萍鄉地區土壤酸堿度與SO2以及酸雨的關系研究

徐朝霞 黃瓊 陳波

摘 要：通過研究空氣污染物SO2的濃度與降水PH值之間的相關關系，并進一步分析土壤酸堿度與二者之間的相關性，從而建立以降水PH值為因變量、土壤酸堿度為預報量的一元一次方程。

關鍵詞：土壤酸堿度；SO2；酸雨

一、前言

所謂酸雨，也就是“酸性沉降”。它可分為“濕沉降”與“干沉降”兩大類，“濕沉降”是空氣中氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水形態而落到地面上；“干沉降”是在不下雨的時候，從空中降下的落塵所帶的酸性物質。由于大氣中含有大量的CO2，故正常雨水本身略帶酸性，pH值約為5.6，因此，一般把pH值小于5.6的雨水稱為酸雨。

20世紀70年代末，酸雨問題引起了我國的高度重視，環保部門先后在全國布設了酸雨監測站（Liu，et al，1997），氣象部門也再全國臺站中相繼建立了長期的酸雨監測網（Ding，et al，2004）。酸雨破壞力較強，能污染地表水，滲入地表酸化地下水，使土壤中的鈣、鎂和磷的含量減少，釋放出土壤中的鋁，減少植物的營養，損壞根部并導致死亡，影響到食物鏈，從而使生物多樣化地區的物種減少，破壞森林生態系統，對人體的健康也會造成嚴重危害，是當今全球廣泛關注的環境問題之一。

二、實驗方法

土壤PH值觀測實驗從2009年6月1日到2010年4月18日，共取得萍鄉地區100組樣本資料。試驗方法：選定一塊區域作為土壤采集地，在雨日（雨量≥1.0mm）測量降水PH值的同時，采集一份土壤，用純凈水按2.5：1（質量比）的水土比例進行稀釋，攪拌均勻后靜置懸浮約30分鐘到一小時，并且與空氣隔絕，再用酸雨測量儀測出土壤PH值，從而獲得SO2濃度、降水PH值和土壤PH值的一組數據，并把它記為一個樣本。如此，利用同樣的實驗方法取得100個樣本。

通過逐步回歸方法求解出土壤PH值的預報方程：

Y=3.96+0.02478424X1+3.59872913X2

R=0.316245405673981

方程中 X1代表降水PH值，X2代表SO2濃度Y代表土壤PH值。

三、土壤PH值與SO2濃度關系

通過逐步回歸分析，發現SO2濃度變化對土壤不會有太大影響，這是因為沉降到土壤的二氧化硫被氧化為硫酸，進而生成硫酸鹽，而大部分硫酸鹽是可溶的，它們會被雨水等淋失，在土壤表層的存量就會變少；而當它們懸浮于空中的時候，會有一部分被西風帶系統帶到下游地區。再者，萍鄉市一年的主導風向為西南風和西北風，懸浮于空中的SO2大多只會在上空做短暫停留，便會匆匆繼續它們的旅行或在某個地方隨雨水飄飄灑灑降落到地面。

回歸方程結果顯示，該市土壤PH值的變化與SO2的濃度相關性小。但是SO2會抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗與土壤粒子結合的鈣、鎂、鉀等營養元素，使土壤貧瘠化，傷害植物的新生芽葉，影響其生長發育，這是勿庸質疑的。

四、土壤PH值與降水PH值關系

從方程中可以明顯看出，降水PH值與土壤PH值呈一定的正相關關系。據美國環境學學者SPARKS研究，長期大量的酸沉降會引起土壤酸化，但是酸沉降物致土壤酸化是有階段性的，酸化要跨進每一個PH值階段，必須突破上一段的PH緩沖容量，否則土壤難以酸化。并且酸雨帶給土壤的各種影響，決定于土壤類型和它的性質，對酸雨的敏感度是由四個關鍵參數所確定：一是總緩沖量或陽離子交換量，這些陽離子主要由粘土和土壤有機質提供；二是交換性復合體的鹽基飽和度、通過土壤PH值來估測它；三是土壤管理系統，或是種植與培肥，或是淹水，加料與更新等措施；四是土壤剖面有無碳酸鹽。土壤PH值變化與土壤陽離子交換量緊密相關，如果土壤交換陽離子量低〔<12coml/kg〕，則酸雨似乎很快會使土壤和地下水的PH值降低。而交換陽離子量高〔〉12coml/kg〕，則是抵抗PH或淋溶成分變化的強緩沖劑。土壤原始PH值對土壤的敏感度也有重要意義。據MCEE研究，接近酸雨PH值的那種酸性土，其PH值不會因為酸雨的輸入而發生迅速的變化。就土壤的敏感度而言，美國環境學學者Petersen對土壤進行了分類。有軟土（對酸雨不敏感）、氧化土（俗稱紅土，對酸雨敏感）、變性土（對酸雨最不敏感、有機土（對酸雨不敏感）等，我市的土壤就是以上劃分中稱之為氧化土，氧化土是一種含粘粒百分率高的紅壤，粘粒含有大量的Fe、Al氧化物和高嶺土石，陽離子交換量較低。腐殖質含量也很低，土壤高度風化、淋溶嚴重。因此，它的PH低，緩沖量小，對酸雨敏感。這與本課題研究結果降水PH值與土壤PH值呈正相關性的關系相符。

通過以上研究，剔除了方程中相關性不明顯的SO2濃度數據。用降水PH值數據與土壤PH值數據得出了土壤PH值的一元一次預報方程。方程如下：

Y=4.96+0.02478424X1

R=0.3786245405673981

研究結果表明，酸雨是土壤酸變的主要來源，也就是說降水的酸性越強土壤的酸性也越強。

參考文獻：

[1]姜非華等譯，《環境酸化的現狀與展望》，科學出版社，北京，1989年.

[2]梁思萃等譯，《美國西部酸雨》，中國環境科學出版社，北京，1986年.

[3]揚景輝，《土壤學進展》，1984，（5）：11-19.