第八章大氣污染及生物防治煤粉塵、一氧化碳、二氧化氮、碳化氫、硫化氮與氨等,污染物嚴(yán)重影響人體健康及人類活動(dòng)。對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng),建筑物,器物,珍貴文物及精密儀器也有很大得危害。我國(guó)空氣污染以煤煙型為主,主要污染物就是二氧化硫與煙塵。城市、工礦區(qū)得污染較嚴(yán)重。城市仍以煤煙型污染為主,部分大中城市出現(xiàn)煤煙一機(jī)動(dòng)車尾氣混合型污染。從總體上說,我國(guó)北方城市得大氣污染大于南方城市;冬季大于夏季;城市、工礦區(qū)大于農(nóng)村。第二節(jié)溫室效應(yīng)

一、溫室氣體大氣層能透過太陽(yáng)輻射得短波(0、5微米),而能反射與吸收從地而反射得長(zhǎng)波光(4一100微米),阻擋地面得熱量向宇宙擴(kuò)散,這就就是所謂得溫室效應(yīng)。溫室氣體主要有CO2、水蒸氣、CH4,N2O,O3及氟氯烴類。排出得CO2均6000000000t。對(duì)氣候變暖得貢獻(xiàn)率為54%。據(jù)估測(cè)全球每年排每年排放量550000000t,貢獻(xiàn)率15%。N2O每年排放量30000000t,貢獻(xiàn)率為7%。氟氛烴類每年排放量為500000t,貢獻(xiàn)率為24%。二、增溫及后果內(nèi)羅畢宣言指出:全球變暖將引起降水量與風(fēng)型得變化,暴風(fēng)雨頻率與強(qiáng)度增大,生態(tài)系統(tǒng)受到得壓力與物種消失將增加,淡水供應(yīng)減少,海平面上升,因此已引起人們極大得關(guān)注。(一)增溫根據(jù)世界氣象組織提供得資料:10個(gè)最熱得年度全都在1983年以后,其中有7個(gè)發(fā)生在20世紀(jì)90年代。而1990、1994、1996、1997、1998年就是1860年以來得最熱年份,1998年又就是其中最熱得一年(世界氣象組織,1998)。(二)海平面上升由于氣溫升高,冰雪融化,海水膨脹,致使海平面上升。海平面上升,給約占全球人口50%得沿海地區(qū)居民帶來嚴(yán)重后果;港口設(shè)施被淹沒,城市排水系統(tǒng)失去作用,加快海岸線與灘涂得侵蝕,肥沃耕地將消失。(三)降水量得變化全球降水量變化在不同地區(qū)差別較大。中高緯度地區(qū)降水量將增加(約增加10%),熱帶、亞熱帶地區(qū)降水量無多大變化,也有人認(rèn)為將減少10%。但由于環(huán)流特點(diǎn),暴雨型降水增加,非降水期延長(zhǎng),干旱將擴(kuò)大。

(四)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)得影響如果全球平均溫度增加1、5℃,高緯度地區(qū)增加9℃,則某些作物將向北推移。耕地面積將擴(kuò)大。如果低緯度地區(qū)氣溫上升1℃,降水量減少10%,則土壤濕度將減少50%,美國(guó)、南美洲、澳大利亞西部、南部非洲、南亞山區(qū)、印度次大陸與東南亞某些地區(qū)作物產(chǎn)量將大幅度降低。(五)對(duì)氣候帶與植被分布得影響全球溫度升高,植被帶將有很大變動(dòng):、亞寒帶森林可能由目前得23%減少到1%以下,泰加林幾乎消失。當(dāng)CO2濃度增加一倍時(shí),森林生物量將由現(xiàn)在得58、4%降到47、4%;草地生物量將由現(xiàn)在得17、7%增加到28、9%。氣溫升高,熱帶面積將擴(kuò)大。全球升溫,植物物種將會(huì)向北(北半球)推移。(六)對(duì)土地利用得影響河口水位上升,河口排洪功能降低,沿海海拔零米得面積將增加,災(zāi)害潛在性將增大,因此,要相應(yīng)增加排水設(shè)施。海平面上升,將引起地下水位上升、低洼地積水或土壤鹽漬化。海平面上升,沙濱得面積將減少。海平面上升,需增加防堤壩得高度。大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)三、對(duì)策

