大气与园林植物

1,第五章 大气与园林植物,第一节 大气的组成及其生态作用 第二节 城市中的大气 第三节 大气污染与园林植物 第四节 酸雨 第五节 温室效应 第六节 雾霾,2,第一节 大气的组成及其生态作用,大气指从地球表面到高空1100km范围的空气层。大气层中空气密度是不均匀的，越住高走，空气越稀薄。,3,一、大气的组成,大气是由多种成分组成的混合气体， （一）洁净大气：大气组成的最初气体：氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、水蒸气等。 其中二氧化碳、水蒸气等该类气体的含量由于受地区、季节、气象以及人类活动等外界因素影响会有所变化，其变化对环境产生重要影响。,4,（二）大气污染物：,1、有害气体：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、氟化氢、硫化氢等。 2、颗粒污染物：如灰尘、烟雾、煤尘、金属粉尘等。,大气污染：在空气的正常成分之外，增加了新的成分， 或者原有成分大量增加而对人类健康或动植物生长产生 危害。,5,硫氧化物： 主要成分：大多是二氧化硫，部分是三氧化硫。在气体污染物中，二氧化硫在城市中分布很广、影响较大。 来源：主在来自于燃煤。 危害：在稳定的天气条件下，二氧化硫聚集在低空，与水生成亚硫酸，当它氧化为三氧化硫时其毒性更大。危害十分严重。,6,氮氧化物：,主要成分：一氧化氮和二氧化氮， 来源：城市地区主要是二氧化氮，绝大部分来自工业生产（46）和交通运输（51），汽车尾气是二氧化氮的主要来源。 危害：一氧化氮不溶于水，危害不大，但当它转化为二氧化氮时就具有和二氧化硫相似的腐蚀与生理刺激作用。,7,碳氧化物：,主要成分：CO和CO2在自然情况下浓度很小，在污染地区浓度可高达数倍。 来源：主要是汽车尾气所致。 危害：CO与血红蛋白结合能力比氧化强200倍。,8,氟化氢,来源：为无色有毒气体，具有强烈的刺激性和腐蚀性，大气中的氟化氢主要来自于冶金工业。氟自污染源排出后很迅速地与大气中的水汽反映生成氟化氢。 危害：氟化氢数量多，毒性大。一般以它为大气污染的代表。,9,总悬浮颗粒物：粒径0.005100um的颗粒,降尘：粒径10100um的颗粒 飘尘：粒径110um的颗粒 气溶胶：粒径<1um的固体或液体颗粒物，当其悬浮在气体中时。烟 雾：粒径1100um的液滴 霾：,粉尘,10,颗粒状污染物在空中散射和吸收阳光，使能见度降低，夏季达13，冬季达23；并使地面的阳光辐射减少，城市接受的阳光辐射平均少于农村1520。,粉尘颗粒是水分和有毒气体凝结的核心，形成城市雾，影响呼吸，引发加剧支气管和肺部疾病。 飘尘表面带有致癌性很强的化合物。,11,12,二、大气主要组成成分的生态作用,1、O2与生物大气中的氧主要来自植物光合作用，少部分来自于大气层的光解作用，即紫外线分解大气外层的水汽放出氧。 氧气是生物呼吸的必需物质。种子萌发，参与氧化过程，与氧原子结合。,13,（2）CO2与生物,大气圈是CO2的主要蓄库，大气中的CO2主要来源于煤、化石燃料及生物的呼吸和微生物的分解作用。CO2是植物光合作用的主要原料。光能CO2H20 CH2OO2叶绿素CO2浓度高低直接影响地表温度。,14,（3）N2的生态作用,N是构成生命物质（蛋白质）的最基本成分。 植物N来源：硝态氮、氨态氮 生物固氮、雷电、火山爆发、生物分解等自然途径 工业固氮：,15,生态作用：,在一定范围内，增施氮素能促进植物的生长。 氮过多，大量氮沉积在陆地和水生生态系统中，散失到空气中。促进全球变暖、增加大气污染、水体富营养化、生物多样性减少。,16,第二节 城市中的大气,一、污染源类型 1、 点源与面源： 点源：指集中在一点或小范围内向空气排放污染物的污染源，如多数工业污染源。 面源：指在一定面积范围内向空气排放污染物的污染源，如居民普遍使用的炉灶，郊区农业生产过程中排放空气污染物的农田等。,17,2、自然污染源与人为污染源：前者指来自火山爆发、尘暴等，少量。人为污染为主要。