨的物质是二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX),它们造成的酸雨占酸雨中总酸量的绝大部分。
2 我国森林酸化情况简介
我国的酸雨主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。自20世纪80年代以来,重庆南山1800hm2的马尾松已死亡46%,峨眉山金顶冷杉死亡率达40%,四川奉节县茅草坝林场6000hm2华山松已死亡96%,柳州市区和郊区的一些林木也出现了较严重的衰退症状。已初步证实这些衰退现象与酸雨有关。现在大多数专家认为,森林的生态价值远远超过它的经济价值,酸雨对森林危害造成的经济损失是极其巨大的。
3 酸雨对森林群落的影响
3.1 酸性物质通过气孔或角质层进行扩散后使植物细胞中毒
酸性物质通过气孔或角质层的扩散,可能使得在叶片、花、嫩枝上出现深度坏死或衰老的斑点。根据姜文华等对重庆南山森林生态系统植被的影响研究,在酸雨的影响下,杉树、柳杉的针叶叶色明显褪绿变淡,叶尖和沿气孔线出现褐色坏死斑。南山杉木和柳杉叶样中的S含量的均值相对较高,可能是酸沉降中的部分SO2进入叶气孔后,遇水生成亚硫酸,破坏了叶片的正常生理机能并破坏叶肉组织,使海绵细胞和栅栏细胞发生质壁分离,然后收缩或崩溃,叶绿素分解,从而在叶片外表现出伤斑,严重时会干枯或脱落。
3.2 干扰保卫细胞的正常功能
酸雨可能导致气孔控制失灵,因为酸雨会伤害保卫细胞,膨压作用受到阻碍。这时植物的气体交换程序受到干扰,酸性物质能长驱直入细胞内,毒害作用便发生了。林木的伤口最先出现在叶面毛茸与气孔附区,伤口会逐渐扩张下陷,留下更大的积水区,叶部的伤害也因而加剧。
3.3 酸雨对叶绿素含量的影响
酸雨对树木叶片直接伤害的典型症状是叶色褪绿变淡,叶面有黄褐色伤斑;伤害严重的会造成叶片枯萎而提前脱落。有研究表明,在pH值3.5—4.0间的酸雨影响下,无论是叶绿素a、叶绿素b的含量,还是叶绿素总量均比对照减少10%以上;随着酸雨的pH值变小,叶绿素含量降低得更多。从叶绿素组成看,叶绿素a、叶绿素b的含量的变化特征与叶绿素总量的变化趋势大体一致。除个别例外,叶绿素a、叶绿素b的比值在各个处理中的变化不大。这说明,酸雨对叶绿素a或叶绿素b含量的影响没有显著差异。
3.4 酸雨对叶器官物质的淋洗作用
对角质层和表皮细胞的损伤,可能加速叶、嫩枝、分枝和茎的无机元素和有机物质的淋洗。酸雨从植物叶片中淋洗的无机化合物包括重要的大量元素和微量元素。大量的有机化合物,包括糖、有机酸、维生素和酚类化合物等,也可以被淋洗。叶片的成熟度增加,对酸雨淋洗的敏感性增强,衰老的叶片对酸雨淋洗最敏感。健康植物的叶片比被伤害的、微生物感染的、害虫侵害的和其它胁迫因子影响的叶片具有较强的抵抗性。
3.5 酸雨对细胞质膜透性的影响
细胞膜透性对酸雨的反应敏感,在植物未出现可见伤害症状时,细胞膜透性已经发生改变。由于细胞离子析出,虽然未造成可见伤害,带已对植物产生隐性伤害,影响植物的正常生长发育。
植物叶片细胞膜透性的增加是因为酸雨促进了膜脂过氧化的加剧。研究表明在酸雨胁迫下,膜透性与膜脂过氧化产物丙二醛(MDA) 含量呈显著正相关。逆境胁迫对植物影响机理一方面在于其使植物自由基代谢平衡失调,自由基大量积累。过剩自由基攻击膜系统造成生物膜损伤。
3.6 酸雨对根系的影响
在酸雨对植物根茎叶的生长影响中,许多研究表明,尽管一定强度的酸雨对植物叶造成急性伤害。由于植物具有一定的抗逆性,因此并不都造成植物叶生物量降低。只有在强酸雨胁迫下才引起叶生物量降低,其中根比茎叶受影响更严重。Raynal等报道,pH2.0酸雨使糖槭植株总重量减少主要来自于根重减少,而叶重未受显著影响。Lee等报道,漆树根系生长受到酸雨显著抑制,而地上部分未受显著影响。
4 酸雨的防治措施
在酸雨的监测和控制方面,采取如下行动:制订国家关于综合防治酸雨的战略和规划,确立酸雨控制政策;加强酸雨的监测,完善监测技术和监测网络;开展酸雨影响研究,开展酸雨的生态影响及其防治方法研究;与国际合作开展中国酸雨长期监测活动和合作研究活动;引进国外控制酸雨的方法和技术,提高中国酸雨防治水平;在实施现有国家《征收工业燃煤二氧化硫排污费试点方案》的基础上,逐步全面推行二氧化硫排污收费制度;在酸雨严重地区进行酸雨综合防治试点工作。
5 结语
近年来,由于各国对硫氧化物排放的限制,降雨的pH值有上升的趋势。然而欧洲和北美的研究表明,酸沉降对森林生态系统的影响的趋势却依然越来越严重。酸沉降对生态系统的影响仍然是环境问题研究的重点。研究酸沉降对森林生态系统的影响机理和森林生态系统对酸沉降的反馈机制,以及酸沉降影响后酸化问题的恢复仍是研究的核心问题。
在发展中国家随着交通运输业的发展, 氮氧化物对酸雨的贡献将越来越大。在以前的研究中,对硫氧化物的研究比较多,我们应该多研究酸沉降下N的物质循环化学转化问题,揭示物质循环分布途径和能量流动的循环机制,物质在整个生态系统的输入输出量,研究其对森林危害的真正机理。由于酸雨是一个十分复杂的物理化学过程,而其行为又受到其它多种生态因子和人类行为的影响,以后的研究应该不只局限于单个过程或单个因子的研究,而是对整个生态系统各个组分进行操纵性研究,进行多因子的综合分析。
参考文献
[1] 张光华.赵殿五.酸雨[M].中国环境科学出版社,1989:1-28,124-212.
