我国东北地区地表水酸化现状

2011年8月对我国东北地区东部的溪流进行采样调查,以评价地表水的酸化现状.通过对采集的33个水体pH值和酸中和容量(ANC)的分析发现,只有长白山上少数溪流的pH值低于6.0,而所有采样水体的ANC均高于0.2 meq.L-1,说明该地区尚未大面积发生地表水酸化问题.离子浓度分析结果表明,HCO3-是水体中最主要的阴离子,而SO24-浓度往往小于150μeq.L-1,NO3-浓度更是远低于SO24-,这说明该地区酸沉降污染较轻.但是,东北地区广泛分布着风化速率较低的酸性森林土壤,导致一些水体缓冲酸沉降的能力较弱,水体酸化的可能性仍然存在.以此类推,东北亚目前的酸沉降水平尚不足以产生严重的地表水酸化问题,周边国家不应过分夸大我国排放酸性气体的越境输送导致的环境影响.     

中国地表水酸化敏感性的区划

地表水体的酸化与集水区的许多环境因子密切相关,如土壤对酸的缓冲能力、基岩中和酸沉降的能力以及土地利用方式等.其中,土壤的抗酸化能力是关键因素.因此可以根据集水区土壤、基岩和土地利用方式等信息来评估地表水在不同流量下发生酸化的可能性.本研究成功地应用已有资料和数据得到了我国地表水对酸沉降的敏感性等级,并绘制了地表水酸化敏感性区划图.结果表明,我国大部分地表水对酸化并不敏感.极易酸化和较易酸化的地表水主要分布在东北的北部地区,占所有国土面积的2.67%,是该地区强酸性漂灰土、酸性母岩和针叶林植被共同作用的结果.对酸化敏感性为中级和低级,即不易酸化的地表水主要分布在东北暗棕壤地区和南方富铝土区域,占所有国土面积的15.2%.其余82.11%国土面积上的地表水对酸化不敏感,完全不可能发生酸化.北方地区主要是由于土壤的强缓冲能力,而在南方,石灰质土壤以及耕作农田的广泛分布是最重要因素.南方重酸雨区由于土壤对酸化并不很敏感,因此在短期内不会出现大面积水体酸化现象.由于东北近年来频频出现酸雨,因此东北的酸沉降必须及早防治,以免出现大面积酸化水体.     

酸化水体中的藻类研究

为研究酸沉降对水生生态系统的影响,1991年至1992年间,对地处我国重酸雨区域的重庆市郊6个水体中的藻类进行了比较研究,结果表明,绿藻门的种类最多,占种类总数的50％以上,其次是蓝藻或硅藻。藻类的细胞密度、生物量和叶绿素ａ,在酸化水体中（pH值<5.0）分别为23.3～49.9万个/L,0.59～1.05mg/L和0.65～3.01mg/m3;在轻度酸化水体（6.0＞pH值＞5.0）分别为433.9～680.0万个/L,6.6～21.75mg/L和14.66～25.19mg/m3。三项指标均随水体酸度的增加而减少。酸化水体中的藻类生长潜力（AGP）很弱,低pH值和可给态磷的不足是造成AGP低的主要限制因素。     

水体酸化对藻类影响的初步研究

通过综合生态模拟(微宇宙)试验和藻类生物测试,研究了水体酸化对藻类的影响,结果表明,水体酸化对藻类有明显的抑制作用。48h-EC50和96h-EC50(对斜生栅藻)分别为pH4.45和4.65,当pH≥5.5时,藻类的光合作用对酸度具有很强的缓冲能力。当pH<5.0时,缓冲能力较弱。低pH对淡水生态系统的阈值处在5.0—5.5间,pH5.5可推荐为水体酸化标准。研究了两个小型酸化水体(pH4.7)中的藻类群落特征。     

