大氣污染及生物防治

大氣污染及生物防治第一節(jié)大氣污染概述第二節(jié)全球變暖第三節(jié)酸雨第四節(jié)臭氧層空洞第五節(jié)大氣污染的生物防治第一節(jié)大氣污染概述1大氣污染的概念2大氣污染的來源3大氣中主要污染物及其危害4我國大氣污染現(xiàn)狀1大氣污染的概念大氣污染是指大氣中污染物濃度到達有害程度，超過了環(huán)境質(zhì)量標準的現(xiàn)象。但凡能使空氣質(zhì)量變壞的物質(zhì)都是大氣污染物。大氣污染物按其存在狀態(tài)可分為兩大類。一種是氣溶膠狀態(tài)污染物，另一種是氣體狀態(tài)污染物。氣溶膠狀態(tài)污染物主要有粉塵、煙液滴、霧、降塵、飄塵、懸浮物等。氣體狀態(tài)污染物主要有以二氧化硫為主的硫氧化合物，以二氧化氮為主的氮氧化合物，以二氧化碳為主的碳氧化合物以及碳、氫結(jié)合的碳氫化合物。2大氣污染的來源大氣污染指有害物質(zhì)排入大氣，破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類正常生活條件，對人和物造成危害的現(xiàn)象。有自然因素和人為因素兩種。自然因素：火山爆發(fā)、地震、森林火災(zāi)等；人為因素：工業(yè)廢氣、生活燃煤、汽車尾氣、核爆炸等。大氣污染主要以人為因素為主，尤其是工業(yè)生產(chǎn)和交通運輸所造成的，因而在工業(yè)區(qū)和城市中污染特別嚴重。3大氣中主要污染物及其危害大氣中主要污染物有顆粒物、二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、碳氫化合物、氟氯烴等。顆粒物是人體健康的大敵，尤其是直徑在0.5-5um之間的飄塵對人的危害最大。0.5um到5um的飄塵可以直接到達肺細胞而沉積，并可能進入血液往全身流動，其危害后果相當嚴重。二氧化碳對人體雖無直接危害，但空氣中二氧化碳含量過高會引起氣溫上升，它將對人類生存環(huán)境產(chǎn)生各種各樣的影響。二氧化硫?qū)θ梭w的影響主要是其刺激性。經(jīng)常接觸低濃度二氧化硫的人會有乏力、疲倦、咽喉炎、支氣管炎等病癥。而且二氧化硫往往與水氣結(jié)合變成硫酸煙霧，導(dǎo)致酸雨的產(chǎn)生。氮氧化物和臭氧在陽光作用下與其他污染物反響，形成光學(xué)煙霧，對人體危害很大。氮氧化物也算是酸雨形成的原因之一。為確定某地區(qū)空氣質(zhì)量以及空氣中污染物的對人體產(chǎn)生的影響，我國用空氣污染指數(shù)劃分質(zhì)量等級來進行空氣質(zhì)量報告。按照污染指數(shù)劃分的空氣質(zhì)量等級及可能對人體健康產(chǎn)生的影響見下表。4我國大氣污染現(xiàn)狀中國城市化和工業(yè)化的快速開展與能源消耗的迅速增加,給中國城市帶來了很多空氣污染問題。⑴根據(jù)2004年環(huán)境狀況公報,總懸浮顆粒物(TSP)或可吸入顆粒物(PM10)是影響城市空氣質(zhì)量的主要污染物,局部地區(qū)二氧化硫污染較重,少數(shù)大城市氮氧化物濃度較高。在調(diào)查的341個城市中,64%的城市總懸浮顆粒物平均濃度超過國家空氣質(zhì)量二級標準,其中101個城市顆粒物平均濃度超過三級標準,占29.2%。2004年10以個典型城市城區(qū)空氣質(zhì)量為研究對象,研究不同城市城區(qū)大氣污染狀況

選擇的10個城市中影響空氣環(huán)境質(zhì)量的首要污染物都是可吸入顆粒物PM10,其中北京、武漢等六個城市的PM10年均濃度值均超過國家二級標準,只有廈門市的PM10濃度較低為0.062mg/m3,但仍未到達國家一級標準。研究的10個城市中北京和廣州的NO2年均濃度最高,均超過0.07mg/m3。重慶、烏魯木齊、南京、武漢的NO2濃度也較高。只有廈門和昆明的NO2濃度值到達空氣質(zhì)量優(yōu)良的標準。⑵燃煤是形成我國大氣污染的根本原因。我國能源結(jié)構(gòu)中煤炭占76.12%。2000年,全國工業(yè)廢氣排放總量138.145×108立方米,其中燃料燃燒廢氣占59.3%,生產(chǎn)工藝廢氣占40.7%。⑶新興城市和小城市大氣污染也日益嚴重。由于前幾年一些小城市和新興城市,在追求經(jīng)濟增長速度的同時,沒有把環(huán)境保護放在同等重要的地位。搞粗放經(jīng)營,浪費資源,耗能過大,污染嚴重。尤其是二氧化硫和懸浮顆粒物嚴重超標,甚至出現(xiàn)了酸雨情況。⑷隨著城市機動車輛的迅猛增加,我國一些大城市的大氣污染正在由煤煙型向汽車尾氣型轉(zhuǎn)變。有資料報道,我國多數(shù)大城市中,機動車排放造成的污染已占城市大氣污染的60%以上。⑸我國城市大氣污染還具有北方比南方嚴重;冬季重于夏季;產(chǎn)煤區(qū)重于非產(chǎn)煤區(qū)的特點。第二節(jié)全球變暖1過去全球氣溫的變化2導(dǎo)致氣溫變化的原因3未來全球氣溫變化預(yù)測

4全球變暖的影響5防治對策1過去全球氣溫的變化氣候系統(tǒng)變暖是毋庸置疑的，目前從全球平均溫度和海洋溫度升高，大范圍積雪和冰融化，全球平均海平面上升的觀測中可以看出氣候系統(tǒng)變暖是明顯的。⑴溫度的升高。更新的近100全球地表溫度的線性趨勢為0.74℃±0.18℃(1906-2005年)，大于TAR時給出的0.6℃±0.2℃(1901-2000)。近50年的變暖率幾乎是近100年的兩倍。⑵冰雪面積的減少。根據(jù)衛(wèi)星觀測，自1978年以來，北冰洋年平均海冰范圍以每十年大約2.7±0.6%的速度在縮小。⑶海平面的上升。1961年至2003年期間,全球平均海平面上升的平均速度根據(jù)驗潮儀資料估計為1.8±0.5毫米/年，從1993至2003年，海平面上升全球平均速度為3.1±0.7毫米/年。

