酸雨对生态系统的影响与防治对策.doc

酸雨对生态系统的影响及防治对策龚鹏博2李健雄2郭明昉跻（1.中国科学院华南植物园，广东广州510650； 2.广东省昆虫研究所，广东 广州510260；3.中国科学院研究生院，北京100039）摘要酸雨对牛态系统有着十分复杂的影响和危害，分析了酸雨对陆地生态系统的各个环节，即 土壤、植物、土壤动物和微牛物、昆虫及其他动物的影响，并阐述了酸雨对陆地牛态系统及水域牛态 系统的破坏，探讨了防治酸雨的多种对策关键词酸雨生态系统影响防治对策• • • 12Effect of acid rain on ecosystems and its control countermeasure Gong Pengbo , Li Jianxiong^, Guo Mingfang^. （LSouth China Botanical Garden, the Chinese Academy of Sciences, Guangzhou Guangdong 510650; 2.Guangdong Entomological Institute, Guangzhou Guangdong 510260; 3.Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039）Abstract: Acid have complicated influences and endangers on ecosystem・ The ciTccts of acid rain on soils, plants, soil animals, microorganisms, insects and other animals were reviewed, and the impacts on terrestrial and aquatic ecosystems were summarized. In the end, the control countermeasures of acid rain were discussed ・Keywords: acid rain； ecosystems； influences； prevention countermeasure生态系统是一个自然实体（或一个系统），有明显的结构和链接（植物、动物、微生 物及非生物环境），任何一部分受到影响，其他部分必然受到牵连。

酸雨对生态系统的危 害表现在系统内的各个环节近年来，有很多关于酸雨影响陆地生态系统⑴习、水域生态 系统B绢和森林生态系统⑸的报道，其不仅对水体造成污染，又使土壤酸化，并危害植物 根系和茎叶，直接或间接地危害到微生物和动物群落酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象⑹燃料燃烧产生的SO2和氮氧化 物（NOx）、含硫矿物冶炼以及硫酸、磷肥生产过程产生的SO2,都是造成酸雨的主要大 气污染物，在大气颗粒物中铁、铜、镁等金属氧化物的催化下，SO?和NO分别氧化为SO3 和NO?,可溶于雨、雪、雾中生成H2SO3、H2SO4、HNO2> HNO2，使pH降至5.6以下， 形成酸雨（一般也包括酸雪、酸雾及酸性粉尘降落物）⑺« iC-fy , 1 f rt-X I 上詬 XZ-e rirJ酸雨渗入土壤中，使土壤酸度增大，引起盐基离子和重金加离子溶出增多、H+与 CaCO3 的反应，随着 pH 的降低，使 Ca、K、Na、Mg 及 Pb、Cu、Zn、Be、Cd、As、Mn、 F和Fe的离子浓度增加3】，尤其是引起A严的浓度逐渐升高，增加了水体中A1的浓度和 莓性［9】早期研究就发现低pH的水中有较高浓度的Hg,且二者具有负相关性［⑼。

许中坚 等研究表明，经过相当于9 150和10 650 mm降水量的淋溶后，与对照（pH为5.6）相 比，pH为4.5的酸雨使红壤中Cr的累积释放量提高4.03%〜88.54%, pH为3.5的酸雨使|第一作者：龚鹏博，男，1980年生，硕上研究生，主要从事生态学研究通讯作者 其提高6.75%〜308.42%同时,红壤的酸化极不利于多种有害金属离子在土壤中钝化和 固泄，被淋溶出的有害重金属离子将进入附近地下水或附近水域，并参与附近生态系统的 循环呢】成杰民等⑵模拟酸雨对太湖地区土壤一植物系统中Cu的化学行为的影响，结果 表明，试验初期由于“稀释效应”的影响，处理黑麦草的Cu含量低于对照；随着收割茬 次的增加，表现出随着酸雨处理的pH降低，黑麦草的Cu含量增加，在酸雨pH = 3.0时 会影响到结合态Cu, pH=2时会影响到铁镒氧化物结合态Cue彭金良等⑷总结了酸度通过3种机制改变金属的形态与分布：（1）酸度改变了金属的 水解平衡及游离金属离子的浓度；（2）H+与金属离子对有机或无机物质的竞争结合，改变 络合平衡；（3）酸度影响了金属离子吸附过程中金属氢氧化物的共沉淀、生物表面吸附等 张宇峰等⑸研究了酸雨和有机配体（EDta）对已污染红壤中稀土元素释放的影响，结果 表明，相同pH下，萃取率随着EDTA浓度升高而升高；EDTA浓度相同时，萃取率随pH 降低而降低。