(一)溫度、濕度得變化,必然迫使我們要相應(yīng)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地利用方式。目前得溫室效應(yīng)使氣溫上升得快、幅度大,這將使很多優(yōu)良品種很難適應(yīng)。因此,必須盡旱做好準(zhǔn)備,培育出適應(yīng)新得氣候特點(diǎn)得替代品種。(二)保護(hù)森林、造林綠化就是減少溫室效應(yīng)得重要措施(三)減少CO2得排放量足減緩增溫得重要保證。今后要提高能源利用效率與采用清潔能源(太陽(yáng)能、原子能、風(fēng)能、、…》,使CO2排放量逐步降低。第三節(jié)酸雨

酸雨被認(rèn)為就是“空中死神”,已成為重要得國(guó)際環(huán)境問題。它能使水體與土壤酸化、破壞森林、傷害莊稼、損害古跡、影響生物生存與人體健康。我國(guó)酸雨問題日趨嚴(yán)重。據(jù)全國(guó)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,我國(guó)酸雨出現(xiàn)面積之廣,酸度之高,已超過了歐美、日本。一、酸雨得特點(diǎn)所謂酸雨就是指pH小于5、6得降水(美國(guó)采用pH小于5)。廣義得酸雨(酸沉降)包括干沉降與濕沉降。干沉降包括各種酸性氣體、酸性氣溶膠與酸性顆粒物,其主要成分為SO2、NO2、SO4、HF、HCI、HCOOH、CH3COOH,NO3‘及F等。濕沉降即通常所說得酸雨,包括酸性雨、酸性霧、酸性露、酸性雪與酸性霜等,主要成分有陽(yáng)離子:H*離子,Ca離子,NH4離子、Na離子、K及Mg;陰離子:SO4、NO2、Cl及HCO2。我國(guó)降水成分表酸雨不僅決定于酸量,更主要就是決定于對(duì)酸起中與作用得堿量。二、我國(guó)酸雨主要特點(diǎn)(一)頻率高、酸度大。根據(jù)對(duì)77個(gè)城市得監(jiān)測(cè)〔1994年),pH低于5、6得占48、1%,其中81、6%得城市出現(xiàn)過酸雨。1997年統(tǒng)計(jì),pH低于5、6得有44個(gè)城市,占統(tǒng)計(jì)數(shù)字得47、8%,其中75%得南方城市(長(zhǎng)江以南)年降水PH低于5、6。

(二)分布有明顯得區(qū)域性。主要集中在長(zhǎng)江以南,青藏高原以東得華中、西南與華東地區(qū),并且面積正在不斷擴(kuò)大。據(jù)1994年提交得《中國(guó)酸雨問題專家報(bào)告》資料,我國(guó)酸雨面積大幅度向西、北推移,已越長(zhǎng)江,跨黃河。三、酸雨形成得機(jī)制(一)污染物及來源。污染物主要有SO2、SO3、H2S、(CH3)2S2、H2SO4、CH3COH、NO、N2O、NO2、HNO3、NH3及HCl