,18,3、固定源与流动源：,固定源：指污染物从固定地点排出，如钢铁厂、水泥厂等。 流动源：主要指各种交通运输工具。与工厂相比，虽然排放量小而分散，但数目庞大、活动频繁，其排放总量也是不容忽视。,19,二、污染物分类,一次污染物：从污染源直接排出的原始物质，进入大气后其性质、状态没发生变化。如：降尘、飘尘、二氧化硫、一氧化碳等 二次污染物：一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物间发生化学变化或光化学反应，形成与原污染性质不同的污染物。 如硫酸烟雾（烟尘、二氧化硫与空气中的水蒸气) 光化学烟雾（氮氧化物、碳氢化合物）,20,光化学烟雾指大气中的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物及其受紫外线照射后产生的以臭氧为主的二次污染物所组成的混合污染物。光化学烟雾是一种带有刺激性的棕红色烟雾，长期吸入会引起咳嗽和气喘，浓度达50ppm时，人将有死亡危险。光化学烟雾主要污染源是机动车排放的尾气。世界上首例光化学污染于1943年发生于美国洛杉矶市。,21,硫酸烟雾也称为伦敦烟雾，因为其最早发生在英国伦敦。它主要是由于燃煤而排放出来的SO2，颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。 从化学上看是还原型烟雾， 这种污染一般发生在冬季、气温低、湿度高和日光弱的天气条件下。 硫酸烟雾形成过程中，二氧化硫转化为三氧化硫的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化氧化过程。,22,第三节 大气污染与园林植物,一、大气污染对园林植物的危害 大气中的污染物主要通过气孔进入叶片并溶解在叶汁液中，通过系列的生物化学反应对植物产生毒害，故植物受害症状一般首先出现在叶片。 不同的污染物对植物病害的症状有差异。,23,如：,臭氧（光化学烟雾的主要成分），主要破坏栅栏组织细胞壁和表皮细胞，使叶片失绿，叶表出现褐色、红棕色或白色斑点。,24,固体颗粒物布满叶片，堵塞气孔，妨碍光合作用、呼吸作用和蒸藤作用，从而危害植物。,如：在一些污染严重的地方如道路两侧的行道树、工矿企业附近。 尘埃中的有毒物质还可溶解渗透进入植物体，产生毒害。,25,大气污染对植物的危害与污染物的浓度和时间密切相关。 不同污染物危害植物的临界剂量不同，同一污染物危害不同种类的植物，其临界剂量也不同。,污染物含量和接触时间的联合作用称为剂量。能引起植物伤害的最低剂量称为临界剂量。,26,二、园林植物的抗性及其监测作用,1、园林植物的抗性 植物在进行正常生长发育的同时能吸收一定量的大气污染物并对其进行解毒，这即是植物的抗性， 不同的植物种类其抗性不同，与叶片结构和生理生化特性等有关。 一般，常绿阔叶 > 阔叶植物 > 针叶树。,27,在我国对园林植物抗性强弱一般采用三级标准。抗性强、中、弱。对应SO2、CL2、HF、O3等选择相应的抗性植物。,28,2、园林植物的环境监测作用,在研究环境污染问题时,一般用理化仪器和生物方法 生物方法：主要是植物监测，即利用一些对有毒气体特别敏感的植物来监测大气中有毒物质，这些植物在受到毒气危害时会表现一定的伤害症状，从而推断出环境污染的范围与污染物的种类和浓度。 如：紫花苜蓿在SO2浓度为0.3ul/L时就会表现出受害症状。,29,A、指示植物法,通过指示植物（敏感植物）对污染的反应来了解污染的现状和变化。B、植物调查法：在污染区内观察植物可见症状。C、地衣、苔藓监测法,30,31,三、 园林植物对大气污染的净化作用,（一）城市绿地的碳氧平衡效益 1、园林植物吸收CO2效应 不同类型的森林在进行光合作用时，每生产lt干物质可固定约1·63t CO2 ，同时释放1·2t02,32,2、城市绿化的碳氧平衡效应分析,据统计：1hm2常绿阔叶林、落叶阔叶林和针叶林每年可分别释放氧气22t、10t和16t。 一成年人每天吸入0.75kg氧气，排出0.9kg二氧化碳。