同时，酸雨抑制了一些元素的吸收，徐冬梅等冋表明，酸雨通过改变土壤 pH而改变土壤磷酸酶的肽链构像、氨基酸残基微环境而影响土壤磷循环，酸雨又导致了 过量N和S等的输入，导致土壤营养严重不平衡，成为造成土壤肥力降低、森林衰亡等 的重要原因之一 I，5-,9］o2酸雨对土壤动物、微生物的影响土壤动物及微生物的共同作用使有机物无机化，是构成植物与土壤进行物质循环的重 要环节㈤】酸性沉降物对土壤动物的直接接触会造成伤害，甚至引起死亡，摄取酸性沉降 物等会引起成长缓慢、繁殖受阻、种群数量减少、群落结构变化等，尤其是线虫、线蚓属、 蚯蚓类特别易受影响敏感性低的动物中，通常是幼体受影响人0】而土壤动物及无机物 遭受侵害而衰退，会导致无机化过程减缓或停滞，使土壤表而落枝落叶等有机物堆积层增 加，生成有机酸，促使土壤酸化更为严重㈤J不同酸雨pH条件能使土壤中细菌、放线菌和真菌的比例发生变化，微生物总数随模 拟酸雨pH的降低不断减少，并对脱氢酶、过氧化氢酶、腺酶和蛋白酶的活性有明显的抑 制作用卩2】彭金良等⑷概括了卩日对微生物的影响主要有3方面：引起细胞膜电荷的变化, 阻碍营养物质的吸收；抑制代谢过程中酶的活性；彫响环境中营养物质的可利用性及有害 物质的莓性。

其具体表现有：土壤酸化使微生物呼吸商（qCO2,基础呼吸与生物量Z间的 比率）增大1231 24J；大部分的有机污染物在pH降低时更容易穿透生物膜、破坏机体的正常 新陈代谢［绚；抑制硝化细菌和固氮菌的活动能力，使土壤肥力降低等3酸雨对植物的影响酸雨对植物的影响可以分为直接影响和间接影响⑸酸雨对植物的直接影响为：酸雨 能伤害叶片表层结构（如角质层）和膜结构西-绚，影响细胞对物质的选择性吸收129-沏；干 扰植物止常的代谢过程（如光合、呼吸、和水分吸收）［33* 341 ；影响繁殖过程（如花粉的 萌发和花粉管的形成，种子的形成和萌发娥37］间接影响是通过改变土壤性质而造成 的，如土壤酸化引起盐基离子的淋溶，造成养分缺失"I；某些重金属(A1等)的活化， 根系受到伤害⑴】；N的过量增加导致土壤养分失衡，菌根数量下降［⑴；微生物受影响过程 和有机物的分解受到抑制⑷］都会对植物产生危害酸性物质可以从枝叶和土壤中滤去生长所必要的的营养元素(Ca、Mg、K), 土壤酸 化造成Al离子移动，对植物根部造成伤害，防碍了根部吸收l4-43Jo冯宗炜等［即研究发现, 模拟酸雨和S02复合污染对农作物有明显的影响，抑制牛长，减少生物量，其影响程度排 序为蔬菜〉经济作物>粮食作物。