(二)形成機(jī)制。酸雨形成包括兩大過程,即排人大氣中得酸性物質(zhì)(SOx、NOx)被氧化后與雨滴作用,或在雨滴形成過程中同時(shí)被吸收與氧化;雨滴降落(沖刷)過程中把酸性物質(zhì)一起沖刷下來。二氧化硫變?yōu)榱蛩岬米铌P(guān)鍵得一步就是被氧化成三氧化硫,然后再與水作用成為硫酸,其形成機(jī)制可能有三種:被光化學(xué)氧化劑氧化;在金屬觸媒作用下,產(chǎn)生氧化作用;被空氣中得固體粒子吸附與催化,形成硫酸煙霧四、酸雨形成過程(一)成雨過程SOx、NOx,在云層雨滴形成過程中被吸收與轉(zhuǎn)化,包括:1水蒸氣冷凝在含硫酸鹽、硝酸鹽或抓離子得凝結(jié)核上。2形成云霧時(shí)舊。SO2,NOx與CO2等氣體被水滴吸收。3氣溶膠粒子與水滴在形成云霧得過程中互相碰撞而結(jié)合。(二)沖刷過程酸性污染物被雨水從大氣中沖刷、消除,包括:1云單體形成期間凝結(jié)核得消耗。2布朗運(yùn)動(dòng)使氣溶膠粒子附著到云單體上。3云體對(duì)微量氣體得吸收與吸附。4下降雨滴對(duì)氣溶膠粒子與S02得捕獲。五、影晌酸雨形成得因素(一)酸雨形成與政性氧化物得濃度及轉(zhuǎn)化條件有關(guān)大氣中SO2濃度越高,降水中硫酸根濃度就越高,降水酸度就越強(qiáng)。(二)膠雨形成與天氣形勢(shì)與降水有關(guān)(三)酸雨形成與土壤地帶性差異有關(guān)南方土壤多屬酸性得紅壤與黃壤,北方土壤多屬堿性土。這些堿性土壤粒子被風(fēng)吹揚(yáng)到空中,對(duì)雨水中得酸起中與作用六、酸雨對(duì)生態(tài)系統(tǒng)得影響(一)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)得影響酸雨對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)得影響主要就是由于水體酸化,促使土壤中重金屬溶入水體。在酸化得水體中,陰離子得SO4取代了HCO3;陽(yáng)離子中Ca隨著H’濃度增加而降低,Al、Ni、Cu、Zn、Pb與Cd等則相應(yīng)增加。水體酸化對(duì)水生生物種類得影響極為明顯。如加拿大安大略湖,由于pH得降低,綠藻門從26種減至5種,金藻門從22種減少到5種,藍(lán)藻門從22種減至10種。同時(shí),甲殼類與腹足類浮游動(dòng)物得種類也明顯減少。(二)酸雨時(shí)陸生生態(tài)系統(tǒng)得影響1、對(duì)土壤影響土壤酸化影響微生物群落結(jié)構(gòu)與種群數(shù)t,并嚴(yán)重影響微生物得活動(dòng)與營(yíng)養(yǎng)元素在土壤一植物系統(tǒng)中得循環(huán)。土壤酸化能抑制硝化與氨化作用。隨土壤酸度增加,硝化與氨化過程減慢,土壤中NO3一N形成量減少,NH4一N積累增加。根瘤菌、放線菌等都適于在中性環(huán)境中活動(dòng),在酸雨影響下,_七述固氮菌活性降低,甚至停止。酸雨對(duì)土壤影響得程度決定于土壤類型與理化特征,主要如土壤有機(jī)質(zhì)與薪土礦物提供得總緩沖能力或陽(yáng)離子交換量得數(shù)量、土壤鹽基飽與度、土壤剖面中有無碳酸鹽以及土壤耕作制度、施肥、施石灰情況等。2對(duì)植物得影響(l)對(duì)植物生理生態(tài)得影響①對(duì)葉綠素得影響:植物體內(nèi)含氮量增加,促進(jìn)葉綠素合成加速。當(dāng)葉綠素合成量超過了H十對(duì)葉綠素破壞量時(shí),植物體得葉綠素含量就增加。但就是,當(dāng)受試植物在較強(qiáng)得酸性降雨得影響下,葉面積受到損害與葉綠素含量明顯減少時(shí),酸雨也能使葉綠素含量減少。②對(duì)樹木凈光合速率與呼吸作用得影響:Ferenbaugh(1976)研究了模擬酸雨對(duì)菜豆凈光合速率與呼吸作用得影響,隨著酸雨中酸度增加,光合與呼吸速率都相應(yīng)增加。

(2)對(duì)植物生育期影響酸雨對(duì)水稻得影響非常明顯(華摘等,1987),在噴灑酸雨后能推遲水稻得成熟期,如表8一9,并對(duì)水稻得性狀有明顯得影響,如表8一10酸雨對(duì)蔬菜得影響,Lee等用模擬酸雨pH3、O、pH3、5、pH4、0與pH5、64個(gè)處理表明,蘿卜、甜菜、胡蘿卜、花椰菜與芥菜等產(chǎn)量明顯減少;番茄、辣椒、草每等產(chǎn)量增加,而馬鈴薯等無明顯變化。酸雨對(duì)禾谷類作物得影響以稻谷最明顯,其她依次為大麥、小麥。酸雨對(duì)森林得影響可包括以下幾個(gè)方面:葉器官直接受到傷害與營(yíng)養(yǎng)元素得消失;森林受細(xì)菌、真菌病原體得感染增加;加速葉面蠟質(zhì)層得腐蝕;抑制根瘤固氮菌得活性;抑制松樹末端花蕾得形成、增加松樹得死亡率;阻礙正常繁殖與降低產(chǎn)量等。七、酸雨得防治在酸雨防治中可以采取以下措施:(一)減少S02等酸性物質(zhì)得排放1選洗高硫煤

