文献综述
摘 要
由于人类活动的影响,酸雨成为了目前世界面临的最重要的环境问题之一,它正在严重威胁着植物、动物赖以生存的环境。学者们纷纷展开酸雨对植物及动物的影响研究,但酸雨对土壤生态系统的影响还少有报道,酸雨对土壤的有机碳的转化过程影响还不清晰。本实验将通过在实验室中模拟酸雨,测定不同地区土壤在酸雨喷洒前后的有机碳含量、DOC、pH等值,探究酸雨对其的影响规律并分析不同类型酸雨下土壤有机碳的转化机制。
正 文
酸雨或酸沉降(Acid rain, acid precipitation)是指pH小于5.6的酸性降水(雨、雪、雾等形式),包括湿沉降(如酸雨、酸雾、酸霜、酸雪等)和干沉降(如 NOx,SO2,HCl 等气体酸性物)[1]。因为对干沉降是很难测定及量化的,所以如今众多对酸雨的研究中,主要集中于酸性物质的湿沉降。
在20世纪60~70年代。酸雨主要分布在欧洲和北美地区,但近年来由于人类活动导致二氧化硫和氮氧化物的排放量越来越多,酸雨分布区域进一步扩大,在东北亚地区出现了世界第三大酸雨区,该地区包括中国长江以南的广大地区和朝鲜、日本等,其中酸性最强,面积最大的酸雨区在中国。酸雨已经成为我国急需关注的重要环境问题[2]。
酸雨分为硫酸型和硝酸型两种。我国是世界上第一大煤炭生产国与消费国,煤炭在能源结构中占70%以上,因此我国酸雨类型主要为硫酸型酸雨[3]。随着对酸雨问题的持续关注,我国对其进行了积极的防治和治理,然而,随着交通运输、电力和汽车产业的高速发展,机动车数量剧增,各种污染物及尾气排放大量增加,使大气中氮氧化合物(NOx)的含量显著上升。通过各地的酸雨资料总结发现,致使酸雨污染的主要成分逐步由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变[4],各地区的酸雨类型也正在向硫酸和硝酸混合型酸雨过渡[5]。
我国酸雨分布有明显的空间和时间分布特征。但在不同的城市,由于区域发展状况、气候、大气中颗粒物与土壤等因素的差异也有所不同[6]。我国酸雨主要分布在长江以南各省市,与酸性土壤分布区正好重合,随着酸雨面积进一步扩大,导致部分区域生态系统遭受严重的破坏,给我国造成了巨大的经济损失。
土壤是陆地生态系统的基本组成部分之一,是植物与微生物的繁衍场所,也是酸雨污染的最终受体[7]。因此,酸雨影响条件下土壤生态系统的变化特征一直是社会各界关注的热点问题之一。其中,土壤有机质是土壤的重要组成部分,对土壤肥力、生态环境均有重要的作用。土壤有机质(Soil Organic Matter , SOM)由一系列存在于土壤中,组成和结构不均一,主要成分为C和N的有机化合物组成[8],包括土壤中各种动物、植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物质。通过查找及阅读有关文献,我们得知酸雨主要是通过以下几个方面来影响土壤有机质的转化。
1、酸雨对土壤有机碳转化的影响
土壤是陆地生态系统中最大的碳库,其表层碳储量约为1500 Pg C (Trumbore, 1997),是大气碳储量的2倍(Schimel, 1995),是植物碳储量的2~3倍(Batjes, 1996)。土壤含碳量即便是微小的变化也会对生态系统碳平衡的评估产生重大影响。
土壤有机碳分为惰性有机碳和活性有机碳。土壤活性有机碳,是指在一定的条件下,受外部环境影响强烈,具有一定溶解性,在土壤中不稳定,且易被氧化、分解和矿化,其形态和空间位置对环境变化敏感的那一部分土壤碳,包括土壤颗粒有机碳、易氧化有机碳及轻组有机碳等(Rovira et al., 2010)。研究表明,土壤有机质的短期波动主要发生在易被氧化、分解的部分,易氧化有机碳及微生物量碳可作为土壤活性有机碳的指示因子。其中易氧化有机碳是指能被333 mmol · L-1的高锰酸钾氧化的有机碳,易受外部环境影响,经常被用于指示农业生态系统土壤有机质初期变化的指标(Datta et al., 2010)。
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