[2] 酸雨向中国大面积飘来[J].生活环境报,99,26(5).
[3] 姜文华等.酸沉降对重庆南山森林生态系统土壤和植被的影响[J].环境科学研究,2002,15(6):8-11.
[4] 黄继山等.酸雨对树木微观伤害的研究.中国林业[J],2001(6):33.
[5] 高庆义.酸雨对植物细胞膜透性的影响[J].荷泽师专学报,1998,20(4):55-56.94.
[6] 齐泽民,王玄德,宋光煜.酸雨对植物影响的研究进展,世界科技研究与发展[J],2004,26(2):36-41.
[7] 中国二十一世纪议程[M].
【关键词】酸雨 森林 植被 影响
【中图分类号】X517 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2009)03(a)-0167-01
1 前言
酸雨是当代世界面临的重大环境问题之一,其形成机制复杂,不仅使排放污染物的国家的湖泊、河流酸化,而且也可以随风飘移到几百公里甚至几千公里之外,成为“超越国界的污染”,使其邻国遭殃。因此,近几十年来,联合国环境规划署、世界气象组织与粮食组织等国际机构与许多国家都在大声疾呼,全世界都要防止酸雨的蔓延,提出对策,采取有效措施,做出切实安排,以便防止酸雨的危害进一步扩大。
在1982年6月的国际环境会议上,将被大气中存在的酸性气体污染pH值小于5.6的降水正式定为“酸雨”。降水的酸度来源于大气降水对大气中的二氧化碳和其他酸性物质的吸收。形成降水的不正常酸性的物质主要是:含硫化合物,含氮化合物,HCl和氯化物等等。通常形成酸雨的物质是二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOX),它们造成的酸雨占酸雨中总酸量的绝大部分。
2 我国森林酸化情况简介
我国的酸雨主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。自20世纪80年代以来,重庆南山1800hm2的马尾松已死亡46%,峨眉山金顶冷杉死亡率达40%,四川奉节县茅草坝林场6000hm2华山松已死亡96%,柳州市区和郊区的一些林木也出现了较严重的衰退症状。已初步证实这些衰退现象与酸雨有关。现在大多数专家认为,森林的生态价值远远超过它的经济价值,酸雨对森林危害造成的经济损失是极其巨大的。
3 酸雨对森林群落的影响
3.1 酸性物质通过气孔或角质层进行扩散后使植物细胞中毒
酸性物质通过气孔或角质层的扩散,可能使得在叶片、花、嫩枝上出现深度坏死或衰老的斑点。根据姜文华等对重庆南山森林生态系统植被的影响研究,在酸雨的影响下,杉树、柳杉的针叶叶色明显褪绿变淡,叶尖和沿气孔线出现褐色坏死斑。南山杉木和柳杉叶样中的S含量的均值相对较高,可能是酸沉降中的部分SO2进入叶气孔后,遇水生成亚硫酸,破坏了叶片的正常生理机能并破坏叶肉组织,使海绵细胞和栅栏细胞发生质壁分离,然后收缩或崩溃,叶绿素分解,从而在叶片外表现出伤斑,严重时会干枯或脱落。
3.2 干扰保卫细胞的正常功能
酸雨可能导致气孔控制失灵,因为酸雨会伤害保卫细胞,膨压作用受到阻碍。这时植物的气体交换程序受到干扰,酸性物质能长驱直入细胞内,毒害作用便发生了。林木的伤口最先出现在叶面毛茸与气孔附区,伤口会逐渐扩张下陷,留下更大的积水区,叶部的伤害也因而加剧。
3.3 酸雨对叶绿素含量的影响
酸雨对树木叶片直接伤害的典型症状是叶色褪绿变淡,叶面有黄褐色伤斑;伤害严重的会造成叶片枯萎而提前脱落。有研究表明,在pH值3.5—4.0间的酸雨影响下,无论是叶绿素a、叶绿素b的含量,还是叶绿素总量均比对照减少10%以上;随着酸雨的pH值变小,叶绿素含量降低得更多。从叶绿素组成看,叶绿素a、叶绿素b的含量的变化特征与叶绿素总量的变化趋势大体一致。除个别例外,叶绿素a、叶绿素b的比值在各个处理中的变化不大。这说明,酸雨对叶绿素a或叶绿素b含量的影响没有显著差异。
