萍鄉(xiāng)地區(qū)土壤酸堿度與SO2以及酸雨的關(guān)系研究

徐朝霞 黃瓊 陳波

摘 要：通過(guò)研究空氣污染物SO2的濃度與降水PH值之間的相關(guān)關(guān)系，并進(jìn)一步分析土壤酸堿度與二者之間的相關(guān)性，從而建立以降水PH值為因變量、土壤酸堿度為預(yù)報(bào)量的一元一次方程。

關(guān)鍵詞：土壤酸堿度；SO2；酸雨

一、前言

所謂酸雨，也就是“酸性沉降”。它可分為“濕沉降”與“干沉降”兩大類(lèi)，“濕沉降”是空氣中氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水形態(tài)而落到地面上；“干沉降”是在不下雨的時(shí)候，從空中降下的落塵所帶的酸性物質(zhì)。由于大氣中含有大量的CO2，故正常雨水本身略帶酸性，pH值約為5.6，因此，一般把pH值小于5.6的雨水稱(chēng)為酸雨。

20世紀(jì)70年代末，酸雨問(wèn)題引起了我國(guó)的高度重視，環(huán)保部門(mén)先后在全國(guó)布設(shè)了酸雨監(jiān)測(cè)站（Liu，et al，1997），氣象部門(mén)也再全國(guó)臺(tái)站中相繼建立了長(zhǎng)期的酸雨監(jiān)測(cè)網(wǎng)（Ding，et al，2004）。酸雨破壞力較強(qiáng)，能污染地表水，滲入地表酸化地下水，使土壤中的鈣、鎂和磷的含量減少，釋放出土壤中的鋁，減少植物的營(yíng)養(yǎng)，損壞根部并導(dǎo)致死亡，影響到食物鏈，從而使生物多樣化地區(qū)的物種減少，破壞森林生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)人體的健康也會(huì)造成嚴(yán)重危害，是當(dāng)今全球廣泛關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。

二、實(shí)驗(yàn)方法

土壤PH值觀測(cè)實(shí)驗(yàn)從2009年6月1日到2010年4月18日，共取得萍鄉(xiāng)地區(qū)100組樣本資料。試驗(yàn)方法：選定一塊區(qū)域作為土壤采集地，在雨日（雨量≥1.0mm）測(cè)量降水PH值的同時(shí)，采集一份土壤，用純凈水按2.5：1（質(zhì)量比）的水土比例進(jìn)行稀釋?zhuān)瑪嚢杈鶆蚝箪o置懸浮約30分鐘到一小時(shí)，并且與空氣隔絕，再用酸雨測(cè)量?jī)x測(cè)出土壤PH值，從而獲得SO2濃度、降水PH值和土壤PH值的一組數(shù)據(jù)，并把它記為一個(gè)樣本。如此，利用同樣的實(shí)驗(yàn)方法取得100個(gè)樣本。

通過(guò)逐步回歸方法求解出土壤PH值的預(yù)報(bào)方程：

Y=3.96+0.02478424X1+3.59872913X2

R=0.316245405673981

方程中 X1代表降水PH值，X2代表SO2濃度Y代表土壤PH值。

三、土壤PH值與SO2濃度關(guān)系

通過(guò)逐步回歸分析，發(fā)現(xiàn)SO2濃度變化對(duì)土壤不會(huì)有太大影響，這是因?yàn)槌两档酵寥赖亩趸虮谎趸癁榱蛩幔M(jìn)而生成硫酸鹽，而大部分硫酸鹽是可溶的，它們會(huì)被雨水等淋失，在土壤表層的存量就會(huì)變少；而當(dāng)它們懸浮于空中的時(shí)候，會(huì)有一部分被西風(fēng)帶系統(tǒng)帶到下游地區(qū)。再者，萍鄉(xiāng)市一年的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)和西北風(fēng)，懸浮于空中的SO2大多只會(huì)在上空做短暫停留，便會(huì)匆匆繼續(xù)它們的旅行或在某個(gè)地方隨雨水飄飄灑灑降落到地面。

