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文檔簡介
關(guān)于大氣污染及生物防治第一頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第一節(jié)大氣污染概述
清潔的空氣中含有78%的氮,21%的氧,0.93%的氫、少里的二氧化碳和水蒸氣、微里的稀有氣體。當(dāng)大氣中某些氣體異常地增多或者增加了新的成分時,大氣就污濁了。當(dāng)大氣成分的變化增大到危及生物的正常生存時,就造成了大氣污染。大氣污染的來源有自然和人為兩種。由火山爆發(fā)、地震、森林火災(zāi)等自然因素產(chǎn)生的大氣污染叫做自然污染源;人類的生產(chǎn)、生活活動導(dǎo)致的大氣污染叫做人為污染源。大氣污染主要來源于人類的活動,特別是工業(yè)和交通運輸,因而在工業(yè)區(qū)和城市中空氣污染特別嚴(yán)重。第二頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第三頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第四頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第五頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一煤粉塵、一氧化碳、二氧化氮、碳化氫、硫化氮和氨等,污染物嚴(yán)重影響人體健康及人類活動。對動植物生長,建筑物,器物,珍貴文物及精密儀器也有很大的危害。我國空氣污染以煤煙型為主,主要污染物是二氧化硫和煙塵。城市、工礦區(qū)的污染較嚴(yán)重。城市仍以煤煙型污染為主,部分大中城市出現(xiàn)煤煙一機動車尾氣混合型污染。從總體上說,我國北方城市的大氣污染大于南方城市;冬季大于夏季;城市、工礦區(qū)大于農(nóng)村。第六頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第七頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第二節(jié)溫室效應(yīng)
一、溫室氣體大氣層能透過太陽輻射的短波(0.5微米),而能反射和吸收從地而反射的長波光(4一100微米),阻擋地面的熱量向宇宙擴散,這就是所謂的溫室效應(yīng)。溫室氣體主要有CO2、水蒸氣、CH4,N2O,O3及氟氯烴類。排出的CO2均6000000000t。對氣候變暖的貢獻(xiàn)率為54%。據(jù)估測全球每年排每年排放量550000000t,貢獻(xiàn)率15%。N2O每年排放量30000000t,貢獻(xiàn)率為7%。氟氛烴類每年排放量為500000t,貢獻(xiàn)率為24%。第八頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第九頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一二、增溫及后果內(nèi)羅畢宣言指出:全球變暖將引起降水量與風(fēng)型的變化,暴風(fēng)雨頻率與強度增大,生態(tài)系統(tǒng)受到的壓力與物種消失將增加,淡水供應(yīng)減少,海平面上升,因此已引起人們極大的關(guān)注。(一)增溫根據(jù)世界氣象組織提供的資料:10個最熱的年度全都在1983年以后,其中有7個發(fā)生在20世紀(jì)90年代。而1990、1994、1996、1997、1998年是1860年以來的最熱年份,1998年又是其中最熱的一年(世界氣象組織,1998)。第十頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一(二)海平面上升由于氣溫升高,冰雪融化,海水膨脹,致使海平面上升。海平面上升,給約占全球人口50%的沿海地區(qū)居民帶來嚴(yán)重后果;港口設(shè)施被淹沒,城市排水系統(tǒng)失去作用,加快海岸線和灘涂的侵蝕,肥沃耕地將消失。(三)降水量的變化全球降水量變化在不同地區(qū)差別較大。中高緯度地區(qū)降水量將增加(約增加10%),熱帶、亞熱帶地區(qū)降水量無多大變化,也有人認(rèn)為將減少10%。但由于環(huán)流特點,暴雨型降水增加,非降水期延長,干旱將擴大。
(四)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響如果全球平均溫度增加1.5℃,高緯度地區(qū)增加9℃,則某些作物將向北推移。耕地面積將擴大。如果低緯度地區(qū)氣溫上升1℃,降水量減少10%,則土壤濕度將減少50%,美國、南美洲、澳大利亞西部、南部非洲、南亞山區(qū)、印度次大陸和東南亞某些地區(qū)作物產(chǎn)量將大幅度降低。第十一頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一(五)對氣候帶和植被分布的影響全球溫度升高,植被帶將有很大變動:.亞寒帶森林可能由目前的23%減少到1%以下,泰加林幾乎消失。當(dāng)CO2濃度增加一倍時,森林生物量將由現(xiàn)在的58.4%降到47.4%;草地生物量將由現(xiàn)在的17.7%增加到28.9%。氣溫升高,熱帶面積將擴大。全球升溫,植物物種將會向北(北半球)推移。(六)對土地利用的影響河口水位上升,河口排洪功能降低,沿海海拔零米的面積將增加,災(zāi)害潛在性將增大,因此,要相應(yīng)增加排水設(shè)施。海平面上升,將引起地下水位上升、低洼地積水或土壤鹽漬化。海平面上升,沙濱的面積將減少。海平面上升,需增加防堤壩的高度。第十二頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一三、對策
