酸雨對(duì)農(nóng)作物的影響及防御措施

蔡孌卉　陳新育

摘要 主要介紹酸雨的概念及其形成因素，著重分析酸雨對(duì)改變土壤性質(zhì)和土壤中微生物的負(fù)面影響及對(duì)農(nóng)作物的直接危害，提出采取相應(yīng)的預(yù)防措施，最大限度地減少酸雨對(duì)農(nóng)作物的危害。

關(guān)鍵詞 酸雨；農(nóng)作物；危害；防御措施

中圖分類號(hào) X517 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1007-5739（2009）05-0194-01

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(dòng)的加劇，酸雨發(fā)生頻率呈上升趨勢(shì)。酸雨對(duì)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(fù)面影響越來越嚴(yán)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(duì)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(dāng)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(xué)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(yīng)，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(yán)重，降水中硫酸根離子濃度越高，導(dǎo)致pH值越低。

1.2.2 大氣中的氨。大氣中的氨（NH3）對(duì)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(yīng)，起中和作用而降低酸度。大氣中氨的來源主要是有機(jī)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(gè)重要成員——顆粒物。顆粒物的來源很復(fù)雜。主要有煤塵和風(fēng)沙揚(yáng)塵。后者在北方約占1/2，在南方約占1/3。顆粒物對(duì)酸雨的形成有2個(gè)方面的作用：一是所含的催化金屬促使SO2氧化成酸；二是對(duì)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(huì)成為酸的來源之一。目前我國(guó)大氣顆粒物濃度水平普遍很高，為國(guó)外的幾倍到十幾倍。

1.2.4 天氣形勢(shì)的影響。如果氣象條件和地形有利于污染物的擴(kuò)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(duì)農(nóng)作物的影響

酸雨對(duì)農(nóng)作物的危害，主要是通過對(duì)土壤性質(zhì)和土壤微生物的作用對(duì)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(dǎo)致土壤酸化。我國(guó)北方土壤呈堿性，對(duì)酸雨有一定緩沖能力，但南方土壤多呈酸性，經(jīng)酸雨沖刷，就使酸化加劇；同時(shí)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(fēng)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(zhǎng)期過量吸收鋁會(huì)中毒，甚至死亡。酸雨也能加速土壤礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素流失，改變土壤結(jié)構(gòu)，導(dǎo)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(xì)菌個(gè)體生長(zhǎng)變小，生長(zhǎng)繁殖速度降低。如可使分解有機(jī)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(yíng)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(xì)菌和固氮細(xì)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(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)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(duì)農(nóng)作物的急性傷害和慢性傷害。急性傷害通常指強(qiáng)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(shí)間（1~3d）內(nèi)出現(xiàn)細(xì)胞死亡，嚴(yán)重者出現(xiàn)枯葉、枯枝、枯梢和枯株。這種情況在實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)期與農(nóng)作物接觸，其葉色失綠或色素變化，破壞作物細(xì)胞正常代謝活動(dòng)，導(dǎo)致細(xì)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(zhǎng)期超標(biāo)地區(qū)，會(huì)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(xué)家在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用一定劑量的二氧化硫去熏不同農(nóng)作物。一段時(shí)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(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的影響。科學(xué)家試驗(yàn)后，估算我國(guó)南方7省大豆因酸雨受災(zāi)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(jì)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(duì)酸雨敏感性弱，但強(qiáng)酸雨仍可導(dǎo)致葉面扭曲，生成褐黃或褐紅傷斑，造成減產(chǎn)。水稻生長(zhǎng)期是翠綠色的，成熟期時(shí)是黃色的，1982年6月18日重慶下了一場(chǎng)pH值為3.9的強(qiáng)酸雨，某鄉(xiāng)逾666.67hm²水稻葉片迅速變成赤色，這場(chǎng)酸雨災(zāi)害產(chǎn)量損失400t以上。大棚酸雨試驗(yàn)也證明，強(qiáng)酸雨將導(dǎo)致葉面產(chǎn)生赤色傷斑。酸雨造成蔬菜葉面黃斑，生長(zhǎng)不良，抗病能力減弱，產(chǎn)量下降。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，不同品種蔬菜對(duì)酸雨的敏感程度不同，在pH值為3.5的高酸性環(huán)境中，對(duì)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(qiáng)的青椒、甘藍(lán)、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。可以采取的措施有以下方面：一是采用煙氣脫硫裝置；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?yàn)榇蟛糠蛛姀S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(jiǎn)單的商品（因?yàn)樯a(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。