生态系统酸沉降敏感性
何谓敏感? 一般有两个含义: 其一, 易受外界影响;
其二, 易受伤害。例如, 有若干人同在农田里劳动,
晒了几小时太阳, 农民的皮肤毫无变化,
但城里来劳动的学生, 则皮肤红肿,
第二天甚至开始脱皮。我们则称城里学生比乡下农民对阳光敏感。生态系统对酸沉降亦如此。同样的酸沉降量,
有的地区土壤易于酸化, 有的地区则不然;
有的地区水域易酸化, 有的地区则不然,
这就是环境对酸沉降的敏感性问题。由于酸沉降或酸雨面积较大,
如果我们找到了敏感性地区, 就找到了重点,
抓住了薄弱环节, 使问题解决变得容易。
酸沉降敏感性标度
敏感是个概念, 仅仅是个定性说法,
远远不够。因为敏感性程度常常差别较大,
如某类型土壤不易受酸化, 易受酸化,
很易受酸化和极易受酸化等等, 应有定量标度。例如,
化学品的毒性大小的指标是大小鼠口服半致死量: 小于50毫克/
公斤, 为剧毒; 50-500毫克/ 公斤为高毒; 500-5000毫克/
公斤为中毒; 大于5000毫克/公斤为低毒。对于土壤,
目前常用土壤阳离子交换量 (CEC)
作为划分土壤对酸沉降敏感性指标; 用水体碱度 (ALK)
作为划分水体对酸沉降敏感性指标。应用该项指标将土壤地图绘为对酸沉降敏感分级图;
将水域图划为对酸沉降敏感性分级图。
生态系统对酸沉降敏感性标度
生态系统更为复杂,
某一地区土壤或水体现有的化学状况并不能代表整个生态区域对酸沉降的敏感性,
必须开展整个生态系统对酸沉降敏感性区划研究,
首先找到影响对酸沉降敏感性有影响的生态因子; 继而,
确定它们各自对酸沉降敏感性影响的重要性;
再根据其重要性对诸生态因子加权求和;
最终得到一个总体综合指标并据此评价各生态系统的敏感性等级,
绘出等级图。经过我国科学家研究,
认为以下因子对酸沉降敏感性有重要影响: 岩石类型,
土壤类型, 植被与土地利用和土壤水分盈余量。
不同类型岩石的酸中和能力
地壳表面岩石在大气、水和生物等外力的长期联合作用下发生风化,
风化快的岩石酸中和能力较强,
而风化的快慢又取决于岩石本身的化学成分和矿物种类。如花岗岩,
为硅酸盐, 风化缓慢, 对酸中和能力很弱,
因此具有较强的对酸沉降的敏感性。而石灰岩,为碳酸盐,
风化快, 对酸中和能力强, 对酸沉降不敏感。其余, 砂岩,
页岩, 石灰砂岩等则居于其中等级。显而易见,
碳酸盐比硅酸盐容易为酸性物质所中和,
因此后者常用作防酸腐蚀材料。
不同类型土壤的酸缓冲能力
土壤对酸沉降来说是个大缓冲系统。何谓缓冲?
船靠岸, 受前进的惯性作用, 船帮可能与岩石发生撞击,
出现事故; 此时, 若在船帮处按装若干轮胎,
则可减缓撞击作用, 船体安然无恙。土壤也如此,
不同土壤的酸缓冲能力不同。其中,
红壤对酸沉降的缓冲能力极差;
黑土对酸沉降的缓冲能力最高;
黄土和褐土居中。这是因为不同类型土壤pH值,
硫酸根吸附容量不同, 有机质含量不同, 盐基饱和度不同,
它们都影响酸缓充能力。
不同土地利用类型对酸沉降的敏感性
不同的植被和不同的土地利用方式对酸沉降的敏感性有明显影响。植被是树木和草木的通称和集合称,
例如大沙漠没有植被,
林区植被发育较好等等。土地利用方式是指种草, 种果木,
种水稻和种玉米, 小麦等等。针叶林, 如杉木, 罗汉松,
马尾松等, 对酸沉降较为敏感;
农业耕地由于施肥和施用石灰等人类活动,
土壤已保持一定的pH值和盐基饱和度,
对酸沉降敏感性较小; 而草丛,
灌丛和阔叶林则介于二者之间。许多酸雨地区针叶林大面积死亡,
就证明了这一点。
不同土壤水分盈亏量对酸沉降的敏感性
水分盈亏量是单位面积土壤柱水分净通量的大小和方向的表征。对某单位面积土壤柱降雨或灌溉时,
在重力的作用下它将向下输送, 直至地下水表流走,
同时在阳光和温度的作用下,
土壤中的水分将蒸发或通过植物的蒸腾作用向上移动,
逸向大气。在一个时间间隔内, 做一个总的估算,
如水分向下移动为主, 则称水分净通量为正,
表示水分盈余; 否则相反。土壤水分盈余量较大时,
盐基离子的淋溶更为强烈, 对酸沉降更为敏感。
四川盆地和贵州高原土壤对酸沉降的敏感性分区
应用阳离子交换量 (CEC) 作为区分指标, 例如, 大于
15.4为不敏感地区, 小于6.2 为敏感地区,
居中为微敏感地区,
科学家划分了四川盆地和贵州山地的土壤对酸沉降的敏感性分区。有趣的是,
四川盆地的85% 面积, 包括成都平原和川西地区,
其土壤对酸沉降不敏感; 而盆地西南 (约占6%盆地面积)
的红壤区为敏感区;其余为微敏感区。而贵州省大部分为中度敏感区,
特别是贵州高原与湘贵丘陵盆地之间的过度地区为敏感区。鉴于四川盆地和贵州山地是我国重酸雨区,
这种划分有助于制定治理方案。
我国七省一市酸雨地区酸沉降敏感性分区图
在我国主要酸雨地区 (江苏, 浙江, 安徽, 福建,
江西, 湖南, 湖北和上海七省一市) 内, 总体来看,
由北向南, 由西向东,
生态系统对酸沉降的敏感性增加。其中,
敏感地区和极敏感地区占总面积1/3 ,
分布在福建省西南部和浙江省南部;
而极不敏感地区约占总面积的1/4 ,
主要分布在长江以北地区。福建省全境均属于敏感和极敏感地区;
而江苏省大部分属于非敏感区。