(一)溫度、濕度的變化,必然迫使我們要相應(yīng)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和土地利用方式。目前的溫室效應(yīng)使氣溫上升得快、幅度大,這將使很多優(yōu)良品種很難適應(yīng)。因此,必須盡旱做好準(zhǔn)備,培育出適應(yīng)新的氣候特點的替代品種。(二)保護森林、造林綠化是減少溫室效應(yīng)的重要措施(三)減少CO2的排放量足減緩增溫的重要保證。今后要提高能源利用效率和采用清潔能源(太陽能、原子能、風(fēng)能..…》,使CO2排放量逐步降低。第十三頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第三節(jié)酸雨
酸雨被認(rèn)為是“空中死神”,已成為重要的國際環(huán)境問題。它能使水體和土壤酸化、破壞森林、傷害莊稼、損害古跡、影響生物生存和人體健康。我國酸雨問題日趨嚴(yán)重。據(jù)全國監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,我國酸雨出現(xiàn)面積之廣,酸度之高,已超過了歐美、日本。第十四頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一一、酸雨的特點所謂酸雨是指pH小于5.6的降水(美國采用pH小于5)。廣義的酸雨(酸沉降)包括干沉降和濕沉降。干沉降包括各種酸性氣體、酸性氣溶膠和酸性顆粒物,其主要成分為SO2、NO2、SO4、HF、HCI、HCOOH、CH3COOH,NO3‘及F等。濕沉降即通常所說的酸雨,包括酸性雨、酸性霧、酸性露、酸性雪和酸性霜等,主要成分有陽離子:H*離子,Ca離子,NH4離子、Na離子、K及Mg;陰離子:SO4、NO2、Cl及HCO2。第十五頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一我國降水成分表第十六頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一酸雨不僅決定于酸量,更主要是決定于對酸起中和作用的堿量。第十七頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一二、我國酸雨主要特點(一)頻率高、酸度大。根據(jù)對77個城市的監(jiān)測〔1994年),pH低于5.6的占48.1%,其中81.6%的城市出現(xiàn)過酸雨。1997年統(tǒng)計,pH低于5.6的有44個城市,占統(tǒng)計數(shù)字的47.8%,其中75%的南方城市(長江以南)年降水PH低于5.6。
(二)分布有明顯的區(qū)域性。主要集中在長江以南,青藏高原以東的華中、西南和華東地區(qū),并且面積正在不斷擴大。據(jù)1994年提交的《中國酸雨問題專家報告》資料,我國酸雨面積大幅度向西、北推移,已越長江,跨黃河。第十八頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一三、酸雨形成的機制(一)污染物及來源。污染物主要有SO2、SO3、H2S、(CH3)2S2、H2SO4、CH3COH、NO、N2O、NO2、HNO3、NH3及HCl
(二)形成機制。酸雨形成包括兩大過程,即排人大氣中的酸性物質(zhì)(SOx、NOx)被氧化后與雨滴作用,或在雨滴形成過程中同時被吸收與氧化;雨滴降落(沖刷)過程中把酸性物質(zhì)一起沖刷下來。二氧化硫變?yōu)榱蛩岬淖铌P(guān)鍵的一步是被氧化成三氧化硫,然后再與水作用成為硫酸,其形成機制可能有三種:被光化學(xué)氧化劑氧化;在金屬觸媒作用下,產(chǎn)生氧化作用;被空氣中的固體粒子吸附和催化,形成硫酸煙霧第十九頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一四、酸雨形成過程(一)成雨過程SOx、NOx,在云層雨滴形成過程中被吸收和轉(zhuǎn)化,包括:1水蒸氣冷凝在含硫酸鹽、硝酸鹽或抓離子的凝結(jié)核上。2形成云霧時舊。SO2,NOx和CO2等氣體被水滴吸收。3氣溶膠粒子和水滴在形成云霧的過程中互相碰撞而結(jié)合。第二十頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一(二)沖刷過程酸性污染物被雨水從大氣中沖刷、消除,包括:1云單體形成期間凝結(jié)核的消耗。2布朗運動使氣溶膠粒子附著到云單體上。3云體對微量氣體的吸收與吸附。4下降雨滴對氣溶膠粒子和S02的捕獲。