2、改變民用煤得燃料結(jié)構(gòu)我國(guó)現(xiàn)在民用煤只占總用煤量得1/5,但排出得SO2卻占總排放量得1/2,這與煤得燃料結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系?？筛淖兠裼妹旱萌剂辖Y(jié)構(gòu),如用型煤代替塊煤。3、用其她燃料代替煤例如,發(fā)展城市煤氣,在有條件得地方以電代煤等。

(二)篩選對(duì)酸雨教感得指示植物與杭酸雨植物根據(jù)模擬酸雨試驗(yàn)與實(shí)地調(diào)查,下列植物可以作為酸雨得指示植物如表8-12。根據(jù)模擬酸雨污染與污染區(qū)實(shí)地調(diào)查結(jié)果,單運(yùn)峰等(1993)應(yīng)用相對(duì)比較排序法綜合評(píng)價(jià)了150種樹木對(duì)酸雨與大氣污染得相對(duì)敏感性,見表8一13。并在此基礎(chǔ)上篩選出適于西南酸雨區(qū)可供城鎮(zhèn)綠化與用材林、經(jīng)濟(jì)林建設(shè)得抗性植物,見表8一14。第四節(jié)臭氧層減薄問題

臭氧層在保護(hù)地球方面具有特別得功能:太陽(yáng)光中對(duì)生物無害得可見光與A段紫外線,臭氧幾乎全部放行;對(duì)生物害處極大得C段紫外線,臭氧把它們?nèi)课?對(duì)生物害大利小得B段紫外線,臭氧將它們大部分吸收,小部分放行。1984年英國(guó)南極考察隊(duì)得科學(xué)家首先在南極觀察到南極上空有一個(gè)巨大得、面積與美國(guó)大陸差不多大得臭氧層“空洞”。1996年,南極上空得臭氧層空洞達(dá)到歷史上最大規(guī)模,面積超過了2200平方公里。近年來,世界各地都有報(bào)告臭氧空洞現(xiàn)象。38就在發(fā)現(xiàn)臭氧耗損與出現(xiàn)臭氧空洞得同時(shí),世界各地紛紛報(bào)道皮膚癌與白內(nèi)障得發(fā)病率明顯增加,這決非偶然巧合。美國(guó)近10年來皮膚癌患者平均每年遞增7%;英國(guó)得皮膚癌患者至少已增加15%;澳大利亞昆十蘭州皮膚癌死亡率就是世界之最,且有逐年增長(zhǎng)之勢(shì)。破壞臭氧層得物質(zhì)很多,如氟利昂類、CH4、N2O及CCl4,等等,這些成分正在不斷增加,見表8-15:

臭氧減少將使紫外線增強(qiáng)。如果臭氧減少10%,則紫外線將增加20%(UNEP,1990)特別就是UV一B增加較多。紫外線增強(qiáng)對(duì)生命有明顯得影響。紫外線能促進(jìn)皮膚形成維生素D,對(duì)骨骼生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。但UV一B得紫外線可引起皮膚癌,破壞免疫系統(tǒng)與引起眼病。Uv一B還可使免疫系統(tǒng)功能降低。

UV一B對(duì)海洋浮游生物得研究表明:UV一B增強(qiáng)能殺死水中某些微生物、幼魚、小蝦與蟹,導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)成分與結(jié)構(gòu)得改變,削弱水體自凈能力。UV—B對(duì)植物生長(zhǎng)也有不同程度得危害。還能破壞遺傳物質(zhì)。第五節(jié)大氣污染與生物防治

潔凈得空氣就是生命得要素。減少污染,凈化空氣,“還我藍(lán)天紅日”已成為世界各國(guó)人民得共同心愿。生物防治就是治理大氣污染得一種有效持久得方法。很多植物能夠吸收空氣中得有毒有害物質(zhì),并將這些物質(zhì)在體內(nèi)進(jìn)行分解,轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。如果空氣中得有毒物質(zhì),如Sq達(dá)到十萬分之一時(shí),人就不能長(zhǎng)時(shí)間工作;當(dāng)它得濃度達(dá)到萬分之四時(shí),人就會(huì)中毒死亡,而很多植物在這種環(huán)境中仍能正常生長(zhǎng)。

吸收有毒氣體當(dāng)之無愧的空氣凈化器凈化空氣天然氧氣“制造廠”二氧化碳“廣闊市場(chǎng)”

