2大气污染与农业.

我国的农业环境问题水土流失严重土地沙漠化农业资源衰减湖泊面积减少、调蓄能力减弱生物多样性损失严重全球问题1、气候变暖2、臭氧层破坏3、酸雨第二章大气污染与农业第一节大气圈与大气环境的概念1.1大气地球周围聚集的一层很厚的气体分子。上界：1200-1400km。对流层、平流层、中间层、热层、散逸层大气垂直分层示意图1.2物质组分45亿年前原始大气：NH3，H2，CH4，H2O现代大气：N2，O2，CO2，微量气体大气的恒定组分：氮、氧、氩及微量的氖、氦、氪、氙。大气的可变组分：二氧化碳、水蒸汽等。不定组分（污染组分）：甲烷、氧化氮、一氧化碳、臭氧、二氧化硫、氨气由恒定组分及正常状态下的可变组分所组成的大气，叫做洁净大气。一个成年人每天呼吸大约有两万次，吸入的空气量约10-15m3，大约为每天所需食物重量的10倍。人5周不吃饭，5天不饮水，尚能生存，而5分钟不呼吸就会死亡。洁净大气的重要性NO.1中国－北京（N、S）NO.6埃及－开罗有毒的烟雾。NO.2印度－新德里NO.7中国－重庆NO.3智利－圣地亚哥NO.8中国－广州NO.4墨西哥－墨西哥城NO.9中国－香港NO.5蒙古－乌兰巴托NO.10阿富汗－喀布尔1.3大气污染定义：由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度达到足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。（ISO）天然污染源人为污染源污染源：移动源、固定源（存在形式）点源、面源（空间分布）连续源、间断源、瞬时源（排放时间）污染物类型：气体和颗粒状物质气态物质：一次污染物：是指直接从污染源排放的污染物质。二次污染物：是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。光化学反应：物质一般在可见光或紫外线的照射下而产生的化学反应，是由物质的分子吸收光子后所引发的反应。NO2吸收紫外线（波长2900~4300A）NO+原子态氧颗粒状物质：固体、液体、气溶胶粒径大于10微米的固体颗粒称为降尘，由于重力的作用，能在较短时间内沉降到地面；粒径小于10微米的固体颗粒称为飘尘，飘尘能够长期地飘浮在大气中；粒径小于1微米称为烟，通常烟是由燃烧过程产生的。雾是液体颗粒，其粒径一般在0.1—100微米之间。气溶胶体则是空气中的固体和液体颗粒物质与空气一起结合成的悬浮体，它的粒径在1微米以下，可以悬浮在大气中。1.4大气的自净（污染物去向）：1、污染物在大气中扩散、稀释2、干沉降、湿沉降3、化学反应分解（光化学）4、被地面植被吸收、吸附1.5影响大气污染的气象因素风：空气的水平运动风向—污染物扩散方向风速—污染物扩散和稀释状况湍流：不规则的空气流动大气运动状态污染物在大气中扩散稀释最直接的因子1、风和湍流2、大气的温度层结与大气稳定度大气的温度层结：大气的温度在垂直方向上的分布。2.1大气温度垂直递减率（γ）高度每增加100米，气温下降的度数。通常情况下为0.65℃。即0.65℃/100米。2.2干绝热递减率（γd）是指干空气团绝热上升时，因外界气压的变化，导致空气团自身温度的变化。γd=0.98℃/100米大气稳定度①rrd，干气团上升时温度随高度降低速率比周围空气慢，气团需加速上升，晴朗的白天中午或午后，有利于污染物的扩散(垂直升降)。②rrd，大气稳定晴朗的夜间或早晨，不利于污染物扩散。③r=rd，介于二者之间。④r0，气温随高度增加而增加，称为逆温，风速较小的晴朗的夜间，不利于大气污染物的扩散。大气污染由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度达到足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。人为污染源二次污染物：是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。大气的自净：1、污染物在大气中扩散、稀释2、干沉降、湿沉降3、化学反应分解（光化学）4、被地面植被吸收、吸附第二节大气污染与农业生产2.1大气污染对植物的影响大气污染物的分类：氧化性污染物：臭氧、氯气、氮氧化物、PAN（过氧乙酰硝酸脂）还原性污染物：二氧化硫、硫化氢、甲醛、乙醛、丙烯醛酸性污染物：HF、SiF4、HCl、HCN、硫酸、硝酸碱性污染物：氨气、水泥粉尘有毒有机物：乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、甲醇固体颗粒物：粉尘、烟尘、重金属及氧化物悬浮颗粒大气污染物毒性分级：1、A级（强度性）：HF、SiF4、O3、乙烯、PAN。0.1-10μg/m32、B级（中等毒性）：SO2、SO3、NOX、Cl2、HCl、硫酸硝酸烟雾。0.1-10mg/m33、C级（毒性较弱）：NH3、HCN、H2S。