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探析酸雨對農(nóng)作物的影響及防御措施
摘要 :主要介紹酸雨的概念及其形成因素,著重分析酸雨對改變土壤性質(zhì)和土壤中微生物的負面影響及對農(nóng)作物的直接危害,提出采取相應的預防措施,最大限度地減少酸雨對農(nóng)作物的危害。
關(guān)鍵詞: 酸雨;農(nóng)作物;危害;防御措施
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,人民生活水平的提高,人類改造自然活動的加劇,酸雨發(fā)生頻率呈上升趨勢。酸雨對公眾健康、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境及全球氣候變化帶來的負面影響越來越嚴重。由于目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)絕大部分還是露天工廠,酸雨對農(nóng)作物的危害尤為突出。
1 酸雨的概念與形成因素
1.1 概念
酸雨是指pH值小于5.60的大氣降水。大氣降水的形式包括雨、雪、冰雹、霧等。未被污染的降水是中性的,pH值在7.00左右;當大氣中SO2、CO2等有害物質(zhì)濃度增加,與大氣中水汽經(jīng)過化學物理變化,形成pH值小于5.60的雨叫酸雨;形成pH值小于5.60的雪叫酸雪;形成pH值小于5.60的霧叫酸霧。
1.2 形成因素
酸雨的成因既有人為的因素,也有大自然的影響。人為因素主要是工業(yè)生產(chǎn)、燃燒煤炭、石油及汽車尾氣和民用生活燃燒排放的硫和氮的氧化物;大自然因素主要是火山爆發(fā)等產(chǎn)生的物質(zhì),經(jīng)過云內(nèi)成雨過程,即水汽凝結(jié)在硫酸根、碳酸根等凝結(jié)核上,發(fā)生氧化反應,形成硫酸雨滴和碳酸雨滴;又經(jīng)過云下沖刷過程,即含酸雨滴在下降過程中不斷合并吸附、沖刷其他含酸雨滴和含酸氣體,形成較大雨滴,最后降落在地面上,形成酸雨。
1.2.1 酸性污染物的排放及轉(zhuǎn)換條件。一般來說,某地SO2污染越嚴重,降水中硫酸根離子濃度越高,導致pH值越低。
1.2.2 大氣中的氨。大氣中的氨(NH3)對酸雨形成是非常重要的。氨是大氣中唯一的常見氣態(tài)堿。由于它的水溶性,使它能與酸性氣溶膠或雨水中的酸反應,起中和作用而降低酸度。大氣中氨的來源主要是有機物的分解和農(nóng)田施用的氮肥的揮發(fā)。土壤中氨的揮發(fā)量隨著土壤pH值的上升而增大,而大氣水汽中酸度隨氨的增加而降低。
1.2.3 顆粒物酸度及其緩沖能力。大氣中的污染物除酸性氣體SO2和CO2外,還有一個重要成員——顆粒物。顆粒物的來源很復雜。主要有煤塵和風沙揚塵。后者在北方約占1/2,在南方約占1/3。顆粒物對酸雨的形成有2個方面的作用:一是所含的催化金屬促使SO2氧化成酸;二是對酸起中和作用。但如果顆粒物本身是酸性的,就不能起中和作用,而且還會成為酸的來源之一。目前我國大氣顆粒物濃度水平普遍很高,為國外的幾倍到十幾倍。
1.2.4 天氣形勢的影響。如果氣象條件和地形有利于污染物的擴散,則大氣中污染物濃度降低,酸雨就減弱,反之則加重(如逆溫現(xiàn)象)。
2 酸雨對農(nóng)作物的影響
酸雨對農(nóng)作物的危害,主要是通過對土壤性質(zhì)和土壤微生物的作用對作物產(chǎn)生間接影響和直接危害,影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。
2.1 加快土壤酸化
酸雨首先導致土壤酸化。我國北方土壤呈堿性,對酸雨有一定緩沖能力,但南方土壤多呈酸性,經(jīng)酸雨沖刷,就使酸化加。煌瑫r土壤中含有大量鋁的氫氧化物,土壤酸化后,可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風化而釋放大量鋁離子,形成植物可吸收形態(tài)的鋁化合物。植物長期過量吸收鋁會中毒,甚至死亡。酸雨也能加速土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)元素流失,改變土壤結(jié)構(gòu),導致土壤貧瘠化,影響植物正常發(fā)育。酸雨還能誘發(fā)作物病蟲害,使作物減產(chǎn)。