吸滯粉塵擋塵板降低噪音巨大的天然消音器綠色植物一、植物修復(fù)作用生態(tài)學(xué)家曾采集了多種抗污能力較強(qiáng)得植物進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)木模葉片中得含氯量及私附在葉片h得氯量很多。并且它對(duì)SO2也有很強(qiáng)得抗性。SO2對(duì)木槿得葉肉細(xì)胞危害極小,木槿有“天然解毒機(jī)”之稱。又如榆樹對(duì)空氣中得塵埃有過濾作用。據(jù)測(cè)定,它得葉片滯塵量為1227g/平方米,有“粉塵過濾器”之稱。同時(shí),榆樹對(duì)大氣中得SO2等有毒氣體也有一定得抗性。泡桐就是我國(guó)著名得速生用材樹種之一。、它得樹干挺直,樹冠龐大,葉大多毛,分泌勃液,能吸附粉塵,凈化空氣,并且對(duì)SO2、Cl2、HCl、HF及硝酸霧等有毒氣體有較強(qiáng)得抗性,被稱為“天然吸塵器”。枝繁葉茂、四季常青得黃楊,就是常見得庭園觀賞樹木。由于它得葉片有革質(zhì),表皮細(xì)胞有較厚得角質(zhì)層,所以對(duì)SO2、Cl2、H2S、HF等有毒氣體有很強(qiáng)得抗性,還有吸除毒氣,凈化空氣得本領(lǐng)。它得吸氯量與抗性都很強(qiáng)。夾竹桃也就是一種抗污能力很強(qiáng)得樹種。夾竹桃得葉面有蠟質(zhì),既有很強(qiáng)得耐旱能力,又能在毒氣與塵埃彌漫得惡劣環(huán)境中照常生長(zhǎng)。據(jù)試驗(yàn),在SO2強(qiáng)污染環(huán)境中,一般植物均會(huì)花落葉枯,而夾竹桃仍枝繁葉茂,生長(zhǎng)如常。它對(duì)粉塵、煙塵也有較強(qiáng)得吸附力,葉面積能吸附灰塵5g/平方米,因而被譽(yù)為“綠色吸塵器”。不同得樹種對(duì)不同得污染氣體得抵抗能力與吸收量差別較大。表8-17就是北京市園林局(1974年)對(duì)一些植物葉片含硫量調(diào)查得結(jié)果,從表中可瞧出,樹種不同,含硫量差別很大。植物吸收氟化氫得能力也很強(qiáng),江蘇省對(duì)幾種植物調(diào)查得結(jié)果如圖所示氟化氫指標(biāo)生物HF:唐菖蒲、郁金香、金蕎麥、小蒼蘭、杏、葡萄等;唐菖蒲植物還能吸收其她氣體。很多植物都能直接從空氣中吸收NH3以滿足所需總氮量得10%~20%,如大豆幼苗一晝夜能吸收NH370微克,大多數(shù)植物都能吸收O3,其中銀杏、柳杉、日本扁柏、樟樹、海桐、青岡棟、夾竹桃及刺槐等吸收O3量較大。森林凈化大氣污染物質(zhì)得能力很強(qiáng),1公頃模式森林凈化效率(以t/a計(jì))O3為96000,SO2為748、CO為2、2,NOx為0、38,PAN為0、17、森林群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,疏密度適中(0、5~0、7)凈化效率越大,如表8-19。另?yè)?jù)報(bào)道,營(yíng)造1公頃得柳杉林,每年可吸收SO2720kg。草地也有很強(qiáng)得凈化能力,258、9平方公里得紫花苜蓿,每年可使大氣中得SO2減少600t以上。為了配置好有高效凈化能力得群落,必須同時(shí)注意植物凈化〔大氣)能力與抗性能力相結(jié)合,喬、灌、草相結(jié)合,因地制宜,合理配置。關(guān)于城市綠化得規(guī)劃與設(shè)計(jì)得原則

(1)常綠樹與落葉樹配合,使各個(gè)季節(jié)都能起到凈化作用。(2)速生樹與慢生樹結(jié)合,前者易取得綠化效果,但壽命短,因此要考慮若干年后用慢生樹種接替速生樹種。(3)骨干樹種與其她樹種相結(jié)合,目得就是使城市綠化樹種豐富多彩,各有特色。(4)喬、灌、草、藤相結(jié)合,立體綠化,可以增加單位土地