论酸雨的形成机制及其对农业生产的影响

论酸雨的形成机制及其对农业生产的影响摘要：酸雨是一种污染现象，酸雨达到一定程度，可直接影响农作物的生长发育。

酸雨对农业生态环境和农作物产量产生严重的影响，并带来巨大的经济损失，本文讨论其形成机制以及对农业生产的影响。

关键词：酸雨农业生产危害防治Abstract：the phenomenon of acid rain is a kind of pollution, acid rain, reaches a certain degree, can be directly affect crop growth and development. Acid rain to the agricultural ecological environment and serious impact on crop yield, and bring huge economic losses, this paper discusses its formation mechanism and its influence on agricultural production.Keywords：acid rain Agricultural production harm Prevention and cure1 酸雨的概念酸雨正式的名称是为酸性沉降，它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者，后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。

我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的。

酸雨是指pH 值小于5.6 的大气降水, 包括雨水、冻雨、雪、雹和露等,能够造成土壤及水体酸化,破坏植物及水生生物的生存环境,对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接或潜在的危害。

酸雨已成为一个国际性的问题。

我国是世界第三大重酸雨区,酸雨主要分布在长江以南地区,但近年来随着区县工业的迅猛发展, 酸雨区面积逐年扩大且呈北移趋势。

因此,研究酸雨形成的影响因素及酸雨对农业的危害有重要的现实意义。

2 酸雨的形成机制大气中二氧化硫的主要来源是矿物燃料,含硫矿物冶炼和硫酸、磷肥生产等。

全世界二氧化硫人为排放量约1.5 亿吨/年, 除此之外, 由于生产物质的分解扩散作用,大量的硫化氢散逸到大气中,进一步氧化成二氧化硫。

[1]另外,火山爆发排出物中也含SO2。

所有这些SO2可以通过气相或液相的氧化反应生成SO2 , 其中最关键的一步是SO2 氧化成硫酸。

酸雨的形成包括两个大过程，即排入大气中的酸性物质（SO2、NOX）被氧化后与雨滴作用，或在雨滴形成过程中同时被吸收氧化，雨滴降落（冲刷）过程中把酸性物质一起冲刷下来；二氧化硫变为硫酸的关键的一步是被氧化成三氧化硫，然后再与水作用成硫酸，其形成机理如下：（1）被光化学氧化剂氧化。

SO2经过波长290至400nm光的作用下，发生光化学反应，形成SO3，其简化的反应为：SO2hvSO2SO2+1/2O2—SO3SO3+H2O—H2SO4（2）大气中有充足的氧，有一定的水分和微粒，包括各种金属元素。

在这样的情况下，一些还原性污染物在金属的触媒作用下，易产生氧化作用，即：SO2+1/2O2——SO3(在Fe、Mn的催化作用下，具体为：SO2+Mn2+——MnSO32+2MnSO32++O2—2MnSO32+MnSO32++H2O——Mn2++H2SO4)的氧化也是从与OH的反应开始的。

SO3+H2O——H2SO4（3）被空气中的固体粒子吸附和催化，形成硫酸烟雾。

关于NO3_的形成，理查德认为主要由羟基团引起的。

夜间和秋季阳光较少，NO3-的形成与O3相关。

威纳德认为白天的HO-基团和夜间的O3对NO2形成硝酸盐的反应可能是：NO2+O3==NO3+O2,NO3+NO2+M==N2O5+M,N2O5+H2O==2HNO3。

NO2易被吸收到颗粒物中。

所生成的气态HNO3再通过许多途径生成硝酸盐。

其中包括均相反应过程，比如气态NH34直接与气态HNO3反应生成NH4NO3。

大气中的微粒及液滴均在形成硝酸盐气溶胶的过程中起促进作用：NH3+NHO3——NH4NO3（4）气、液、固相的多项反应（非均相氧化反应）。

多项反应有：水滴中过度金属的催化氧化反应；液相中强氧化剂如H2O2、O3等的氧化；NOX、SO2和固体颗粒特别是与煤炭颗粒碰撞的表面氧化等。

一般认为，水、液、固多相氧化作用对SO2、NOX的氧化是主要的，约占90%。

模拟实验表明H2O2是SO2氧化的主要氧化剂：大气中无论是否有HNO3存在，H2O2较O3更能使SO2氧化；在无H2O2存在时，HNO3较SO2更有效的使雨水酸化，并可能限制SO4的生成；在有H2O2存在时，SO2较HNO3更有效的使雨水酸化；无H2O2存在时，雨水初始酸度对雨水进一步酸化与SO4的形成有抑制作用。

有人认为，气相中HO-的氧化和液相中H2O2的氧化可能是SO2在对流层内主要的氧化机理。

夏季H2O2对SO2的氧化是主要的，冬季O3对SO2的液相氧化可能是主要的。

附：酸雨形成的示意图所以酸雨的形成的探讨以及从各方面的研究分析了解了酸雨的形成机理—人类在生产中排放大量的SO2、NOX等一系列的酸性化合物与空气中的水蒸气等发生复杂的化学反应使降雨水PH值低于5.6。

我们在了解了酸雨的形成机理后应该从我们自身做起，在生活中尽量的减少酸性物质的排放，同时也扮演好自己的社会角色行使自己的监督权力，看到非法排放酸性污染物的企业单位等要及时向相关部门举报。