2.2 改變土壤微生物種群
酸雨可使土壤微生物種群變化,細菌個體生長變小,生長繁殖速度降低。如可使分解有機質(zhì)與蛋白質(zhì)的主要微生物類群芽孢桿菌及毛桿菌和有關(guān)真菌數(shù)量降低,影響營養(yǎng)元素的良性循環(huán),造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。特別是酸雨可降低土壤中氨化細菌和固氮細菌的數(shù)量,使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降,對農(nóng)作物生長大為不利。
2.3 直接危害農(nóng)作物,降低產(chǎn)量影響品質(zhì)
2.3.1 酸沉降對農(nóng)作物的急性傷害和慢性傷害。急性傷害通常指強酸雨或高濃度二氧化硫等污染物與農(nóng)作物接觸,其葉片在短時間(1~3d)內(nèi)出現(xiàn)細胞死亡,嚴重者出現(xiàn)枯葉、枯枝、枯梢和枯株。這種情況在實驗室和土法煉硫窯附近常見。慢性傷害,一般指弱酸雨或低濃度的二氧化硫污染物長期與農(nóng)作物接觸,其葉色失綠或色素變化,破壞作物細胞正常代謝活動,導致細胞死亡,其可見傷害癥狀為過早落葉等。一般酸雨地區(qū)或二氧化硫長期超標地區(qū),會發(fā)生這種現(xiàn)象,這也是農(nóng)作物大面積減產(chǎn)的原因。
2.3.2 不同作物受二氧化硫傷害的敏感性。不同農(nóng)作物受二氧化硫傷害的敏感性不同。科學家在實驗室內(nèi)用一定劑量的二氧化硫去熏不同農(nóng)作物。一段時間之后,不同農(nóng)作物傷害完全不同,可分為敏感性農(nóng)作物、中等敏感性農(nóng)作物和抗性農(nóng)作物等3類。敏感農(nóng)作物有大麥、棉花、大豆、菠菜、胡蘿卜和辣椒等;中等抗性農(nóng)作物為小麥、菜豆、花生、黃瓜、油菜和番茄等;抗性農(nóng)作物為水稻、玉米和馬鈴薯等。
2.3.3 對農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響?茖W家試驗后,估算我國南方7省大豆因酸雨受災面積約158.67萬公頃,減產(chǎn)約20萬噸,減產(chǎn)幅度約6%,每年經(jīng)濟損失約1 400萬元。稻、麥等禾本科作物葉面積小,蠟質(zhì)層厚,可濕性差,對酸雨敏感性弱,但強酸雨仍可導致葉面扭曲,生成褐黃或褐紅傷斑,造成減產(chǎn)。水稻生長期是翠綠色的,成熟期時是黃色的,1982年6月18日重慶下了一場pH值為3.9的強酸雨,某鄉(xiāng)逾666.67hm2水稻葉片迅速變成赤色,這場酸雨災害產(chǎn)量損失400t以上。大棚酸雨試驗也證明,強酸雨將導致葉面產(chǎn)生赤色傷斑。酸雨造成蔬菜葉面黃斑,生長不良,抗病能力減弱,產(chǎn)量下降。據(jù)有關(guān)資料報道,不同品種蔬菜對酸雨的敏感程度不同,在pH值為3.5的高酸性環(huán)境中,對酸敏感蔬菜番茄、芹菜、豇豆和黃瓜產(chǎn)量可下降20%;中等敏感性的生菜、四季豆和辣椒產(chǎn)量下降10%~20%;抗酸性較強的青椒、甘藍、小白菜、菠菜和胡蘿卜產(chǎn)量下降低于10%。
3 防御措施
減少酸雨主要是減少燒煤排放的二氧化硫和汽車排放的氮氧化物?梢圆扇〉拇胧┯幸韵路矫妫阂皇遣捎脽煔饷摿蜓b置;二是提高煤炭燃燒的利用率;三是用煤氣或天然氣代替燒煤;四是節(jié)約用電(因為大部分電廠是燃煤發(fā)電);五是大力發(fā)展公共交通(減少車輛就可以減少汽車尾氣排放);六是購買包裝簡單的商品(因為生產(chǎn)豪華包裝要消耗較多電能);七是支持廢物回收再生(廢物再生可以大量節(jié)省電能和少燒煤炭);八是大力開發(fā)新能源;九是培育耐酸雨的農(nóng)作物新品種。
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