则需10m2的森林面积，或25m2的草坪。 城市中碳一氧平衡的好坏主要取决于绿色植物的总量。应按城市主要树种的(尽量全面一些)吸碳放氧量的平均值来估算城市合理的绿化面积。,33,然而，城市中各种燃料产生的CO2量远远超过了人呼吸放出的量。城市绿地植被的吸碳放氧量远远满足不了城市实际的需氧量。,由于城市空气的对流、乱流混合以及城市环流的作用，使得城市空气不断与城郊大气交换由此来部分补充城区内过渡消耗的氧。,34,（二）滞尘效应,1、滞尘效应的概念 园林植物对空气中的颗粒污染物有吸收、阻滞、过滤等作用，使空气中的灰尘含量下降，从而起到净化空气的作用。,35,2、机理,第一、园林植被覆盖自然地表，可减少空气中灰尘的出现和移动，有效地杜绝二次扬尘。,第二、由于园林植物有降低风速的作用，随着风速的降低，空气中携带的大颗粒灰尘便下降到树木的叶片或地面而产生滞尘效应。,36,第三、植物叶表面如有的植物叶片多茸毛，有的植物叶片分泌粘性的油脂和汁液等，能吸附大量的降尘和飘尘等。,第四，植物叶片在光合作用和呼吸作用的过程中通过气孔、皮孔等吸收一部分包含一些重金属的粉尘等。,37,3、影响园林植物滞尘效应的因素,叶片宽大、平展、硬挺而且不易被风抖动、叶面粗糙的植物吸滞粉尘的能力较强。 植物叶片的刺毛、绒毛和粗糙的树皮以及树脂、粘液等是吸滞粉尘的典型特征。 叶量大、生长旺盛的夏季滞尘能力强 植物的滞尘效应随所滞尘量的增加有所下降。,38,成片森林的滞尘效应与其防风效应有关：,透风的稀疏森林允许较多的灰尘进入，能被植物较好的吸收，随着尘源距离加大，滞尘效应以比较稳定的比率逐渐减少。 而较密森林允许进入的灰尘较少，速度较大的风可掠过密林，并将携带质轻的微尘越过森林，通过密林后尘量迅速上升。因此，滞尘效应没有稀疏森林明显。,39,（三）吸收有害气体,1、园林植物吸收有害气体途径 以气态的形式在植物本身的气体交换过程中通过叶片上的气孔等进入植物体; 以液态的形式进入，即大气中的污染物遇到水分或叶面上的湿气后溶解再以渗透等形式被叶片、枝条等吸收。,40,2、园林植物吸收有害气体途径,主要表现为通过吸收大气中的有害物质，再经光合作用形成有机物质； 经氧化还原过程使其变为无毒物质； 经根系排出体外； 积累于某一器官，最终化害为利，使空气中的有害气体浓度降低。,41,3、影响植物吸收污染物的因素,植物种类不同对污染物的吸收能力不同银杏、国槐对硫的同化能力强；桑树、枣树吸氟量高。 老叶、成熟叶对硫和氯的吸收能力高于嫩叶，春夏季其吸毒能力较大。 大气中的污染浓度升高，植物体对其的积累量也会相应增加；低浓度下的慢性污染，植物的持久净化功效较显著。 结构复杂的植物群体对污染物的吸收比单株强得多。,42,（四）减菌效应,1、减菌效应的含义 一方面，空气中的尘埃是细菌等的生活载体，园林植物的滞尘效应可减少空气中的细菌总量 另一方面，许多园林植物分泌的杀菌素如酒精、有机酸和萜类等能有效地杀灭细菌、真菌和原生动物等。 如：香樟、柏树、桉树、松树等。,43,（五）减噪效应,1、噪声：一种特殊的空气污染 被认为不需要的，使人厌烦并对人们生活和生产有妨碍的声音。 影响身心健康如头痛、耳、多梦、失眠、心慌，记忆力衰退等。,44,2、噪声类型：,静：30 59dB（室内噪声应小于50dB，夜间应小于45dB） 中等噪声： 6089dB（85dB是保护听力的一般要求） 很闹的噪声：90109dB显著损害神经系统 不舒服的噪声：>110dB,45,3、园林植物减噪原理,噪声遇到重叠叶片，改变直射方向，形成乱反射，仅使一部分透过枝叶的空隙达到减弱噪声的目的 噪声作为一种波在遇到植物的叶片、枝条等时，会引起振荡而消耗一部分能量，从而减弱噪声。,46,4、影响园林植物减噪的因素,具有重叠排列、大而健壮的坚硬叶子的植物减噪效应最好 分枝和树冠都低的树种比分枝和树冠都高的减噪效应好。 阔叶树的树冠能吸收其上面声能的26%，反射和散射74% 森林能更强烈地吸收和优先吸收对人体危害最大的噪声。,47,5、不同类型的植物群落减噪效应一般不同：,