2導(dǎo)致氣溫變化的原因大氣中溫室氣體和氣溶膠的濃度、地表覆蓋率和太陽輻射的變化改變了氣候系統(tǒng)的能量平衡，從而成為氣候變化的驅(qū)動因子。由于這些因子導(dǎo)致能量平衡產(chǎn)生正或負的變化用輻射強迫表示，輻射強迫用于比較對全球氣候產(chǎn)生的變暖或變冷影響。第一，太陽輻射。太陽輻射是地球—大氣系統(tǒng)最重要的能量來源，它從根本上決定著地球—大氣的熱狀況。自1750年以來太陽輻照的變化估計造成了小的輻射強迫，輻射強迫值為+0.12[+0.06至+0.30]W/m2。第二，氣溶膠的濃度。氣溶膠的特性變化很大，這會影響它們吸收和散射輻射的程度，因而不同類型的氣溶膠可能具有凈的降冷或變暖效應(yīng)。氣溶膠的總直接輻射強迫為–0.7[–0.3～1.8]Wm–2。第三，地表覆蓋率。雪中煙塵微粒的存在導(dǎo)致雪反照率的降低，產(chǎn)生正的強迫。輻射強迫很小，可以不用考慮。第四，溫室氣體。人類活動導(dǎo)致四種長生命期溫室氣體的排放：CO2、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)和鹵烴(一組含氟、氯或溴的氣體)。當排放大于去除過程時，大氣中溫室氣體濃度增加。自1750年以來，由于人類活動，全球大氣CO2、CH4和N2O濃度已明顯增加，目前已經(jīng)遠遠超出了根據(jù)冰芯記錄測定的工業(yè)化前幾千年中的濃度值。全球大氣中CO2濃度已由工業(yè)化前時代的約280ppm增加到2005年的379ppm

全球大氣CH4濃度值從工業(yè)化前時代的約715ppb增至2005年的1774ppb

全球大氣中N2O濃度值已從工業(yè)化前時代的約270ppb增至2005年的319ppb

由于CO2、CH4和N2O的增加，綜合輻射強迫為+2.3W/m2，在工業(yè)化時代，其增加速率很可能是10,000多年中前所未有的。具有很高可信度的是，自1750年以來，人類活動的凈影響已成為變暖的原因之一，具有輻射強迫為+1.6W/m2。溫室氣體的作用機制太陽為地球的氣候提供動力，它以短波的形式輻射能量。到達地球大氣層頂?shù)奶柲苤写蠹s有三分之一被直接反射回太空，余下的三分之二主要被地球外表，其次被大氣吸收。為了平衡被吸收的入射能量，地球本身向太空輻射長波。陸地和海洋釋放的熱輻射中有很多被大氣，包括云吸收了，然后又被輻射回地球。這就是所謂的溫室效應(yīng)。但是，人類的活動，主要是燃燒化石燃料和毀林，大大地加強了自然溫室效應(yīng)，引起全球變暖。3未來全球氣溫變化預(yù)測

⑴溫室氣體排放情景預(yù)估未來全球和區(qū)域氣候變化需要構(gòu)建未來社會經(jīng)濟變化的情景,由此衍生出溫室氣體排放情景。2000年IPCC第三次評估報告公布了?排放情景特別報告?(SRES),發(fā)布了一系列新的排放情景,即SRES情景。SRES情景分為探索可替代開展路徑的四個情景族(A1，A2，B1和B2)，涉及一系列人口、經(jīng)濟和技術(shù)驅(qū)動力以及由此產(chǎn)生的溫室氣體排放。A1情景假定這樣一個世界：經(jīng)濟增長非?？?，全球人口數(shù)量峰值出現(xiàn)在本世紀中葉，新的和更高效的技術(shù)被迅速引進。A1情景分為三組，分別描述了技術(shù)變化中可供選擇的方向：化石燃料密集型(A1FI)、非化石燃料能源(A1T)以及各種能源之間的平衡(A1B)。B1情景描述了一個趨同的世界：全球人口數(shù)量與A1情景相同，但經(jīng)濟結(jié)構(gòu)向效勞和信息經(jīng)濟方向更加迅速地調(diào)整。B2情景描述了一個人口和經(jīng)濟增長速度處于中等水平的世界：強調(diào)經(jīng)濟、社會和環(huán)境可持續(xù)開展的局地解決方案。A2情景描述了一個很不均衡的世界：人口快速增長、經(jīng)濟開展緩慢、技術(shù)進步緩慢。⑵未來氣溫變化的預(yù)測4全球變暖的影響⑴氣候變暖導(dǎo)致海平面上升氣候變暖將會影響到海洋的熱量收支狀況,還會加劇極地冰川的融化，引起海平面上升,海岸濕地和低地被淹沒,海岸侵蝕加劇,洪泛與風(fēng)暴潮災(zāi)害增強。這是非洲坦桑尼亞乞力馬扎羅山頂峰的航拍圖。左圖拍攝于1992年，右圖拍攝于2005年。如果地球以目前的速度繼續(xù)變暖的話，該冰原將可能在未來20年內(nèi)融化消失。⑵氣候變暖導(dǎo)致自然災(zāi)害的發(fā)生頻率增加氣候變暖導(dǎo)致颶風(fēng)、洪水、高溫、干旱等越來越多的極端氣候近年來頻繁出現(xiàn)。⑶氣候變暖對水資源的不利影響氣候變暖改變區(qū)域降水量和降水格局,氣候模型預(yù)測未來雨水充足的地區(qū)降水更多,干旱地區(qū)降水會更少,導(dǎo)致旱區(qū)更旱、澇區(qū)更澇，加劇全球旱澇災(zāi)害的頻率和程度。氣候變暖使得蒸發(fā)加強,徑流減少,導(dǎo)致流域產(chǎn)流量下降乃至斷流，從而導(dǎo)致水資源的需求增加,從而影響水資源的可持續(xù)利用。⑷氣候變暖對農(nóng)牧業(yè)的不利影響CO2等溫室氣體的大量增加使氣溫升高,使得積溫及持續(xù)天數(shù)增加,種植界限北移。全球變暖有利于農(nóng)業(yè)病蟲的越冬和繁殖,導(dǎo)致更嚴重的農(nóng)業(yè)病蟲與雜草危害。植物生長速度加快，需要更多的肥料，而溫度升高，肥料分解加快，化肥的需求量大增，因而化肥、農(nóng)藥大量使用，帶來一系列問題，土壤板結(jié)、土壤污染等。氣候變暖加劇了干旱、半干早地區(qū)的旱情,大多數(shù)內(nèi)陸河流斷流,農(nóng)業(yè)灌溉受到很大影響,同時草原地區(qū)牧草生長緩慢,給畜牧業(yè)帶來嚴重損失。⑸氣候變暖對生物多樣性的不利影響氣候變暖可能導(dǎo)致森林植被帶的北移,尤其北方落葉針葉林的面積可能下降很大,植被的改變不僅意味著植物物種發(fā)生了變化甚至有的物種滅絕,而且其中賴以存在的動物和微生物都會受到不同程度的影響。海平面上升,海水侵入淡水源地，野生動物棲息地被破壞，也會造成當?shù)厣锒鄻有缘南陆?。⑹氣候變暖對人類健康的不利影響氣溫上升?dǎo)致糧食與飲用水缺乏導(dǎo)致的死亡。氣候變暖會導(dǎo)致極熱天氣頻率的增加,使心血管和呼吸道疾病的死亡率增高。氣候變化導(dǎo)致疾病傳播帶向高緯度地區(qū)擴散,對于那些生活在貧困中的人群來說,疾病的擴散將是致命的。惡劣天氣以及與氣候相關(guān)的災(zāi)難可能導(dǎo)致短期的疾病頂峰。5防治對策⑴全球氣候變暖是基于地球作為一個系統(tǒng)整體來考慮的,所以還需加強國際合作,共同對付很大程度上由人類自身造成的這種生態(tài)困境。