第二十一頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第二十二頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一五、影晌酸雨形成的因素(一)酸雨形成與政性氧化物的濃度及轉(zhuǎn)化條件有關(guān)大氣中SO2濃度越高,降水中硫酸根濃度就越高,降水酸度就越強。(二)膠雨形成與天氣形勢和降水有關(guān)(三)酸雨形成與土壤地帶性差異有關(guān)南方土壤多屬酸性的紅壤和黃壤,北方土壤多屬堿性土。這些堿性土壤粒子被風(fēng)吹揚到空中,對雨水中的酸起中和作用第二十三頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一六、酸雨對生態(tài)系統(tǒng)的影響(一)對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響酸雨對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響主要是由于水體酸化,促使土壤中重金屬溶入水體。在酸化的水體中,陰離子的SO4取代了HCO3;陽離子中Ca隨著H’濃度增加而降低,Al、Ni、Cu、Zn、Pb和Cd等則相應(yīng)增加。水體酸化對水生生物種類的影響極為明顯。如加拿大安大略湖,由于pH的降低,綠藻門從26種減至5種,金藻門從22種減少到5種,藍(lán)藻門從22種減至10種。同時,甲殼類和腹足類浮游動物的種類也明顯減少。第二十四頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第二十五頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一(二)酸雨時陸生生態(tài)系統(tǒng)的影響1.對土壤影響土壤酸化影響微生物群落結(jié)構(gòu)和種群數(shù)t,并嚴(yán)重影響微生物的活動和營養(yǎng)元素在土壤一植物系統(tǒng)中的循環(huán)。土壤酸化能抑制硝化和氨化作用。隨土壤酸度增加,硝化和氨化過程減慢,土壤中NO3一N形成量減少,NH4一N積累增加。根瘤菌、放線菌等都適于在中性環(huán)境中活動,在酸雨影響下,_七述固氮菌活性降低,甚至停止。第二十六頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一酸雨對土壤影響的程度決定于土壤類型和理化特征,主要如土壤有機質(zhì)和薪土礦物提供的總緩沖能力或陽離子交換量的數(shù)量、土壤鹽基飽和度、土壤剖面中有無碳酸鹽以及土壤耕作制度、施肥、施石灰情況等。第二十七頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一2對植物的影響(l)對植物生理生態(tài)的影響①對葉綠素的影響:植物體內(nèi)含氮量增加,促進葉綠素合成加速。當(dāng)葉綠素合成量超過了H十對葉綠素破壞量時,植物體的葉綠素含量就增加。但是,當(dāng)受試植物在較強的酸性降雨的影響下,葉面積受到損害和葉綠素含量明顯減少時,酸雨也能使葉綠素含量減少。②對樹木凈光合速率和呼吸作用的影響:Ferenbaugh(1976)研究了模擬酸雨對菜豆凈光合速率與呼吸作用的影響,隨著酸雨中酸度增加,光合和呼吸速率都相應(yīng)增加。第二十八頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一
(2)對植物生育期影響酸雨對水稻的影響非常明顯(華摘等,1987),在噴灑酸雨后能推遲水稻的成熟期,如表8一9,并對水稻的性狀有明顯的影響,如表8一10第二十九頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一酸雨對蔬菜的影響,Lee等用模擬酸雨pH3.O、pH3.5、pH4.0和pH5.64個處理表明,蘿卜、甜菜、胡蘿卜、花椰菜和芥菜等產(chǎn)量明顯減少;番茄、辣椒、草每等產(chǎn)量增加,而馬鈴薯等無明顯變化。酸雨對禾谷類作物的影響以稻谷最明顯,其他依次為大麥、小麥。酸雨對森林的影響可包括以下幾個方面:葉器官直接受到傷害和營養(yǎng)元素的消失;森林受細(xì)菌、真菌病原體的感染增加;加速葉面蠟質(zhì)層的腐蝕;抑制根瘤固氮菌的活性;抑制松樹末端花蕾的形成、增加松樹的死亡率;阻礙正常繁殖和降低產(chǎn)量等。第三十頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一七、酸雨的防治在酸雨防治中可以采取以下措施:(一)減少S02等酸性物質(zhì)的排放1選洗高硫煤
2.改變民用煤的燃料結(jié)構(gòu)我國現(xiàn)在民用煤只占總用煤量的1/5,但排出的SO2卻占總排放量的1/2,這與煤的燃料結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系??筛淖兠裼妹旱娜剂辖Y(jié)構(gòu),如用型煤代替塊煤。3.用其他燃料代替煤例如,發(fā)展城市煤氣,在有條件的地方以電代煤等。第三十一頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第三十二頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第三十三頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一