另一方面对酸雨的治理要“对症下药”尽量做到用最少的成本取得最大效果。

我们每个人都要对酸雨的问题更加的重视。

3 酸雨对农业的危害3.1 土壤①土壤酸化。

这是酸雨污染土壤环境的首要环节。

模拟酸雨试验表明, 土壤酸化一般由表土向心土和底土层发展[4] ,并与酸雨浓度、数量及持续时间呈正相关。

在酸雨淋溶量较小(<1000 mm)、pH 值较高(>3 .5)时, 对土壤酸化影响较小, 甚至无影响;当酸雨淋溶加大(>2000 mm)、pH值较小(<3.5)时,不仅耕层土壤酸化程度随降雨酸度增大而加剧,亚表土也开始酸化[2] 。

②促进活性铝的溶出。

土壤活性铝的溶出与土壤酸化程度之间的关系极为密切[5] 。

于天仁研究发现,土壤经酸雨淋溶后,当土壤pH 值降至5 以下时, 活性铝的溶出浓度就会明显提高;土壤pH 值进一步降低时, 活性铝的溶出浓度就会急剧增加[6]。

这是由于在酸性条件下,土壤中固相的铝盐溶解度较大、生成的可溶性铝络合物也较多的缘故。

③盐基离子大量淋失。

在酸雨作用下,随着pH 值下降,土壤中的正电荷增加、负电荷减少,有的土壤甚至出现净正电荷。

这样,不仅使土壤对钾、钙、镁等养分离子的吸附量显著减少, 而且由于这些阳离子与土壤的结合能力随pH 值的降低而急剧下降,所以其吸附的牢固程度也大为降低,使上述离子易于随渗漏水淋失[7] , 导致土壤肥力下降。

④活化土壤有毒重金属元素。

由于锰、铬、铜、铅、镉、锌等有毒重金属离子在低pH 值条件下溶解度升高,故酸雨在使土壤酸度提高的同时能够活化土壤中的某些重金属元素[8]。

⑤降低土壤酶活性。

研究发现,酸雨对土壤中促进有机态养分转化与循环的微生物酶的活性具有相当的抑制作用[9] ,当酸雨量较大(2 000 mm)、酸度较高(pH <3 .5)时, 土壤酶活性受到明显抑制[10]。

3.2水体调查发现,在降水pH 值为4.1～4.3的北美东部阿迪龙达克山区,有1/2 以上湖泊中的pH 值低于5.0。

说明酸性降水能够引起水体酸化。

酸化的水体会改变水生态系统的结构与功能,增强某些金属元素(如铝)的生物毒性, 破坏水生生物的生存环境, 降低生物多样性和水体生产力, 最终给渔业与水源的开发利用带来难以逆转的危害[11]。

3.3植物3.31对种子萌发的影响。

酸雨对植物种子萌发有抑制作用。

徐丽珊等研究表明,随着酸雨pH 值的下降, 白菜种子发芽率、根长、活力指数、发芽指数递减[17];范小美研究表明,酸雨对一串红、万寿菊种子的发芽率、发芽势、发芽指数的影响随pH 值的下降而减小, 异状发芽率升高[18]；黄婷等研究发现,紫花苜蓿种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数的整体变化趋势比较一致,随着模拟酸雨浓度的增大而减小[19]。

同时,不同种子对酸雨的抗性不同。

范小美研究发现,模拟酸雨条件下,一串红花卉各项指标变动幅度均大于万寿菊,说明其抗酸雨胁迫的能力弱于万寿菊。

3.32对植株生长发育的影响。

酸雨对植物生长的影响主要表现为叶片出现不同程度的可见性伤斑[20-22]、净光合速率下降[3-24]、叶绿素含量明显下降[20 -21,23-24]、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性逐渐或急剧上升[24]、MDA含量增加[20,24]、细胞膜透性明显增大[23-24],且随着pH 值的下降,上述症状加剧。

表明酸雨诱导了活性氧生成,使抗氧化酶系统失调,造成活性氧产生和清除之间的不平衡,从而加速膜脂过氧化作用,破坏膜透性,降解叶绿素,导致光合作用下降。

此外,酸雨对植株根的生长及果实落果也有一定影响。

邱栋梁等研究了模拟酸雨对8 年生龙眼落果的影响,结果表明,pH ≤3 .5 的酸雨处理显著增加落果率[22]。

忻明研究发现, pH值3 .0的模拟酸雨显著抑制了蚕豆根长生长, pH 值3.0和pH值2.0模拟酸雨处理后蚕豆根干重均显著减小,不同pH 值模拟酸雨处理后蚕豆根冠比均显著下降[25]。

3.322对果实的影响。

酸雨处理致使植物营养生长和生殖生长都受到抑制, 进而使果实变小、品质下降。

吕均良等研究发现,模拟酸雨处理后,桃和梨的果实大小和品质均呈下降趋势(但差异不显著)[23]。

邱栋梁等研究表明,pH ≤3.5的酸雨处理后,龙眼果实可溶性固形物、固酸比和糖酸比显著下降;pH 值为2.5的酸雨处理后, 龙眼单果重和可食率显著降低[22]。

松岛二良等用 4 年生盆栽梨树研究酸雨对其生长的影响及对果实的污损,结果表明, pH 值 2.5 的酸雨处理对梨的污损表现为梨果皮上出现严重的锈斑,而pH 值3.25的酸雨处理影响就明显减轻;pH值2.5的酸雨处理使“长十郎”果实变小,使“幸水”、“长十郎”果实发生裂果[26]。

我国酸雨污染从80 年代开始呈加速发展趋势。

酸雨污染的范围已从西南局部地区扩大到长江以南大部分城市和乡村, 并进一步向西、向北发展。

在一些地区, 酸雨问题已成为制约经济可持续发展的主要因素之一。

近些年来国家政府已经重视酸雨的危害，从各个方面采取措施。

当扰我们作为地球的一份子我们也应该做出自己的努力，让酸雨远离地球。