3.4 酸雨对叶器官物质的淋洗作用
对角质层和表皮细胞的损伤,可能加速叶、嫩枝、分枝和茎的无机元素和有机物质的淋洗。酸雨从植物叶片中淋洗的无机化合物包括重要的大量元素和微量元素。大量的有机化合物,包括糖、有机酸、维生素和酚类化合物等,也可以被淋洗。叶片的成熟度增加,对酸雨淋洗的敏感性增强,衰老的叶片对酸雨淋洗最敏感。健康植物的叶片比被伤害的、微生物感染的、害虫侵害的和其它胁迫因子影响的叶片具有较强的抵抗性。
3.5 酸雨对细胞质膜透性的影响
细胞膜透性对酸雨的反应敏感,在植物未出现可见伤害症状时,细胞膜透性已经发生改变。由于细胞离子析出,虽然未造成可见伤害,带已对植物产生隐性伤害,影响植物的正常生长发育。
植物叶片细胞膜透性的增加是因为酸雨促进了膜脂过氧化的加剧。研究表明在酸雨胁迫下,膜透性与膜脂过氧化产物丙二醛(MDA) 含量呈显著正相关。逆境胁迫对植物影响机理一方面在于其使植物自由基代谢平衡失调,自由基大量积累。过剩自由基攻击膜系统造成生物膜损伤。
3.6 酸雨对根系的影响
在酸雨对植物根茎叶的生长影响中,许多研究表明,尽管一定强度的酸雨对植物叶造成急性伤害。由于植物具有一定的抗逆性,因此并不都造成植物叶生物量降低。只有在强酸雨胁迫下才引起叶生物量降低,其中根比茎叶受影响更严重。Raynal等报道,pH2.0酸雨使糖槭植株总重量减少主要来自于根重减少,而叶重未受显著影响。Lee等报道,漆树根系生长受到酸雨显著抑制,而地上部分未受显著影响。
4 酸雨的防治措施
在酸雨的监测和控制方面,采取如下行动:制订国家关于综合防治酸雨的战略和规划,确立酸雨控制政策;加强酸雨的监测,完善监测技术和监测网络;开展酸雨影响研究,开展酸雨的生态影响及其防治方法研究;与国际合作开展中国酸雨长期监测活动和合作研究活动;引进国外控制酸雨的方法和技术,提高中国酸雨防治水平;在实施现有国家《征收工业燃煤二氧化硫排污费试点方案》的基础上,逐步全面推行二氧化硫排污收费制度;在酸雨严重地区进行酸雨综合防治试点工作。
5 结语
近年来,由于各国对硫氧化物排放的限制,降雨的pH值有上升的趋势。然而欧洲和北美的研究表明,酸沉降对森林生态系统的影响的趋势却依然越来越严重。酸沉降对生态系统的影响仍然是环境问题研究的重点。研究酸沉降对森林生态系统的影响机理和森林生态系统对酸沉降的反馈机制,以及酸沉降影响后酸化问题的恢复仍是研究的核心问题。
在发展中国家随着交通运输业的发展, 氮氧化物对酸雨的贡献将越来越大。在以前的研究中,对硫氧化物的研究比较多,我们应该多研究酸沉降下N的物质循环化学转化问题,揭示物质循环分布途径和能量流动的循环机制,物质在整个生态系统的输入输出量,研究其对森林危害的真正机理。由于酸雨是一个十分复杂的物理化学过程,而其行为又受到其它多种生态因子和人类行为的影响,以后的研究应该不只局限于单个过程或单个因子的研究,而是对整个生态系统各个组分进行操纵性研究,进行多因子的综合分析。
参考文献
[1] 张光华.赵殿五.酸雨[M].中国环境科学出版社,1989:1-28,124-212.
[2] 酸雨向中国大面积飘来[J].生活环境报,99,26(5).
[3] 姜文华等.酸沉降对重庆南山森林生态系统土壤和植被的影响[J].环境科学研究,2002,15(6):8-11.
[4] 黄继山等.酸雨对树木微观伤害的研究.中国林业[J],2001(6):33.
[5] 高庆义.酸雨对植物细胞膜透性的影响[J].荷泽师专学报,1998,20(4):55-56.94.
[6] 齐泽民,王玄德,宋光煜.酸雨对植物影响的研究进展,世界科技研究与发展[J],2004,26(2):36-41.
[7] 中国二十一世纪议程[M].