生態(tài)系統(tǒng)酸沉降敏感性

　　何謂敏感? 一般有兩個含義: 其一, 易受外界影響; 其二, 易受傷害。例如, 有若干人同在農(nóng)田里勞動, 曬了幾小時太陽, 農(nóng)民的皮膚毫無變化, 但城里來勞動的學生, 則皮膚紅腫, 第二天甚至開始脫皮。我們則稱城里學生比鄉(xiāng)下農(nóng)民對陽光敏感。生態(tài)系統(tǒng)對酸沉降亦如此。同樣的酸沉降量, 有的地區(qū)土壤易于酸化, 有的地區(qū)則不然; 有的地區(qū)水域易酸化, 有的地區(qū)則不然, 這就是環(huán)境對酸沉降的敏感性問題。由于酸沉降或酸雨面積較大, 如果我們找到了敏感性地區(qū), 就找到了重點, 抓住了薄弱環(huán)節(jié), 使問題解決變得容易。

酸沉降敏感性標度

　　敏感是個概念, 僅僅是個定性說法, 遠遠不夠。因為敏感性程度常常差別較大, 如某類型土壤不易受酸化, 易受酸化, 很易受酸化和極易受酸化等等, 應有定量標度。例如, 化學品的毒性大小的指標是大小鼠口服半致死量: 小于50毫克/ 公斤, 為劇毒; 50-500毫克/ 公斤為高毒; 500-5000毫克/ 公斤為中毒; 大于5000毫克/公斤為低毒。對于土壤, 目前常用土壤陽離子交換量 (CEC) 作為劃分土壤對酸沉降敏感性指標; 用水體堿度 (ALK) 作為劃分水體對酸沉降敏感性指標。應用該項指標將土壤地圖繪為對酸沉降敏感分級圖; 將水域圖劃為對酸沉降敏感性分級圖。

生態(tài)系統(tǒng)對酸沉降敏感性標度

　　生態(tài)系統(tǒng)更為復雜, 某一地區(qū)土壤或水體現(xiàn)有的化學狀況并不能代表整個生態(tài)區(qū)域對酸沉降的敏感性, 必須開展整個生態(tài)系統(tǒng)對酸沉降敏感性區(qū)劃研究, 首先找到影響對酸沉降敏感性有影響的生態(tài)因子; 繼而, 確定它們各自對酸沉降敏感性影響的重要性; 再根據(jù)其重要性對諸生態(tài)因子加權求和; 最終得到一個總體綜合指標并據(jù)此評價各生態(tài)系統(tǒng)的敏感性等級, 繪出等級圖。經(jīng)過我國科學家研究, 認為以下因子對酸沉降敏感性有重要影響: 巖石類型, 土壤類型, 植被與土地利用和土壤水分盈余量。

不同類型巖石的酸中和能力

　　地殼表面巖石在大氣、水和生物等外力的長期聯(lián)合作用下發(fā)生風化, 風化快的巖石酸中和能力較強, 而風化的快慢又取決于巖石本身的化學成分和礦物種類。如花崗巖, 為硅酸鹽, 風化緩慢, 對酸中和能力很弱, 因此具有較強的對酸沉降的敏感性。而石灰?guī)r,為碳酸鹽, 風化快, 對酸中和能力強, 對酸沉降不敏感。其余, 砂巖, 頁巖, 石灰砂巖等則居于其中等級。顯而易見, 碳酸鹽比硅酸鹽容易為酸性物質所中和, 因此后者常用作防酸腐蝕材料。

不同類型土壤的酸緩沖能力

　　土壤對酸沉降來說是個大緩沖系統(tǒng)。何謂緩沖? 船靠岸, 受前進的慣性作用, 船幫可能與巖石發(fā)生撞擊, 出現(xiàn)事故; 此時, 若在船幫處按裝若干輪胎, 則可減緩撞擊作用, 船體安然無恙。土壤也如此, 不同土壤的酸緩沖能力不同。其中, 紅壤對酸沉降的緩沖能力極差; 黑土對酸沉降的緩沖能力最高; 黃土和褐土居中。這是因為不同類型土壤pH值, 硫酸根吸附容量不同, 有機質含量不同, 鹽基飽和度不同, 它們都影響酸緩充能力。

不同土地利用類型對酸沉降的敏感性

　　不同的植被和不同的土地利用方式對酸沉降的敏感性有明顯影響。植被是樹木和草木的通稱和集合稱, 例如大沙漠沒有植被, 林區(qū)植被發(fā)育較好等等。土地利用方式是指種草, 種果木, 種水稻和種玉米, 小麥等等。針葉林, 如杉木, 羅漢松, 馬尾松等, 對酸沉降較為敏感; 農(nóng)業(yè)耕地由于施肥和施用石灰等人類活動, 土壤已保持一定的pH值和鹽基飽和度, 對酸沉降敏感性較小; 而草叢, 灌叢和闊葉林則介于二者之間。許多酸雨地區(qū)針葉林大面積死亡, 就證明了這一點。

不同土壤水分盈虧量對酸沉降的敏感性

水分盈虧量是單位面積土壤柱水分凈通量的大小和方向的表征。對某單位面積土壤柱降雨或灌溉時, 在重力的作用下它將向下輸送, 直至地下水表流走, 同時在陽光和溫度的作用下, 土壤中的水分將蒸發(fā)或通過植物的蒸騰作用向上移動, 逸向大氣。在一個時間間隔內(nèi), 做一個總的估算, 如水分向下移動為主, 則稱水分凈通量為正, 表示水分盈余; 否則相反。土壤水分盈余量較大時, 鹽基離子的淋溶更為強烈, 對酸沉降更為敏感。

四川盆地和貴州高原土壤對酸沉降的敏感性分區(qū)

　　應用陽離子交換量 (CEC) 作為區(qū)分指標, 例如, 大于 15.4為不敏感地區(qū), 小于6.2 為敏感地區(qū), 居中為微敏感地區(qū), 科學家劃分了四川盆地和貴州山地的土壤對酸沉降的敏感性分區(qū)。有趣的是, 四川盆地的85% 面積, 包括成都平原和川西地區(qū), 其土壤對酸沉降不敏感; 而盆地西南 (約占6%盆地面積) 的紅壤區(qū)為敏感區(qū);其余為微敏感區(qū)。而貴州省大部分為中度敏感區(qū), 特別是貴州高原與湘貴丘陵盆地之間的過度地區(qū)為敏感區(qū)。鑒于四川盆地和貴州山地是我國重酸雨區(qū), 這種劃分有助于制定治理方案。

我國七省一市酸雨地區(qū)酸沉降敏感性分區(qū)圖

　　在我國主要酸雨地區(qū) (江蘇, 浙江, 安徽, 福建, 江西, 湖南, 湖北和上海七省一市) 內(nèi), 總體來看, 由北向南, 由西向東, 生態(tài)系統(tǒng)對酸沉降的敏感性增加。其中, 敏感地區(qū)和極敏感地區(qū)占總面積1/3 , 分布在福建省西南部和浙江省南部; 而極不敏感地區(qū)約占總面積的1/4 , 主要分布在長江以北地區(qū)。福建省全境均屬于敏感和極敏感地區(qū); 而江蘇省大部分屬于非敏感區(qū)。