建立有關(guān)法規(guī)和政策,約束人類的破壞活動,建立國家間和國際間的法律,確保國際環(huán)境良性開展。⑵開展低碳經(jīng)濟。首先，生產(chǎn)使用過程中要提高能源利用效率；其次，改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率，大力開發(fā)無污染能源和再生能源、減少礦物燃料的消耗。充分利用太陽能、風(fēng)能、水能等有關(guān)無害的再生能源，積極開發(fā)推廣高效、潔凈的先進核技術(shù)，減少空氣及環(huán)境污染。⑶減少大氣中的二氧化碳。植物能吸收CO2，放出O2，是環(huán)境中CO2和O2的主要調(diào)節(jié)器。據(jù)估測，陸生植物每年固定2×1010—3×1010噸碳，海洋浮游植物每年固定4×1010噸。因此我們應(yīng)停止濫伐森林、廣泛植樹造林，加強綠化。生活中的節(jié)能減排1.節(jié)約用水，節(jié)約用電、節(jié)約用紙。2.少用塑料袋，購物用布袋，買菜用菜籃，提垃圾采用垃圾桶。3.不用一次性電池，改用可充電電池，用過的電池交到電池回收站。4.出行時盡量以步代車、騎單車、坐公交車為主。5.關(guān)閉電器的同時拔掉插銷、將燈泡換成節(jié)能燈泡。第三節(jié)酸雨1酸雨的概念2酸雨的來源3酸雨的形成4我國酸雨的分布5酸雨的危害6酸雨的防治措施1酸雨的概念酸雨一詞始用于110年以前,現(xiàn)在已成為世界許多國家和地區(qū)的“默默而至的危害〞和“死亡之雨〞。酸雨：pH<5.6的包括雨、雪、霜、霧、露等各種形式的降水。酸雨中含有多種無機酸和有機酸,其中絕大局部是硫酸和硝酸。多數(shù)情況下,以硫酸為主,從污染源排放出來的SO2和NOX是形成酸雨的主要起始物。2酸雨的來源酸雨形成的根本原因是由于大氣中有酸性物質(zhì)的存在,并進入到降水中。在我國,的酸性物質(zhì)及其對酸雨形成的奉獻量為：硫酸60%-70%,硝酸30%,鹽酸5%,有機酸2%,其比例在不同地區(qū)和不同條件時有所差異。就自然界本身來說,海風(fēng)、火山爆發(fā)、森林大火、沼澤蒸發(fā)和生物分解等,都會向大氣奉獻酸性物質(zhì),從而構(gòu)成了酸雨的自然本底值。但是,形成酸雨的主要污染物硫酸和硝酸那么幾乎全都來源于石油、煤炭的燃燒和工業(yè)生產(chǎn)。3酸雨的形成工廠的廢氣或汽車尾氣排放的二氧化硫和氮氧化物上升到大氣中,通過一系列氧化反響轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩岷拖跛?然后又變成硫酸鹽和硝酸鹽。其生成的酸性物質(zhì)中,有一些經(jīng)漂浮后重新落到地表,附著到樹木、土壤、建筑物上面,被稱作干性酸沉降;有一些溶解在云中或降水中,最后隨雨水返回地球,稱之為濕性酸沉降。降雨的酸化過程可以分為云內(nèi)酸化和云下沖刷兩種形式,即大氣酸性污染物先在云內(nèi)與水蒸汽結(jié)合成云滴;然后,在云下低層大氣中通過與各種微粒、氣體的碰撞、溶解、吸附和沖刷,最終變成酸雨降落到地面。影響酸雨形成的因素在云下沖刷過程中，云下大氣中的懸浮顆粒物和飄塵也成了酸雨形成的參與者,對雨水的pH值起著重要的作用。在我國內(nèi)陸,顆粒物主要來自地表土壤的風(fēng)沙揚塵和燃燒排放,北方地區(qū)大多為堿性土壤,大氣中的顆粒物和飄塵偏堿性,對雨水的酸度起著緩沖作用;而南方多為酸性土壤,對酸雨的緩沖能力那么較弱。降雨中酸性物質(zhì)的濃度直接影響酸雨pH值,它與大氣中酸性物質(zhì)的量有關(guān)。但是大氣污染物是可以傳輸?shù)模髿馕廴疚镌诖髿庵械膫鬏斶^程相當復(fù)雜,取決于氣象條件、地理特征。有文獻報告說,瑞典境內(nèi)20%-50%的硫污染物來自本國,而其余的那么主要來自歐洲其他國家;而挪威的很多酸雨來自英國工業(yè)中心的污染氣體。4我國酸雨的現(xiàn)狀及分布我國是一個煤電大國,煤電份額超過70%,每年電煤燃燒達數(shù)億噸。燃煤的平均含硫量超過1.0%。由于煤炭的影響，我國的酸雨是硫酸型的。我國酸雨區(qū)面積占國土面積的30%,是世界第3大酸雨區(qū)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,目前酸雨污染每年給我國造成的損失超過1100億元。2005年,全國開展酸雨監(jiān)測的696個市(縣)中,出現(xiàn)酸雨的城市357個(占51.3%)。由上面兩圖可以看出,與2004年統(tǒng)計的527個城市相比較,2005年降水pH年均值低于5.6的城市比例增加了0.7個百分點,其中pH值小于4.5的城市比例增加了1.9個百分點。酸雨頻率超過80%的城市比例增加了2.8個百分點。酸雨的分布目前全球已形成三大酸雨區(qū):一個是以德、法、英等國為中心,涉及大半歐洲的北歐酸雨區(qū),一個是包括美國和加拿大在內(nèi)的北美酸雨區(qū)。我國酸雨主要分布地區(qū)是長江以南的四川盆地、貴州、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇及沿海的福建、廣東等省、市局部地區(qū),面積高達200多萬km2。較重的酸雨區(qū)域主要分布在浙江、江西和湖南三省;廣西西北部和廣東珠江三角洲地區(qū)也存在較重的酸雨污染。北方城市中,北京,天津,遼寧的大連、丹東、鐵嶺,吉林的圖們,黑龍江的琿春,河北的承德,河南的洛陽、南陽,陜西的渭南、商洛等城市降水pH年均值低于5.6。5酸雨的危害⑴酸雨對土壤的影響①土壤酸化：酸雨對土壤環(huán)境的污染,首先是土壤酸化。②鹽基離子大量淋失是酸雨對土壤最根本的影響。長期的高酸度酸雨會造成土壤中植物營養(yǎng)元素的大量淋失,酸性土壤在長期的高酸度酸雨作用下會使土壤中K+、Na+、Ca2+、Mg2+等鹽離子大量流失,導(dǎo)致土壤肥力下降,最終使土壤貧瘠化。③酸雨作用下土壤中的Al離子大量釋放。大量活性Al的出現(xiàn)會產(chǎn)生兩個重要后果,其一當活性Al的含量到達10-20g/g時,就會造成植物對Al的過量吸收而導(dǎo)致Al中毒,甚至死亡;其二由于Al離子是多價陽離子,與土壤膠體的結(jié)合能力特別強,所以很容易從土壤的負電荷點上置換鹽基性離子,使它們進入土壤而淋失。