李瑞金等⑷I研究了在温室条件卜•模拟酸雨、降尘对芹菜茎、 叶中重金属元素含量的影响，结果表明，酸雨使芹菜茎内Zn、Cu、Ni、Pb含量增加，Fe 的含量减少，与降尘联合作用使Zn、Cu、Ni、Pb、Mn、Cd、Fe的含量都増加；芹菜叶 中Cu、Zn、Mn含量增加，Fe的含量减少，与降尘的联合作用使Zn、Cu、Mn、Cd、Fe 含量增加，Pb、Ni含量减少4酸雨对昆虫的影响酸雨对昆虫种群的影响具有正负双重作用曲于生活方式和仓性等不同，不同昆虫对 酸雨的响应不同，即使同一种昆虫也会因污染程度不同而呈现差异l46'48Jo许多直接暴露于 S02、NOx和03等的试验显示，昆虫发育速度、个体大小、存活率、产卵量及飞翔能力等 方面低下陶】，如豌豆蜗的生长速率和草原上蝗虫的种群数量会受到一定浓度S02的抑制作 用【50’51),而对于暴露于SO?与空气的比值为3X10=7的环境中的一种外寄生蜂(Bracom bevetor\ NO2与空气的比值为5X10-6〜1X1(^的环境中的虫牙虫等没有显现以上负面影 响【52］；遭受强度复合大气污染的小蠹虫(Pityogsschalcograpus)的产卵量减少和初期死 亡率增加，而叶蜂(Pristiphora abietina\ 一种鳞翅H昆虫(Rhyacionia buolicma)以及多 数蜗虫和介壳虫，具有高度耐性，在污染环境下出项种群密度上升％佝。

研究表明，有些昆虫(叶甲、粉纹復蛾等)在-•定酸雨条件下，起初表现生长延缓、死 亡率提高，但一段时间后，没有出现以上状况，说明这些昆虫对酸雨胁迫随时间延长其适应 和忍受能力增强［5154］0有些昆虫在酸雨的作用下反而会引起爆发，如用SO2熏气处理过的汕 菜饲养桃K (Myzus persicae\其生长速率和繁殖力明显提高闻；甜菜!t牙取食NO?熏蒸过的 蚕豆叶，其生长速率增加I旳；在遭受SO2、NO*和03等污染地区，植食性昆虫的生长速率和 种群密度呈上升趋势r57'581;酸雨污染还会引起次期性害虫(钻蛀性害虫等)的发生，如一种 小蠹(Blastophugus minor)、天牛(Monochamus altematus)> 象虫(Shimhoshigo Potmjis)旳； 也会引起病原线虫、哺类、真菌、细菌、病莓对植物的危害〔“60】冯宗炜等WO】等认为酸雨污染不仅可以对昆虫生长速度、传播、生育力直接影响，而月. 可以通过对寄主植物的年龄结构、分布程度等影响，对昆虫产生间接作用由于大气和酸 雨的作用，植物体内外的盐类和重金属可能随叶子一起进入食叶昆虫体内，谢映平等⑹」 发现城ijj空气中铅尘在树木和昆虫瘤坚大球虫介｛Eulecanium gigantea )和皱大球虫介 (Eulecanium kuwanai Kanda)^内都有积累。

同时，使得食叶昆虫和刺吸式昆虫毒性反应表 现出差异啄翎酸雨对昆虫种群数量的影响还可以改变寄主植物体内营养物质刊、昆虫天敌等163・641 o大气污染与生物碱、祜类、多元酚、丹宁和木质素等防卫性次生代谢物质有关，从而 对不同食性的昆虫产生不同程度的影响1购，腐食性、捕食性昆虫总体上较植食性昆虫对 S02和NOx敏感跑由于对食物链中不同昆虫群落对酸雨的响应差异，使昆虫的群落结构 发生了改变5酸雨对其他动物的影响试验证明，SO2对动物的呼吸道有强烈的刺激作用，但远较硫酸雾为弱，小鼠和豚鼠 长期接触SO2,出现肺炎、气管炎等症状，对其他动物如牛、羊、猪等均可引起疾病或致 死⑺许多研究表明，在具他因素尤其是相对湿度提高的情况下，会加强动物对SO2的莓 性作用⑹大气中的NOx (NO和NO2等)，对动物的上呼吸道、免疫功能、生长发育、血液状 态等都有影响，并且可能具有致癌作用⑺卢芳閃研究表明，NOx易与动物血液中血色素 结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹症，同时对人体的心脏、肝脏、肾脏和造血器官等 也有损伤除了以上酸雨前体对动物及人休的直接影响之外，酸雨所造成的生态系统的破坏, 严重影响了动物和人类的生存环境。

雨对水生生态系统的影响酸雨可以改变微生。