(二)篩選對酸雨教感的指示植物和杭酸雨植物根據(jù)模擬酸雨試驗和實地調(diào)查,下列植物可以作為酸雨的指示植物如表8-12。第三十四頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一根據(jù)模擬酸雨污染和污染區(qū)實地調(diào)查結(jié)果,單運峰等(1993)應(yīng)用相對比較排序法綜合評價了150種樹木對酸雨和大氣污染的相對敏感性,見表8一13。并在此基礎(chǔ)上篩選出適于西南酸雨區(qū)可供城鎮(zhèn)綠化和用材林、經(jīng)濟林建設(shè)的抗性植物,見表8一14。第三十五頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第三十六頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第四節(jié)臭氧層減薄問題
臭氧層在保護地球方面具有特別的功能:太陽光中對生物無害的可見光和A段紫外線,臭氧幾乎全部放行;對生物害處極大的C段紫外線,臭氧把它們?nèi)课?對生物害大利小的B段紫外線,臭氧將它們大部分吸收,小部分放行。1984年英國南極考察隊的科學(xué)家首先在南極觀察到南極上空有一個巨大的、面積與美國大陸差不多大的臭氧層“空洞”。1996年,南極上空的臭氧層空洞達(dá)到歷史上最大規(guī)模,面積超過了2200平方公里。近年來,世界各地都有報告臭氧空洞現(xiàn)象。第三十七頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一38第三十八頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一就在發(fā)現(xiàn)臭氧耗損和出現(xiàn)臭氧空洞的同時,世界各地紛紛報道皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率明顯增加,這決非偶然巧合。美國近10年來皮膚癌患者平均每年遞增7%;英國的皮膚癌患者至少已增加15%;澳大利亞昆十蘭州皮膚癌死亡率是世界之最,且有逐年增長之勢。破壞臭氧層的物質(zhì)很多,如氟利昂類、CH4、N2O及CCl4,等等,這些成分正在不斷增加,見表8-15:第三十九頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第四十頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一
臭氧減少將使紫外線增強。如果臭氧減少10%,則紫外線將增加20%(UNEP,1990)特別是UV一B增加較多。紫外線增強對生命有明顯的影響。紫外線能促進皮膚形成維生素D,對骨骼生長有促進作用。但UV一B的紫外線可引起皮膚癌,破壞免疫系統(tǒng)和引起眼病。Uv一B還可使免疫系統(tǒng)功能降低。
UV一B對海洋浮游生物的研究表明:UV一B增強能殺死水中某些微生物、幼魚、小蝦和蟹,導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)成分和結(jié)構(gòu)的改變,削弱水體自凈能力。UV—B對植物生長也有不同程度的危害。還能破壞遺傳物質(zhì)。第四十一頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第五節(jié)大氣污染與生物防治
潔凈的空氣是生命的要素。減少污染,凈化空氣,“還我藍(lán)天紅日”已成為世界各國人民的共同心愿。生物防治是治理大氣污染的一種有效持久的方法。很多植物能夠吸收空氣中的有毒有害物質(zhì),并將這些物質(zhì)在體內(nèi)進行分解,轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。如果空氣中的有毒物質(zhì),如Sq達(dá)到十萬分之一時,人就不能長時間工作;當(dāng)它的濃度達(dá)到萬分之四時,人就會中毒死亡,而很多植物在這種環(huán)境中仍能正常生長。第四十二頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一
吸收有毒氣體當(dāng)之無愧的空氣凈化器凈化空氣天然氧氣“制造廠”二氧化碳“廣闊市場”