④酸雨促進土壤中有毒重金屬元素的活化。這是由于Mn2+、Cu2+、Cr2+、Pb2+、Zn2+等有毒金屬離子在低pH值下溶解度升高造成的。⑤酸雨對土壤中酶和微生物的影響。土壤養(yǎng)分特別是有機態(tài)養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和循環(huán),有賴于專性微生物和酶的生化活性才能完成,而酸雨對土壤中N、P、C等轉(zhuǎn)化具有轉(zhuǎn)移效應(yīng)的微生物酶活性具有相當?shù)囊种谱饔?。⑵酸雨對農(nóng)作物和蔬菜的影響酸雨首先是傷害農(nóng)作物和蔬菜的葉片,其傷害程度不僅因農(nóng)作物種類的不同而不同,而且與酸雨的酸度、頻度和時間呈正相關(guān)。酸雨還能夠降低農(nóng)作物和蔬菜種子的發(fā)芽率,降低大豆的蛋白質(zhì)含量,使其品質(zhì)下降。⑶酸雨對水體的影響酸雨可能會隨著地表徑流或地下滲流進入地下水或河流湖泊。將有可能導(dǎo)致水體、湖泊的酸化。湖泊的酸化將給水生生物帶來滅頂之災(zāi)。有研究說明,湖水之間的中性范圍時,對魚類無害;在之間的弱酸性時,魚卵難以孵化,魚苗數(shù)量減少;當湖水pH低于5.0時,大多數(shù)魚類不能生存。相對于忍耐湖水酸化的能力而言,蝦類比魚類更差,在已酸化的湖泊中,蝦類要比魚類提前滅絕。另外酸雨還直接影響水體中浮游生物、大型水生植物、附著藻類的生長發(fā)育,改變整個水體生態(tài)環(huán)境。⑷酸雨對森林的影響①闊葉林和針葉林的冠層在酸雨的作用下,Ca2+、Mg2+、K+、Mn2+、Na+、SO2-4、NO-3和Cl-等離子在冠層雨溶液中富集,造成葉片中營養(yǎng)離子的大量淋失,進而加速根部營養(yǎng)離子的吸收和遷移,重新吸收的營養(yǎng)離子也會從植物體大量析出,如此循環(huán),就會造成營養(yǎng)虧缺。②酸雨造成土壤中Al的大量釋放和Mn2+、Pb2+等有毒金屬元素的沉降和積累,對樹木形成毒害。③酸雨還直接影響和危害土壤表層,干擾微生物正常生化活性,森林枯枝落葉的分解和物質(zhì)再循環(huán)受到破壞。⑸酸雨對建筑物和歷史古建筑物影響酸雨能腐蝕石灰石、砂石、大理石甚至金屬,使許多古老的城市變得面目皆非。經(jīng)濟的觀點來說,酸沉降最為嚴重的影響,是改變大氣環(huán)境、侵蝕建筑物和歷史古建筑物。根據(jù)美國環(huán)保局的統(tǒng)計,每年修繕受酸沉降損害的建筑物需要花費50多億美元。雅典古城堡、羅馬斗獸場、巴黎埃菲爾鐵塔和意大利比薩斜塔以及美國自由女神像,近幾十年來風(fēng)化腐蝕的速度明顯加快。我國重慶江邊山崖上的石刻佛像已面目模糊;樂山大佛也似乎患上了牛皮癬,身上不停地脫屑落粉。6酸雨的防治措施人類生產(chǎn)和生活所使用燃料燃燒排放的二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨的主要原因,因此,減少二氧化硫和氮氧化物的排放量是防治酸雨的根本途徑,其對策如下:(1)健全環(huán)境法規(guī),控制工業(yè)和汽車污染源的排放總量制定嚴格的大氣污染物排放標準,用法律手段促使排放源實施各種有效措施控制工業(yè)污染源大氣污染物的排放量。美國、加拿大、德國、法國等工業(yè)興旺國家都先后制定了防止酸雨,減少SO2和NOx排放量的法規(guī),在減少SO2和NOx方面起了很大的作用。(2)調(diào)整能源結(jié)構(gòu),改進燃燒技術(shù),從源頭控制酸性氣體的排放為了減少酸雨形成源,改變能源結(jié)構(gòu),增加無污染或少污染的能源比例,改造供熱方式,大力開發(fā)并利用無污染能源如風(fēng)能、水能、太陽能等。用核電站來發(fā)電也可減緩酸雨的污染。用甲醇代替汽油,降低NOx的排放。(3)積極開發(fā)新型煙氣脫硫脫硝技術(shù),從末端控制酸性氣體的排放。國家應(yīng)大力開展研究新型鍋爐及電廠的低能耗、低運行費用的FGD(煙氣脫硫)技術(shù)及脫硝技術(shù),從末端保證酸性氣體的達標排放及到達總量控制要求。(4)發(fā)揮輿論宣傳的作用,促進全民共同參與加大宣傳力度,促使全民從身邊的小事做起,共同防治酸雨,如采用使用型煤、節(jié)約用電、使用清潔能源等措施來減少能源的消耗,從而降低SO2和NOx的排放。篩選對酸雨敏感的指示植物和抗酸雨植物通過實驗篩選出對酸雨敏感的植物，可以用來作為酸雨的指示植物，與大氣中SO2和NOx的監(jiān)測相結(jié)合，可以更加清楚的了解酸雨的狀況。篩選出抗酸雨植物可以用于西南酸雨區(qū)的城鎮(zhèn)綠化和用材林、經(jīng)濟林建設(shè)。減少因酸雨導(dǎo)致的森林大面積死亡。第四節(jié)臭氧空洞1臭氧層概念2破壞臭氧層的物質(zhì)3臭氧層損耗機理4臭氧層損耗現(xiàn)狀5臭氧層損耗危害6保護臭氧層的措施1臭氧層的概念臭氧和氧氣是氧元素的同素異構(gòu)體，呈淡藍色，因有一種魚腥臭味，因此而得名“臭氧〞。臭氧層是指大氣層的平流層中臭氧濃度相對較高的局部，其主要作用是吸收短波紫外線。大氣層的臭氧主要以紫外線打擊雙原子的氧氣，把它分為兩個原子，然后每個原子和沒有分裂的氧合并成臭氧。臭氧分子不穩(wěn)定，紫外線照射之后又分為氧氣分子和氧原子，形成一個繼續(xù)的過程臭氧氧氣循環(huán)，如此產(chǎn)生臭氧層。自然界中的臭氧層大多分布在離地20—50千米的高空。臭氧層作用：紫外輻射是波長100～400納米的紫外線，分為長波、中波、短波。長波紫外線能夠殺菌，但是波長為200～315納米的中短波紫外線對人體和生物有害,尤其是240～290納米的紫外區(qū)段對今天的生命本質(zhì)物質(zhì)——核酸和蛋白質(zhì)有嚴重的破壞作用。臭氧層可以吸收來自太陽99％的高強度紫外輻射，成為地球一道天然屏障，使地球上的生命免遭強烈的紫外線傷害。2破壞臭氧層的物質(zhì)自從發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧空洞以后，科學(xué)家們經(jīng)過近十多年的研究，最后得出一致的結(jié)論：臭氧層的破壞和臭氧空洞的出現(xiàn)，是人類自身行為造成的；是人們在生產(chǎn)和生活中大量地生產(chǎn)和使用“消耗臭氧層物質(zhì)〔ODS〕〞以及向空氣中排放大量的廢氣造成的。