模拟氮沉降对土壤酸化及土壤酸缓冲能力的影响

为探讨N沉降对酸雨区森林土壤酸化和土壤酸缓冲能力的影响,于2012年4—12月在重庆缙云山地区选取针阔混交林和常绿阔叶林2种典型林分进行模拟N沉降试验,设N0、N1、N2、N3 4个处理,施N量(模拟N沉降量)分别为0、60、120、240 kg/(hm2·a),每月月初将NH₄NO₃溶液均匀喷洒在所选样方内,8个月后进行取样分析. 结果表明:①不同pH下2种林分土壤的酸缓冲能力存在较大差异,pH越低土壤酸缓冲能力越高. ②2种林分的土壤酸缓冲能力随N沉降量的增加而降低. 在相同的N沉降量下,常绿阔叶林土壤酸缓冲能力略高于针阔混交林. ③N沉降会加快土壤酸化速率. 与N0处理相比,N1、N2、N3处理常绿阔叶林土壤pH分别下降了0.03、0.06、0.16,而针阔混交林则分别下降了0.08、0.10、0.26. ④2种林分土壤中盐基离子含量均随N沉降量的增加而降低,交换性Al3+含量则相反. 与N0处理相比,常绿阔叶林N1、N2、N3处理盐基离子含量分别下降了55.76%、66.00%、70.38%,交换性Al3+含量分别增加了16.03%、21.37%、31.81%;针阔混交林盐基离子含量分别下降了24.12%、43.38%、62.24%,交换性Al3+含量分别增加了19.19%、23.48%、34.85%. 研究表明,氮沉降会降低森林土壤酸缓冲能力,加快酸化速率,并且常绿阔叶林土壤对N沉降的敏感性高于针阔混交林.      

松树近旁土壤酸化的二维特征

采用土壤酸中和能力的一种新定义方法：土壤水的pH值降低到4.7时100g土壤消耗的H⁺量,研究了土壤断面的酸化特征。选择了南方的红壤和北方的褐壤,详细研究了松树近旁土壤pH、酸中和能力、以及对SO²－₄吸附等断面的二维分布特征。结果表明,松树近旁土壤的pH、酸中和能力、SO²－₄吸附能力在水平层变化不明显,在垂直深度方向逐渐变大,表层小于下层。从土壤断面ANC的特征揭示出我国南北方土壤表层均受不同程度的酸化。     

模拟酸雨对峨眉山土壤缓冲能力与冷杉生长的关系

通过采用模拟酸雨对土壤的静态和动态淋溶试验,比较了峨眉山冷杉生长状况不同区域的土壤样品的缓冲能力,并与未受酸沉降侵蚀、冷杉生长良好且与峨眉山海拔相近的贡嘎山土壤作为对照点,研究和分析了各不同区域土壤随模拟酸雨pH值变化而改变的情况,以及土壤中可交换阳离子在受到酸沉降侵蚀时,其阳离子溶出总量情况,揭示了峨眉山土壤对酸沉降的缓冲能力与冷杉生长间的关系。     

土壤酸化空间信息模型构建及其在贵州龙里实验区的应用

依托遥感和地理信息系统理论和技术,基于TM数据、气象资料和化学实测数据,将基于能量循环的土壤水平衡模型和基于物质循环的土壤酸化模型相耦合,构建了土壤酸化空间信息模型,解决了土壤化学性质从点尺度到空间尺度的扩展.并以季节尺度模拟了酸沉降对土壤化学性质的影响,分析了贵州省龙里县2007年不同植被类型覆盖土壤受酸沉降影响的定量变化特征,结果表明,①从空间角度来说,在同一季节内,不同植被覆盖类型土壤水的pH值和土壤盐基饱和度的大小关系为:草地混交林灌丛针叶林;②从时间角度来说,土壤水盐基浓度主要与土壤水含量呈负相关性,即浓度随着土壤水含量的增加而降低.不同季节相同指标的浓度由高到低为:春季秋季冬季夏季;③不同植被覆盖类型土壤受相同酸沉降的影响不同,受酸雨影响由大到小为:针叶林灌丛混交林草地.     