回歸方程結(jié)果顯示，該市土壤PH值的變化與SO2的濃度相關(guān)性小。但是SO2會(huì)抑制土壤中有機(jī)物的分解和氮的固定，淋洗與土壤粒子結(jié)合的鈣、鎂、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，使土壤貧瘠化，傷害植物的新生芽葉，影響其生長(zhǎng)發(fā)育，這是勿庸質(zhì)疑的。

四、土壤PH值與降水PH值關(guān)系

從方程中可以明顯看出，降水PH值與土壤PH值呈一定的正相關(guān)關(guān)系。據(jù)美國(guó)環(huán)境學(xué)學(xué)者SPARKS研究，長(zhǎng)期大量的酸沉降會(huì)引起土壤酸化，但是酸沉降物致土壤酸化是有階段性的，酸化要跨進(jìn)每一個(gè)PH值階段，必須突破上一段的PH緩沖容量，否則土壤難以酸化。并且酸雨帶給土壤的各種影響，決定于土壤類(lèi)型和它的性質(zhì)，對(duì)酸雨的敏感度是由四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)所確定：一是總緩沖量或陽(yáng)離子交換量，這些陽(yáng)離子主要由粘土和土壤有機(jī)質(zhì)提供；二是交換性復(fù)合體的鹽基飽和度、通過(guò)土壤PH值來(lái)估測(cè)它；三是土壤管理系統(tǒng)，或是種植與培肥，或是淹水，加料與更新等措施；四是土壤剖面有無(wú)碳酸鹽。土壤PH值變化與土壤陽(yáng)離子交換量緊密相關(guān)，如果土壤交換陽(yáng)離子量低〔<12coml/kg〕，則酸雨似乎很快會(huì)使土壤和地下水的PH值降低。而交換陽(yáng)離子量高〔〉12coml/kg〕，則是抵抗PH或淋溶成分變化的強(qiáng)緩沖劑。土壤原始PH值對(duì)土壤的敏感度也有重要意義。據(jù)MCEE研究，接近酸雨P(guān)H值的那種酸性土，其PH值不會(huì)因?yàn)樗嵊甑妮斎攵l(fā)生迅速的變化。就土壤的敏感度而言，美國(guó)環(huán)境學(xué)學(xué)者Petersen對(duì)土壤進(jìn)行了分類(lèi)。有軟土（對(duì)酸雨不敏感）、氧化土（俗稱(chēng)紅土，對(duì)酸雨敏感）、變性土（對(duì)酸雨最不敏感、有機(jī)土（對(duì)酸雨不敏感）等，我市的土壤就是以上劃分中稱(chēng)之為氧化土，氧化土是一種含粘粒百分率高的紅壤，粘粒含有大量的Fe、Al氧化物和高嶺土石，陽(yáng)離子交換量較低。腐殖質(zhì)含量也很低，土壤高度風(fēng)化、淋溶?chē)?yán)重。因此，它的PH低，緩沖量小，對(duì)酸雨敏感。這與本課題研究結(jié)果降水PH值與土壤PH值呈正相關(guān)性的關(guān)系相符。

通過(guò)以上研究，剔除了方程中相關(guān)性不明顯的SO2濃度數(shù)據(jù)。用降水PH值數(shù)據(jù)與土壤PH值數(shù)據(jù)得出了土壤PH值的一元一次預(yù)報(bào)方程。方程如下：

Y=4.96+0.02478424X1

R=0.3786245405673981

研究結(jié)果表明，酸雨是土壤酸變的主要來(lái)源，也就是說(shuō)降水的酸性越強(qiáng)土壤的酸性也越強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜非華等譯，《環(huán)境酸化的現(xiàn)狀與展望》，科學(xué)出版社，北京，1989年.

[2]梁思萃等譯，《美國(guó)西部酸雨》，中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，北京，1986年.

[3]揚(yáng)景輝，《土壤學(xué)進(jìn)展》，1984，（5）：11-19.