ODS主要包括以下物質(zhì)：CFCs〔氯氟烴〕、哈龍(Halon，全溴氟烴)、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等。ODS的用途：用作制冷劑、噴霧劑、發(fā)泡劑、清洗劑等。廢氣：主要是汽車尾氣、超音速飛機排出的廢氣、工業(yè)廢氣等。在上述所有物質(zhì)中，破壞力最強的〔或者稱之為“罪魁禍首〞〕是CFCs和哈龍。而在我們生活中用的最多的就是我們大家所熟悉的CFCs。到上世紀80年代初，全世界每年向大氣排放100多萬噸該類物質(zhì)，而歐美日等興旺國家的排放量占全世界90%以上。從20世紀的30年代初到90年代的五六十年中，人類總共生產(chǎn)了1500萬噸氯氟烴。人類開發(fā)了氯氟烴，使自己的生活提高了檔次，卻帶來了一個巨大的環(huán)境問題——臭氧層的破壞。3臭氧層損耗機理在平流層內(nèi)，強烈的太陽紫外線照射使CFCs和哈龍分子發(fā)生解離，釋放出高活性的氯和溴的自由基。氯原子自由基和溴原子自由基就是破壞臭氧層的主要物質(zhì)，它們對臭氧破壞的化學(xué)機理如下：R-Cl→R·+Cl·CI·＋O3→ClO·＋O2CIO·＋O3→Cl·＋2O2溴原子自由基也是以同樣的過程破壞臭氧。據(jù)估算，一個氯原子自由基在失活以前可以破壞掉104—105個臭氧分子，而由哈龍釋放的溴原子自由基對臭氧的破壞能力是氯原子的30—60倍。而且，氯原子自由基和溴原子自由基之間還存在協(xié)同作用，即二者同時存在時，破壞臭氧的能力要大于二者簡單的加和。4臭氧層損耗現(xiàn)狀1985年，英國科學(xué)家法爾曼(Farmen)等人首先提出，“南極臭氧洞〞的問題。他們根據(jù)南極哈雷灣觀測站的觀測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)從1957年以來，每年早春(南極10月份)南極臭氧濃度都會發(fā)生大規(guī)模的耗損，極地上空臭氧層的中心地帶，臭氧層濃度已極其稀薄，與周圍相比像是形成了一個“洞〞，直徑達上千公里“,臭氧洞〞就是因此而得名的。這一發(fā)現(xiàn)得到了許多其他國家的南極科學(xué)站觀測結(jié)果的證實。衛(wèi)星觀測結(jié)果說明，臭氧洞在不斷擴大，至2006年臭氧層空洞曾到達2950萬㎞3，相當于兩個南極大陸。同時，南極臭氧洞持續(xù)的時間也在加長。這一切跡象說明，南極臭氧洞的損耗狀況仍在惡化之中。目前，不僅在南極，在北極上空也出現(xiàn)了臭氧減少的現(xiàn)象，美、日、英、俄等國家聯(lián)合觀測發(fā)現(xiàn)，北極上空臭氧層也減少了20%，已形成了面積約為南極臭氧空洞三分之一的北極臭氧空洞。在被稱為是世界上“第三極〞的青藏高原，中國大氣物理及氣象學(xué)者的觀測也發(fā)現(xiàn)，青藏高原上空的臭氧正在以每10年2.7%的速度減少，已經(jīng)成為大氣層中的第三個臭氧空洞。5臭氧層損耗危害目前，在全球廣闊地區(qū)都觀測到臭氧總量的下降，其直接后果是導(dǎo)致地球太陽紫外線輻射的增加.⑴對人類健康的影響臭氧層損耗后，人們直接暴露于UV-B輻射中的時機增加了。UV-B輻射會損壞人的免疫系統(tǒng)，使患呼吸道系統(tǒng)的傳染病人增多；增加皮膚癌和白內(nèi)障的發(fā)病率。全世界每年大約有10萬多人死于皮膚癌，大多數(shù)病例與UV-B有關(guān)。研究說明，如果大氣中臭氧含量減少1％，地面受紫外線幅射就會增加2～3%，而人類患皮膚癌的患者就會增加5～7％。⑵對陸生生態(tài)影響UV-B輻射增強將破壞植物和微生物組織，使植物葉片變小，因而減少俘獲陽光進行光合作用的有效面積。UV-B輻射改變植物的生物活性和生物化學(xué)過程；這種改變將包括植物的生命周期和植物中的一些化學(xué)成分；某些化學(xué)成分可能是一些植物含有的關(guān)鍵成分，而這些成分可以幫助植物防止病菌和昆蟲的襲擊，影響作為人類和動物食物的植物的質(zhì)量。例如：對大豆的初步研究說明，UV輻射會使其更易受雜草和病蟲害的損害，臭氧層厚度減少25%,可使大豆減產(chǎn)20～25%。⑶對水生生態(tài)影響UV-B的增加，對水生系統(tǒng)有潛在的危險；水生植物大多數(shù)貼近水面生長，這些處于水生食物鏈最底部的小型浮游植物最易受到平流層臭氧損耗的影響，而危及整個生態(tài)系統(tǒng)。研究說明，UV-B輻射的增加會直接導(dǎo)致浮游植物、浮游動物、幼體魚類、幼體蝦類、幼體螃蟹以及其它水生食物鏈中重要生物的破壞。研究人員已發(fā)現(xiàn)臭氧洞與浮游植物繁殖速度下降有直接關(guān)系；美國能源與環(huán)境研究所的報告說明，臭氧層厚度減少25%導(dǎo)致水面附近的初級生物產(chǎn)量降低35%，光亮帶(生產(chǎn)力最高的海洋帶)減少10%。⑷對空氣質(zhì)量影響UV-B增加后，對流層化學(xué)反響活性增強；對流層中的臭氧主要受到NOx和碳氫化合物的影響。模式研究說明額外的UV-B輻射將減少清潔地區(qū)臭氧，但是將增加污染地區(qū)的臭氧水平。近年研究證實，UV-B增加會使一些市區(qū)的煙霧加劇。模擬實驗發(fā)現(xiàn)，平層臭氧減少33%，溫度上升4℃時，費城及納什維爾的光化學(xué)煙霧將增加30%或更多。6保護臭氧層的措施隨著人們對臭氧層保護意識的不斷增強，在取得共識的根底上，有關(guān)國際組織和許多國家政府迅速采取了許多有效措施來防止臭氧層受到進一步破壞的聯(lián)合行動。⑴凍結(jié)和削減氟利昂與哈龍的生產(chǎn)及消耗量，從而保護臭氧層免遭破壞。既然破壞臭氧層的物質(zhì)均為人造化學(xué)品，那么完全禁止生產(chǎn)和應(yīng)用這些物質(zhì)是可能的。但是，由于氟里昂在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重要地位,立即禁止生產(chǎn)和使用是有難度的，因此，國際上采用的方法是逐步禁止生產(chǎn)和使用這些破壞臭氧層的物質(zhì)，即將氟利昂的生產(chǎn)及使用凍結(jié)在1986年的水平上，1994年停止生產(chǎn)和使用哈龍。