大于10mg/m3大气污染物侵入植物体的途径：1、通过气孔（1微米）大气污染物侵入植物体的途径：1、通过气孔（1微米）2、吸附在植物器官表面植物受害的基本类型：1、可见危害：2、不可见危害：隐形危害、生理危害急性危害、慢性危害大气污染物对植物产生危害的主要因素：1、污染物的浓度和接触时间：剂量=大气污染物浓度*接触时间阈值：能引起植物伤害的最低剂量（临界剂量）2、植物：选育抗性强的植物朴树梧桐臭椿槐树女贞榕树海桐松柏类构树能抵抗二氧化硫对二氧化硫、氟化氢的抗性很强对二氧化硫、氟化氢、氯气的抗性强对二氧化硫、氟化氢、二氧化氮等有害气体的抗性强可做绿化树种或绿篱笆墙对二氧化硫、氟化氢、二氧化氮、氟化氢抗性较强对有害气体有很强的抗性抵抗二氧化硫、氯气、臭氧抵抗氯气、氟化氢、二氧化硫、氯化氢大气污染物对植物产生危害的主要因素：1、污染物的浓度和接触时间：剂量=大气污染物浓度*接触时间阈值：能引起植物伤害的最低剂量（临界剂量）2、植物：选育抗性强的植物、用敏感植物指示环境抗性分级指在污染环境中最易受害或受害最重、其受害临界值最低的植物。这类植物对污染反应很快，解除污染物后生长点很快干枯，或叶片上出现明显伤害症状（如出现烟斑），长势衰弱，并且受害后生长难以恢复。能较正常地生活在一定浓度的有害气体环境中基本不受伤备或受害轻，入侵性伤害症状不明显。在高浓度有害气体袭击后，叶片受害轻，或受害后生长恢复较快。能较长时间生活在一定浓度的有害气体环境中。在高浓度有害气体袭击后，生长恢复较慢。植株表现出慢性伤害症状，如节间缩短，小枝丛生，叶形缩小，生长量下降等。敏感抗性中抗性强污染物敏感不敏感二氧化硫苜蓿、苔藓、小麦唐菖蒲氯气桃树HF唐菖蒲小麦、苜蓿不同植物对污染物的敏感程度差异大气污染物对植物产生危害的主要因素：3、污染物的作用时段：白天晚上春夏秋冬4、气象条件温度、湿度、光照5、田间管理（施肥）2.2大气硫化物对植物的影响和危害1．硫化物在大气中的化学变化在大气中的硫化物主要有：硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(S03)、硫酸(H2SO4)和硫酸铵[(HN4)2SO4]等。煤中硫的含量：0.5%-6%石油中硫的含量：0.5%-3%二氧化硫(SO2)是大气中分布最广，影响最大的污染物质。常用它作为大气污染的指标。二氧化硫(SO2)所以被作为重要的大气污染物，原因就在于它参与了硫酸烟雾和酸雨的形成。2．植物受二氧化硫危害的表现症状3．二氧化硫在植物体内的转化和积累植物对硫的需求：SO2+H2O---H2SO3H2SO3+O2---H2SO4大气污染物毒性分级：A级（强毒性）：HF、PAN。0.1-10μg/m3B级（中等毒性）：SO2、NOX。0.1-10mg/m3C级（毒性较弱）：NH3、H2S。大于10mg/m3大气污染物侵入植物体的途径：4．植物对二氧化硫的抗性（1）体内解毒、转化（2）机械性的屏蔽（3）形态解剖植物的抗性指数=该植物受害浓度紫花苜蓿受害浓度2.3大气氟化物对植物的影响和危害1．主要大气氟污染源（1）铝厂：铝土矿石（Al2O3）、冰晶石（Na3AlF6）（2）磷肥生产：氟磷灰石Ca5F(PO4)3（3）钢铁厂：熔剂：萤石CaF2（4）玻璃、玻璃纤维：萤石CaF2、冰晶石（Na3AlF6）（5）HF酸：硫酸+萤石CaF2（6）砖瓦、陶瓷、水泥厂：粘土：300-600mg/kg（7）煤的燃烧：100-300mg/kg2．氟对人的影响需要量：0.2mg/日吸收来源：水、食物、空气吸收途径：呼吸道、消化道排泄途径：肾脏、汗液、毛发氟对人影响的表现（1）氟斑牙、斑釉症（2）骨骼病变（3）上呼吸道粘膜受害（4）引起贫血3．植物对大气氟的吸收积累3．植物对大气氟的吸收积累正常：桑叶—10mg/kg桃叶—10mg/kg污染：桑叶—400mg/kg桃叶—50mg/kg正常：小麦籽粒—2.5mg/kg污染：小麦籽粒—10mg/kg敏感：唐菖蒲、玉米、高粱、甘蓝、草莓、葡萄、樱桃油松、银杏、云杉、马尾松、加拿大杨3．植物对大气氟的吸收积累中等：大麦、大豆、白菜、芒果、山楂、琵琶、苹果柽柳、女贞、梧桐抗性：小麦、马铃薯、棉花、向日葵、茄子、柑橘4．氟对植物的影响机制1、对钙的影响：CaF2，开花、结果2、对镁的影响：MgF2，光合5．氟对植物危害的浓度急性伤害：10μg/m3以上，24小时内慢性伤害：0.5-1.0μg/m3，1-3个月6．氟对植物危害的防治措施1、植物：石灰水喷雾、增施可溶性钙盐2、桑叶：用石灰水喷淋或浸泡3、合缝红斑：用石灰水喷淋或浸泡2.4大气复合污染物对植物的危害复合作用的类型1、加和型：AB复合影响=A的影响+B的影响2、协同作用（增效作用）：AB复合影响＞A的影响+B的影响3、拮抗作用（减小作用）：AB复合影响＜A的影响+B的影响二氧化硫+氮氧化物：2.1-10.4μmol/m3，植物叶片产生毒害症状二氧化硫：20.8μmol/m3氮氧化物：83μmol/m3二氧化硫+HF：二氧化硫可显著降低苜蓿体内氟的累积量、HF可显著降低苜蓿体内硫的累积量。2.4大气污染危害农业生物的调查鉴定方法采样布点1、污染源状况：地面污染源、高架污染源2、大气风向：3、对照：植物选择1、不同植物：敏感、不敏感2、不同生育期：3、植物不同部位：4、观察植物伤害表现的典型症状：5、采样量：不少于50g气象资料农业生产情况