吸滯粉塵擋塵板降低噪音巨大的天然消音器綠色植物一、植物修復(fù)作用第四十三頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一生態(tài)學(xué)家曾采集了多種抗污能力較強的植物進行分析,發(fā)現(xiàn)木模葉片中的含氯量及私附在葉片h的氯量很多。并且它對SO2也有很強的抗性。SO2對木槿的葉肉細(xì)胞危害極小,木槿有“天然解毒機”之稱。又如榆樹對空氣中的塵埃有過濾作用。據(jù)測定,它的葉片滯塵量為1227g/平方米,有“粉塵過濾器”之稱。同時,榆樹對大氣中的SO2等有毒氣體也有一定的抗性。泡桐是我國著名的速生用材樹種之一。.它的樹干挺直,樹冠龐大,葉大多毛,分泌勃液,能吸附粉塵,凈化空氣,并且對SO2、Cl2、HCl、HF及硝酸霧等有毒氣體有較強的抗性,被稱為“天然吸塵器”。第四十四頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一枝繁葉茂、四季常青的黃楊,是常見的庭園觀賞樹木。由于它的葉片有革質(zhì),表皮細(xì)胞有較厚的角質(zhì)層,所以對SO2、Cl2、H2S、HF等有毒氣體有很強的抗性,還有吸除毒氣,凈化空氣的本領(lǐng)。它的吸氯量和抗性都很強。夾竹桃也是一種抗污能力很強的樹種。夾竹桃的葉面有蠟質(zhì),既有很強的耐旱能力,又能在毒氣和塵埃彌漫的惡劣環(huán)境中照常生長。據(jù)試驗,在SO2強污染環(huán)境中,一般植物均會花落葉枯,而夾竹桃仍枝繁葉茂,生長如常。它對粉塵、煙塵也有較強的吸附力,葉面積能吸附灰塵5g/平方米,因而被譽為“綠色吸塵器”。第四十五頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一不同的樹種對不同的污染氣體的抵抗能力和吸收量差別較大。表8-17是北京市園林局(1974年)對一些植物葉片含硫量調(diào)查的結(jié)果,從表中可看出,樹種不同,含硫量差別很大。第四十六頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一植物吸收氟化氫的能力也很強,江蘇省對幾種植物調(diào)查的結(jié)果如圖所示第四十七頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一氟化氫指標(biāo)生物HF:唐菖蒲、郁金香、金蕎麥、小蒼蘭、杏、葡萄等;唐菖蒲第四十八頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一植物還能吸收其他氣體。很多植物都能直接從空氣中吸收NH3以滿足所需總氮量的10%~20%,如大豆幼苗一晝夜能吸收NH370微克,大多數(shù)植物都能吸收O3,其中銀杏、柳杉、日本扁柏、樟樹、海桐、青岡棟、夾竹桃及刺槐等吸收O3量較大。森林凈化大氣污染物質(zhì)的能力很強,1公頃模式森林凈化效率(以t/a計)O3為96000,SO2為748、CO為2.2,NOx為0.38,PAN為0.17.森林群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,疏密度適中(0.5~0.7)凈化效率越大,如表8-19。第四十九頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一第五十頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一另據(jù)報道,營造1公頃的柳杉林,每年可吸收SO2720kg。草地也有很強的凈化能力,258.9平方公里的紫花苜蓿,每年可使大氣中的SO2減少600t以上。為了配置好有高效凈化能力的群落,必須同時注意植物凈化〔大氣)能力與抗性能力相結(jié)合,喬、灌、草相結(jié)合,因地制宜,合理配置。第五十一頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一關(guān)于城市綠化的規(guī)劃和設(shè)計的原則
(1)常綠樹與落葉樹配合,使各個季節(jié)都能起到凈化作用。(2)速生樹與慢生樹結(jié)合,前者易取得綠化效果,但壽命短,因此要考慮若干年后用慢生樹種接替速生樹種。(3)骨干樹種與其他樹種相結(jié)合,目的是使城市綠化樹種豐富多彩,各有特色。(4)喬、灌、草、藤相結(jié)合,立體綠化,可以增加單位土地面積上的葉面積指數(shù),提高凈化效率。在有條件的地區(qū),要建設(shè)屋頂花園;(5)盡量采用樹型美觀、沒有病蟲害和特殊氣味的鄉(xiāng)土植物。第五十二頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一綠色植物對氣態(tài)污染物的修復(fù)主要是靠葉片表面進行的。據(jù)試驗,高大森林、草坪的葉面積可達(dá)75×104m2/hm2、
(22—28)×104m2/hm2.但大氣中的有害氣體超過了綠色植物能承受的濃度,植物本身也會受害。只有那些對有害氣體抗性強、吸收量大的綠色植物才能在大氣污染較嚴(yán)重的地區(qū)發(fā)揮修復(fù)作用。第五十三頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一對SO2的吸收SO2
濃度達(dá)到0.57–0.86mg/m3,并持續(xù)一定時間,有些敏感植物可能受到危害。達(dá)2.86mg/m3時有些樹木出現(xiàn)受害癥狀達(dá)到5.72-28.60mg/m3時,一般樹木均發(fā)生急性受害。第五十四頁,共六十四頁,編輯于2023年,星期一抗性較強的樹種有側(cè)柏、白皮松、云杉、香柏、榆樹等近80種樹木。每公頃柳杉林每年吸收720kgSO2
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