长期土壤酸化模型(LTSAM)

以碱总量守恒为基础，以Ｕｌｒｉｃｈ缓冲范围为模型主要框架建立了兼能描述酸性与石灰性土壤长期酸化反应过程的动态模型．经与ＳＭＡＲＴ模型在理论设计和模拟结果两方面作对比之后，又利用新建模型以北京地区典型褐土为例进行了硫沉降与酸（Ｈ＋）沉降的对比计算．结果表明：（１）ＬＴＳＡＭ模型能够很好地反映土壤缓冲酸的主要机制．（２）模式运行即稳定又省时．（３）大气硫沉降不同于酸沉降．也就是说，硫沉降改变时，阳离子（尤其是主要离子）沉降量的变化应当加以考虑．     

酸雨,水体酸化及其对水生生物的影响

我国酸雨南重北轻，呈区域分布和硫酸型特征。川、黔、湘、赣、桂和粤等省、区的局部地带酸雨ｐＨ低于４．５，接近国外重酸雨水平。重庆市郊（缙云山、南山）已发现酸化水体和酸敏感水体。酸化对各营养级水生生物的生长繁殖、生物多样性和水体生产力造成危害，破坏水体的生态平衡。如果燃煤的脱硫防尘等环保措施不力，我国酸雨与水体酸化的发展趋势十分严峻。     

利用石灰石防治湖泊水体的酸化

英国韦耳什(Welsh)水管理局最近进行了一项保护湖泊水质的科研课题:对威尔士(Wales)西部两个湖泊的水体,利用石灰石处理以防治其酸化现象,并得到显著效果 这两个湖泊的水体,原来的pH值在4.2和4.8:经处理后于1985年4月其最大值分别提高到6.9和7.0,接近于中性 湖水各项质量的变化趋向也大致同预期的一样:虽然其中一个湖的水体,再酸化现象比预计的稍快一些。     

中国降水酸沉降通量的空间特征

发展了降水酸沉降通量的概念,并在地理信息系统工具软件———ARC/INFO的支持下对中国降水酸沉降通量的分布进行了区域划分。结果表明,降水酸沉降通量的分布大致与降水酸度的分布一致,但有其自己的特点。华中和华南地区是降水酸沉降通量最大的地区。有机酸是降水中最重要的弱酸碱物质。在考虑它们的作用后,降水酸沉降通量增大。降水酸沉降通量的空间分布的估算是酸沉降引起的水体和土壤酸化研究的基础。      

土壤酸沉降缓冲机制的探讨

选取南方主要酸沉降区土壤作模拟酸雨淋溶实验,分析在酸雨作用下各土壤盐基离子的淋溶特性,硅、铝元素的释放规律及淋出液的 pH值变化特点。在此基础上,对土壤酸沉降的缓冲机制进行了探讨。      

汤山废弃矿坑水体酸化原因分析及治理方案

经野外实地考察和岩矿样品的室内分析研究得出:湖水酸化主要是因为山体岩石中有5%～10%的黄铁矿(FeS2)经强烈风化产生的硫酸根通过地表径流进入水体所致,并就黄铁矿的分布情况、岩石的风化程度和湖水pH值的变化趋势,提出治理方案。     

土壤对不同酸度酸沉降的缓冲作用研究

通过模拟酸性水淋溶土壤，研究了土壤对不同酸度酸沉降的缓冲作用。结果指出，以不同酸度酸性水淋洗时，黄棕壤对酸沉降表现出了不同的缓冲过程；而红壤对酸沉降的缓冲作用却均以次级缓冲过程为主。经酸性水淋溶后，土壤的酸化由上至下逐渐减弱。     