⑵減少氟利昂的排放量除禁止氟利昂作氣溶膠應(yīng)用外，通過再循環(huán)使用的方式也可減少其排放量。如制軟泡沫塑料中所用的氟利昂，收集后再生，經(jīng)炭過濾再使用，能減少操作損失50％。⑶研究開發(fā)破壞臭氧層物質(zhì)的替代物較好的代用品應(yīng)該是既不會破壞臭氧層，也不會產(chǎn)生溫室效應(yīng)的化合物。由于破壞臭氧層的物質(zhì)主要為氟利昂，所以，尋找氟利昂的替代物是研發(fā)的重點?，F(xiàn)在比較常用的有：氫氟烴HFC，氫氟烴中不含氯，不破壞臭氧層，在大氣中的降解產(chǎn)物毒性較低，是較理想的替代物，但溫室效應(yīng)較重，而且有些替代品有生產(chǎn)本錢高,熱交換性能差、易燃等缺點。氫氯氟烴HClF，氫氯氟烴的臭氧層破壞系數(shù)低，亦可作為氟里昂的過渡替代物，可用作聚氨酯和絕緣材料的發(fā)泡劑。其它替代物，有氟碘烴FI，其中的C—I鍵很容易吸收紫外線發(fā)生斷裂,不會滯留在大氣層，是很有開展前途的氟里昂替代物。氦、空氣、水、二氧化碳及氮等許多天然物質(zhì)在低溫和制冷行業(yè)早有應(yīng)用，應(yīng)該也是比較理想的替代物.1987年9月16日，36個國家和10個國際組織的140名代表和觀察員在加拿大蒙特利爾集會，通過了大氣臭氧層保護的重要歷史性文件?關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書?。在該議定書中，規(guī)定了保護臭氧層的受控物質(zhì)種類和淘汰時間表，要求到2000年全球的氟利昂消減一半，并制定了針對氟利昂類物質(zhì)生產(chǎn)、消耗、進口及出口等的控制措施。聯(lián)合國環(huán)境署還規(guī)定從1995年起，每年的9月16日為“國際保護臭氧層日〞，以增加世界人民保護臭氧層的意識，提高參與保護臭氧層行動的積極性。目前，全球范圍生產(chǎn)和消費氯氟烴〔CFCs〕和其它消耗臭氧層物質(zhì)〔ODS〕已經(jīng)被奇跡般地減少了將近70%。氯氟烴的重復(fù)利用被廣泛地采用，同時，臭氧平安技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)可行并被廣泛采用。監(jiān)測說明，大氣中消耗臭氧層物質(zhì)增長速度已經(jīng)逐漸減慢，甲基溴的含量也已經(jīng)減少。但由于臭氧層損耗物質(zhì)從大氣中除去十分困難．預(yù)計采用哥本哈根修正案，也要在2050年左右平流層氯原子濃度才能下降到臨界水平以下，到那時，我們上空的“臭氧洞〞可望開始恢復(fù)。第五節(jié)大氣污染的生物防治我國的大氣污染主要集中在城市和工業(yè)區(qū)域,大氣污染的危害程度居于其他環(huán)境污染之首,成為急遽解決的重要問題之一。我國政府正在努力采取一系列強有力的措施減少污染源的數(shù)量,控制污染氣體的排放量,同時也在采取一系列有效措施監(jiān)測大氣中的有害氣體的含量。例如，采用一些指示生物來測定環(huán)境中大氣污染狀況。環(huán)境污染狀況的生物稱為環(huán)境污染指示生物,它包括指示植物和指示動物兩大類,其中對指示植物的研究較多。1大氣污染的監(jiān)測植物2植物修復(fù)1大氣污染的監(jiān)測植物1.1監(jiān)測作用所謂監(jiān)測作用,就是利用某些植物對有害氣體的敏感性,當有害氣體在空氣中到達一定的含量且此狀況持續(xù)一段時間后,不同的植物就會表現(xiàn)不同程度的傷害特性,反映出有害氣體的大概濃度,作為大氣污染程度的指示,這就是監(jiān)測作用。這些植物就稱為監(jiān)測植物。1.2植物監(jiān)測大氣污染物的機理大氣污染物從植物葉片的氣孔進入植物體內(nèi),植物葉片是植物的重要組成局部,是植物進行光合作用與蒸騰作用的主要器官。而大氣污染物可以直接使葉片受害,植物受傷害的程度與污染大氣從氣孔進入與否,以及進入多少直接相關(guān)。從植物受傷害的病癥,可以監(jiān)測出有害氣體的種類,并估測污染物的質(zhì)量濃度。1.3指示植物應(yīng)具備的條件環(huán)境污染指示植物應(yīng)具備的條件有:對污染物反響敏感,受污染后的反響病癥明顯,且干擾病癥少;生長期長,能不斷萌發(fā)新葉;栽培管理和繁殖容易;盡可能具有一定的欣賞或經(jīng)濟價值,以起到美化環(huán)境與監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量的雙重作用。1.4常用環(huán)境污染指示植物目前對于植物監(jiān)測的大氣污染物主要是針對SO2、HF、CI2、O3、NH3、光化學(xué)煙霧等的研究。目前,主要采用觀察植物外觀傷害病癥(通常觀察植物葉片)來判斷植物的受害程度。傷害因傷斑的部位、形狀、顏色和受害葉齡等特征的不同而相互區(qū)別。下面就幾種常見的有害氣體對一些植物的傷害加以分析:(1)SO2當植物吸收SO2后,葉脈間出現(xiàn)黃白色點狀“煙斑〞,輕者只在葉背氣孔附近,重者從葉背到葉面均出現(xiàn)“煙斑〞。隨著時間推移,“煙斑〞由點擴展成面。危害嚴重時,葉片萎縮,葉脈褪色變白,植株萎蔫,甚至死亡。植株受害的順序:先期是葉片受害,然后是葉柄受害,后期為整個植株受害。葉片受害與葉齡的關(guān)系:在一定濃度的SO2范圍內(nèi),葉片的受害與葉齡有關(guān)。其受害的先后順序是成熟葉,然后是老葉,最后是幼葉。這是因為幼葉的抗性最強,成熟葉最敏感,老葉介于兩者之間。SO2對SO2敏感的植物:落葉松、向日葵、梨、雪松、蘋果、復(fù)葉槭等。對SO2抗性強的植物:大葉黃楊、夾竹桃、女貞、臭桐、鳳仙花、菊花、一串紅、牽牛花、金盞菊、石竹、西洋白菜花、紫背三七、青蒿、掃帚草等。較強者:溫州蜜柑、廣玉蘭、香樟、棕櫚、海桐、蚊母、珊瑚樹、龍柏、羅漢松、梧桐、石榴、白蠟、泡桐、白楊、八仙花、美人蕉、蜀葵、蓖麻等。(2)FH當植物吸進FH后,常在葉片尖端和邊緣積累,到足夠濃度時,使葉肉細胞產(chǎn)生質(zhì)壁別離而死亡。故它引起的傷斑大多是在葉尖、葉緣,少脈間。其傷斑成環(huán)帶分布,然后逐漸向內(nèi)擴展,顏色呈暗紅色。嚴重時葉片枯焦脫落。葉片受害與葉齡的關(guān)系:先幼葉受害,再老葉受害。對FH敏感的植物:雪松、菖蘭、郁金香、杏、葡萄、榆葉梅、紫薇、復(fù)葉槭等。對FH抗性強的植物:夾竹桃、龍柏、羅漢松、小葉女貞、桑、構(gòu)樹、無花果、丁香、木芙蓉、黃連木、竹葉椒、蔥蘭等。較強者:大葉黃楊、珊瑚樹、蚊母樹、海桐、杜仲、胡頹子、石榴、柿、棗等。(3)Cl2Cl2對葉肉細胞有很強的殺傷力,進入葉肉細胞后很快破壞葉綠素,產(chǎn)生點、塊狀褪色傷斑,葉片嚴重失綠,甚至全葉漂白脫落。其傷斑部位大多在脈間,傷斑與健康組織之間沒有明顯界限。對CI2敏感的植物:圓柏、垂柳、加拿大楊、油松、紫薇、欒樹等。對CI2抗性強的植物:櫻花、絲棉木、臭椿、小葉女貞、接骨木、木槿、烏桕、龍柏等。較強者:海桐、大葉黃楊、小葉黃楊、女貞、棕櫚、絲蘭、香樟、枇杷、石榴、構(gòu)樹、泡桐、刺槐、葡萄、天竺葵等。(4)NO2它所引起的主要病癥為黃化現(xiàn)象。主要發(fā)生在葉脈間或葉緣處,成條狀或斑狀不一,幼葉在黃化現(xiàn)象產(chǎn)生之前就可能先脫落。但與其他原因所產(chǎn)生的黃化現(xiàn)象較難區(qū)分開。對NO2敏感的植物:榆葉梅、連翹、復(fù)葉槭等。對NO2抗性強的植物:圓柏、側(cè)柏、刺槐、臭椿、旱柳、紫穗槐、桑樹、毛白楊、銀杏、欒樹、白榆、五角楓等。較強者:加拿大楊、核桃、泡桐、油松、北京楊、白蠟樹、杜仲等。(5)O3它由氣孔進入葉子,與葉肉細胞接觸后首先破壞其細胞膜,因而造成細胞死亡。其傷斑大多數(shù)葉面,少脈間。黃化斑點及白色斑紋是最常見的病癥,也可能出現(xiàn)葉面完全漂白者。其受害葉最先為中齡葉。對O3敏感的植物:懸鈴木、連翹等。對O3抗性強的植物:圓柏、側(cè)柏、刺槐、旱柳、紫穗槐、桑樹、毛白楊、欒樹、白榆、五角楓、垂柳、加拿大楊、核桃等。較強者:蘋果、泡桐、金銀木、油松、復(fù)葉槭等。(6)NH3當空氣中的NH3到達一定濃度時,植物葉片首先會受到傷害。其部位大多為葉脈間,傷斑點、塊狀,顏色為黑色或黑褐色,與正常組織之間界限明顯。另外,病癥一般出現(xiàn)較早,穩(wěn)定的也快。對NH3敏感的植物:懸鈴木、杜仲、龍柏、旱柳等。對NH3抗生強的植物:臭椿、銀杏、紫薇、女貞、木槿等。(7)光化學(xué)煙霧它使葉片下表皮細胞及葉肉中海綿細胞發(fā)生質(zhì)壁別離,并破壞其葉綠素,從而使葉片反面變成銀白色、棕色、古銅色或玻璃狀。葉片正面還會出現(xiàn)一道橫貫全葉的壞死帶,受害嚴重時會使整片葉變色,很少發(fā)生點塊狀傷斑。對光化學(xué)煙霧敏感的植物:紫薇、連翹、白蠟樹、復(fù)葉槭等。對光化學(xué)煙霧抗性強的植物:圓柏、側(cè)柏、刺槐、臭椿、旱柳、紫穗槐、桑樹、毛白楊、銀杏、欒樹、白榆、五角楓等。1.5苔蘚植物苔蘚植物是一類結(jié)構(gòu)簡單的綠色植物,葉片一般只有單層細胞,沒有保護層,吸附力強,這種特殊的生理結(jié)構(gòu)決定了其營養(yǎng)來源主要是大氣,所以以苔蘚為指示植物,分析苔蘚植物組織的污染物濃度,可以直接監(jiān)測大氣污染,分析大氣重金屬沉降的時空分布、污染物的遷移及其來源。苔蘚往往比地衣和高等植物更容易積累重金屬,而且利用苔蘚植物監(jiān)測大氣污染具有取材容易,調(diào)查方法簡單等特點。因此,苔蘚已成為目前僅次于地衣的生物指示物。利用苔蘚指示大氣污染狀況主要有以下幾種方法:1)分析測定苔蘚體內(nèi)的有害物,如通過測定苔蘚重金屬含量可以了解大氣重金屬沉降的變化;2)移植比照,把苔蘚從潔凈區(qū)移栽到待監(jiān)測區(qū),觀察苔蘚受害狀況來判斷污染程度;3)調(diào)查苔蘚植物的種數(shù)、覆蓋度、出現(xiàn)頻度及生長狀況等,以此計算大氣凈度指數(shù),估計污染程度,繪制空氣污染分布圖。1.6地衣地衣是一類由真菌與藻類或藍細菌共生的復(fù)合體,對外界環(huán)境的污染物極為敏感,原因是地衣缺乏像高等植物那樣的真皮層和蠟質(zhì)層,其通過表皮直接吸收大氣中的物質(zhì),污染物容易進入體內(nèi)。所以地衣對大氣污染極其敏感,是一類很好的大氣污染的生物指示物。利用地衣監(jiān)測大氣污染比較經(jīng)濟,方法易掌握,而且地衣是全球性分布的,這樣就便于形成統(tǒng)一的標準,便于比較和交流。主要是通過以下幾種方法指示大氣污染:1)調(diào)查地衣群落或種群結(jié)構(gòu)以及多樣性的變化;2)分析地衣體內(nèi)有害物(如重金屬等)的含量;3)把地衣從潔凈區(qū)移植到待監(jiān)測污染區(qū),觀察其死亡率、形態(tài)和生理指標的變化,如光合作用、葉綠素含量和降解、ATP的含量、呼吸水平的變化、內(nèi)源激素(如乙烯)的水平。已經(jīng)證實,地衣對于重金屬、SO2以及硫化物、NOx、O3、氟化物、氯化物和放射性污染物等皆有很好的指示作用。1.7樹木年輪分析方法喬木植物的年輪就象它的履歷表,忠實的記錄生長時期的氣候環(huán)境狀況和污染情況。且多數(shù)污染物在木材中形成不溶性化合物,沉積在木材中難以運轉(zhuǎn)。利用年輪寬窄、色澤的觀測,可以定性了解相應(yīng)年代大氣污染水平;也有用X射線將各年輪不同比重以不同感光程度記錄在照片上,分析照片能對污染物作出定性評價;我們也可以對年輪中的物質(zhì)進行分析。1.8問題與展望隨著環(huán)境化學(xué)和現(xiàn)代儀器分析技術(shù)的開展,利用生物指示物監(jiān)測大氣污染狀況也得到新的開展,用于監(jiān)測的指標和方法日臻成熟。但同時也存在許多問題:1)生物指示物的靈敏性不夠,因為大氣污染物的流動性強,具有時空變異性,當污染物發(fā)生變化時,生物指示物很難立即做出響應(yīng),而是需要一個過程,這樣就不利于大氣污染的動態(tài)監(jiān)測。2)生物指示物的特異性不夠,許多生物指示物往往同時對多種污染物敏感,不利于監(jiān)測某特異污染物。3)生物指示物的廣譜性不夠,大氣污染往往是復(fù)合污染,包括多種污染物,而目前尚缺乏針對復(fù)合污染的生物指示物。4)生物指示物的生態(tài)相關(guān)性研究不夠深入,除了大氣污染的因素,其他如土壤狀況、生長季節(jié)、人為因素等都影響植物、動物、微生物的生長及生理生化狀況,這些指標未必能真實反響大氣污染狀況。