重庆酸雨地区森林生态系统土壤、植被与地表水现状分析

酸沉降现象在重庆已成为一个严重的长期环境污染问题，本文根据东亚酸雨监测网土壤、植被监测技术规范的方法-研究了酸沉降对森林生态系统土壤、地表水以及植被的影响和危害。通过对土壤的分析：3个采样点的土壤pH值较低，这可能与大气S和N的输入有关，导致了土壤酸化。而南山采样点的盐基饱和度(BS)均值少于10％，盐基离子交换量(CEC)也较低．土壤中Al^3 浓度相对较高，土壤中C／N较低，南山可能存在土壤酸度增加的危险，以及土壤中Al浓度增高并伴有S或N沉降增加的危险。对地表水分析结果表明，南山采样点地表水的酸中和能力(ANC)较大，但是该采样点土壤剖面的盐基饱和度并不高，由此可推测该地表水可能是经由盐基离子丰富的土壤或岩石径流而来。通过对植被的分析，酸雨可能对杉木和柳杉这两种酸敏感性植物有一定的危害作用。     

生态系统对酸沉降敏感性评价方法与进展

评述水体、土壤和整个生态系统对酸沉降敏感性评价的各种方法,这些方法用系统 的不同物理化学性质表征它们缓冲酸输入的能力。     

中国酸沉降:来源、影响与控制

总结我国酸沉降观测与模拟、来源与影响以及控制与成效,不仅能为未来我国大气污染治理提供科学依据,也能为国际酸沉降控制提供参考.本文回顾了40年来我国酸沉降研究的发展历程,对有关酸雨时空分布特征、致酸气体排放、土壤和地表水酸化、酸化缓冲机制、临界负荷区划以及酸雨控制对策等研究进展进行综述.我国酸雨污染经历了快速发展、污染缓和、再次恶化和持续改善4个阶段,与酸性气体——二氧化硫和氮氧化物的排放趋势相一致.我国酸雨区主要分布在长江以南及青藏高原以东的广大地区以及四川盆地,而不是排放最为集中的华北地区,反映出氨气和盐基阳离子排放的较强中和作用.作为酸沉降的主要危害,我国土壤酸化严重,而地表水酸化与欧美相比并不突出,原因是盐基阳离子沉降和硫氮转化（如硫酸根吸附和反硝化等过程）提供了特别的缓冲作用.随着二氧化硫排放优先于氮氧化物得到初步控制,我国降水化学组成由硫酸型转变成硫酸-硝酸-铵混合型,从而氮沉降,特别是铵沉降对我国土壤酸化的贡献越发显现.国家“两控区”划分、大气污染物总量控制与“大气污染防治行动计划”等政策的实施,有效控制了我国酸沉降的发展,酸化的土壤和地表水开始出现恢复的趋势.     

大宝山污灌区水体与土壤重金属污染分析与评价

通过在大宝山矿区采集橫石河不同河段水样和河流沿岸土壤样品,测定水体和土壤的pH值、Cu、Zn、Pb和As等重金属含量,运用单因子指数和综合污染指数评价法研究矿区水质和土壤重金属的分布特征与污染现状。结果表明:(1)接受尾矿污水的横石河中游区域水体明显酸化,pH值为3.28。水体Zn和Pb浓度分别为3.91和1.30 mg/L,其超标倍数分别为1.96和6.48。此外,水体Cu、Zn、Pb和As等重金属含量沿河流流向呈现降低趋势。(2)橫石河沿岸土壤的pH值范围为4.63~5.73,土壤均呈酸性。橫石河右岸非污灌区利用未受污染的横石河上游水源灌溉,农田土壤未出现重金属含量超标。橫石河左岸污灌区长期利用受污河水灌溉,稻田土壤呈现轻度至中度的重金属污染,其中Cu、Zn和As平均浓度分别为224、256和48.6 mg/kg,最大超标倍数分别为5.61、1.58和2.47。受污河水灌溉是农业土壤重金属污染的重要来源。     

柳州地区酸沉降临界负荷的确定

为了对目标沉降量的制定提供定量依据,根据现场调查和实验测量获得柳州红壤的物理化学特性,地表水化学行性及降水化学背景和现状的数据,应用改进的ＭＡＧＩＣ模型计算不同酸沉降量下土壤的酸化过程。结果表明：柳州土壤已处于酸化状态并呈现继续酸化趋势,表层土壤敏感性较强,而底层土壤和地表水缓冲能力较强。