綜上所述,未來要加強以下領(lǐng)域的研究:1)開發(fā)靈敏性和時效性更強的生物指示物,以實現(xiàn)對污染物的動態(tài)監(jiān)測,在這方面微生物比動植物更具優(yōu)勢,應(yīng)該加強微生物指示物的研究。2)加強樣品采集方法學(xué)研究,以保證樣品更具有代表性,更能實時反映區(qū)域大氣污染狀況。3)加強大氣有機污染物(如POPs、VOCs等)的生物指示研究。4)針對特異性大氣污染和復(fù)合污染,開發(fā)特異性和廣譜性的生物指示物。5)加強生物指示物生態(tài)相關(guān)性研究,分析環(huán)境因素對生物指示物的影響,降低環(huán)境因素的干擾。6)研究生物指示物對污染物在分子水平上的響應(yīng),開發(fā)分子生物指示物。7)建立標準的監(jiān)測方法和模式生物指示物,使結(jié)果具有可比性和可重復(fù)性。8)開展更精確的化學(xué)分析技術(shù)和更先進的生物學(xué)技術(shù),許多生物指示物對大氣污染物反響敏感,但是目前的分析技術(shù)未必一定能檢測出其體內(nèi)的污染物。因此這一學(xué)科需要多學(xué)科、多實驗室合作,分別從不同學(xué)科、不同角度進行深入的研究。我國在大氣環(huán)境的保護、監(jiān)測、治理等方面還相對落后,有必要加強相關(guān)領(lǐng)域的研究。2植物修復(fù)作為一項用于去除環(huán)境中有毒污染物的綠色修復(fù)技術(shù)，植物修復(fù)在土壤和水體污染治理方面研究較多并得到廣泛應(yīng)用。近年來，利用植物修復(fù)技術(shù)治理大氣污染尤其是近地表大氣的有機污染物與無機污染物的混合污染也逐漸成為國際上環(huán)境污染防治研究的前沿性課題。研究說明，綠色植物在近地表大氣污染物的去除中起著主要作用。綠色植物都具有滯塵作用，能有效控制物理性大氣污染；而空氣中的病原體一般都附著在塵?；蝻w沫上隨氣流移動，綠色植物的滯塵作用可以減小其傳播范圍，且植物的分泌物具有殺菌作用，可減輕生物性大氣污染；更重要的是植物可以監(jiān)測和去除大氣中有毒化學(xué)物質(zhì)，修復(fù)化學(xué)性大氣污染。2.1大氣化學(xué)污染植物凈化的機理植物凈化化學(xué)性大氣污染的主要過程是持留和去除。持留過程涉及植物截獲、吸附和滯留等，去除過程包括植物吸收、降解、轉(zhuǎn)化、同化和超同化等。⑴植物持留與吸收作用植物對污染物的持留主要發(fā)生在地上局部外表。持留是一種物理過程，其與植物外表的結(jié)構(gòu)如葉片形態(tài)、粗糙程度、葉片著生角度和外表分泌物等有關(guān)。植物可以有效地阻滯空氣中的浮塵、霧滴等懸浮物及其吸附著的污染物。植物可以通過氣孔和角質(zhì)層吸收大氣中的多種化學(xué)物質(zhì)，包括SO2、Cl2、HF、重金屬等，并經(jīng)由植物維管系統(tǒng)進行運輸和分布。⑵植物降解作用植物降解是指植物通過代謝過程來降解污染物或通過植物自身的物質(zhì)如酶類來分解植物體內(nèi)外來污染物的過程。能直接降解有機污染物的酶類主要為：脫鹵酶、硝基復(fù)原酶、過氧化物酶、漆酶和腈水解酶等。Gordon等通過同位素標記實驗說明，植物中的酶可以直接降解TCE，先生成三氯乙醇，再生成氯代乙酸，最后生成CO2和Cl2；植物體內(nèi)的脂肪族脫鹵酶也可以直接降解TCE。對于一些在植物體內(nèi)較難降解的污染物如，將動物或微生物體內(nèi)能降解這些污染物的基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)可能是一種好方法。⑶植物轉(zhuǎn)化作用植物轉(zhuǎn)化是指利用植物的生理過程將污染物由一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種形態(tài)的過程。如何防止植物增毒和如何強化植物解毒是利用植物轉(zhuǎn)化修復(fù)大氣污染物的關(guān)鍵。通常，植物不能將有機污染物徹底降解為CO2和H2O，而是經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)化后隔離在植物細胞的液泡中或與不溶性細胞結(jié)構(gòu)如木質(zhì)素相結(jié)合，也有人認為一旦有機污染物進入植物體首先進行的就是木質(zhì)化的過程。植物轉(zhuǎn)化需要有植物體內(nèi)多種酶類的參與，其中包括乙?；?、巰基轉(zhuǎn)移酶、甲基化酶、葡糖醛酸轉(zhuǎn)移酶和磷酸化酶等。⑷植物同化和超同化作用植物同化是指植物對含有植物營養(yǎng)元素的污染物的吸收，并同化到自身物質(zhì)組成中，促進植物體自身生長的現(xiàn)象。其中最為典型同時也最重要的是植物通過光合作用對大氣中CO2的吸收和同化。植物還可以有效地吸收空氣中的SOx和NOx，并可將其轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和硝酸鹽，再加以同化利用。Omasa等提出了具有超吸收和代謝大氣污染物能力的“超同化植物〞的概念。超同化植物可將含有植物所需營養(yǎng)元素的大氣污染物如SOx和NOx等，作為營養(yǎng)物質(zhì)源高效吸收與同化，同時促進自身的生長，這種現(xiàn)象也可稱為超同化作用。2.2大氣無機物污染的植物凈化大氣無機污染物主要有SO2、NOx、O3、HF、Cl2等。魯敏等研究測定了局部綠化樹種對主要大氣污染物——SO2、Cl2、HF和重金屬〔Pd、Cd〕的吸收凈化能力，結(jié)果說明：綠化樹種對大氣污染物具有一定的吸收凈化能力，并依污染物和樹種的不同具有明顯差異，其中對SO2吸收量高的有：加楊(PopuluscanadensisMoench)、花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)等；對Cl2吸收量高的有：山杏(prunusarmniaca)、糖槭(Acersaccharum)等；對HF吸收量高的有：棗樹(Zizyphusjujuba)、榆樹(Ulmuspumila