农业环境学第二章教材

1、 第二章 大气污染与农业 第一节 大气污染概述一、大气污染及其自净作用 定义 （ISO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，达到了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。 大气污染人类活动自然过程生活活动生产活动 大气污染的分类1、按污染范围分 局限于小范围的大气污染 涉及一个地区的大气污染 涉及比一个城市更广泛的广域污染 全球性污染2、根据污染物的化学性质及存在状况分 分类还原型大气污染氧化型大气污染3、根据燃料性质和污染物组成分 大气污染源 1、污染源 分类煤炭型大气污染混合型大气污染石油型大气污染特殊型大气污染自然源人工源工业企业

2、污染源交通运输污染源农业污染源2、污染源分类 按污染源存在形式 按污染物排放方式 按污染物排放空间固定污染源移动污染源点 源面 源线 源高 架 源地 面 源 4、按污染物发生类型 （最常用的分类方法) 大气污染的特点1、大气中污染物含量低2、污染物反应慢3、污染物传递距离长，反应系数大4、被污染了的空气组成复杂多样工业污染型农业污染型生活污染型交通污染型 大气的自净作用1、概念 进入大气的污染物经过物理、化学和生物作用，可以使其从大气中排除或减少。2、自净机理 污染物在大气中的扩散、稀释(物理） 在重力作用下沉降和降水洗涤作用（物理） 在大气中发生化学反应而分解为无害物质（化学） 由于地面植被

3、的吸收、吸附而从空气中分离（生物）二、影响大气污染的因子 气象动力因子1、风2、大气湍流 大气湍流指大气以不同尺度作无规则运动的流体状态。 气象热力因子1、温度层结和逆温逆温：当气温垂直递减小于零时，大气层的温度分布与标准大气情况下气温分布相反时称为温度逆温。2、大气稳定度 整层大气的稳定程度，反映大气湍流的强弱。三、危害植物的大气污染物及其毒性分级 分类：氧化性污染物；还原性污染物；酸性污染物；碱性污染物；有毒有机物；固体颗粒物。 毒性分级：A级（强毒性）；B级（中等毒性）；C级（弱毒性） 剂量和阈值1、剂量 剂量=大气污染物浓度（cm3/m3）接触时间（天或小时） 能引起植物伤害的最低剂量

4、，称为“临界剂量”。2、阈值 植物在长时间接触污染物时，使植物发生伤害的污染物最低浓度。 大气污染物浓度表示方法1、体积体积浓度：cm3/m32、质量体积浓度（最常用的表示方法）：mg/m3,ug/m33、质量面积时间浓度:t/km2月,ug/dm2 日4、各表示之间的换算第二节 大气污染物对植物影响的一般规律一、大气污染物侵入植物体的途径 研究认为植物叶片气孔是污染物进入植物组织的主要途径。二、植物受害的基本类型三、大气污染对植物产生危害的影响因素 污染物浓度和接触时间 植物（根据植物叶面伤害程度可分为：敏感植物、抗性中等植物、抗性强植物） 污染物的作用时段 气象条件 田间管理类型可见危害不

5、可见危害急性危害慢性危害隐形危害生理危害 第三节 硫化物对植物的影响与危害一、污染源 含S化石的燃烧，我国大气SO2主要来自于煤的燃烧。钢铁冶炼厂、硫酸厂等也是硫氧化物的重要来源。二、大气中硫的化学行为和循环作用 化学行为 1、硫化氢向二氧化硫转化 2、SO2向SO3转化 3、硫酸盐气溶胶的生成 硫的循环作用 火山活动、森林火灾 人为活动 酸沉降 厌氧条件下还原作用 微生物分解 植物吸收同化 图图1 1 硫在自然界中的转化和循环硫在自然界中的转化和循环SO42-H2SO4SO2水体和土壤中的SO42-有机态硫H2S三、植物受S02危害的症状 双子叶植物 叶脉间出现伤斑 漂白失绿 棕褐色坏死叶脉

6、褪成白色 叶片脱水 枯萎 图图2 2 二氧化硫危害芋艿症状二氧化硫危害芋艿症状 图图3 3 二氧化硫危害芋艿症状二氧化硫危害芋艿症状 图图4 4 二氧化硫危害大豆症状二氧化硫危害大豆症状 单子叶植物叶尖及叶缘 出现点状或条状伤斑 组织脱水坏死 图图5 5 二氧化硫危害水稻二氧化硫危害水稻 图图6 6二氧化硫危害水稻二氧化硫危害水稻 图图7 7二氧化硫危害水稻二氧化硫危害水稻 症状（轻度）症状（轻度） 叶片症状（严重）叶片症状（严重） 稻穗症状稻穗症状四、SO2在植物体内的转化及危害机制 S02在植物体内的转化与积累 SO2+H2O H2SO3 （毒性大） H2SO3+O H2SO4 （毒性小）

7、 S02对植物危害的机制第一种说法（-羟基磺酸盐说法）： OH OH SO2 H2SO3 R-C-SO3H R-CH-SO3M 第二种说法：S02对植物的危害与植物叶片细胞液汁的pH值有关。RCHOH第三种说法： S02 H2SO3 破坏蛋白质双硫键 蛋白质变性 酶失活 植物伤害五、植物对S02 的抗性 植物对S02 的抗性是生理上的缓冲作用，酶的忍耐性，体内解毒机制，受害后的恢复能力，以及机械的屏蔽性和形态解剖结构等方面的因素所左右。 紫苜蓿对S02最为敏感，小麦麦芒对S02也很敏感，被公认为S02污染指示植物。 植物的抗性指数植物的抗性指数: :其它植物受S02 伤害的浓度除以紫苜蓿的受害

8、浓度。 植物的抗性指数=该植物的受害浓度/紫苜蓿的受害浓度六、影响植物对S02 反应的因素 1、温度 2、相对湿度 3、光照 4、土壤因素 5、植物因素七、S02对植物危害的防治措施 S02 浓度的控制 减少农作物接受的剂量。 农艺措施1、增施K肥可提高植物对SO2的抗性2、增加Si 肥3、加强田间管理4、其它降低大气中SO2浓度减少接触时间第四节 大气氟化物对农业生物的危害及防治一、大气氟污染 在我国氟化物对农业生产和生态环境的影响仅次于SO2。主要来源于砖瓦厂、磷酸盐厂、铝厂及氟化工厂。气态氟（HF、SiF4）毒性很强，比SO2对植物危害大10倍，并具有生物积累的特点，并可通过食物链危害人

9、、畜和蚕桑。二、氟化物对植物的危害症状1、双子叶植物 红棕色，坏死斑与正常组织之间有一清晰红色窄带。 图图8 8 氟化氢危害柑橘症状氟化氢危害柑橘症状2、禾本科植物 叶尖、叶缘绿色 灰白色3、针叶树 针叶顶端失绿，暗褐色 黄棕色4、果树 桃：合缝红斑症状，合缝部位软化，易腐烂 桃、杏、梅、柿子、李、樱桃：开花不结果 图图9 9氟化物危害西红柿叶片症状氟化物危害西红柿叶片症状 图图1010氟化物危害松树症状氟化物危害松树症状 图图1111氟化物危害桃果实症状氟化物危害桃果实症状三、植物对大气氟的吸收累积大多数植物叶片对氟具有很强的吸收累积能力。植物吸收累积氟的能力和忍受限度，因植物种类而异。植物

10、吸收的氟：大部分积累在叶尖和叶缘，同一叶片叶尖叶缘F含量大于叶片中基部。在粮食作物中，小麦籽粒积累氟的能力最强。 在氟污染环境中的植物：下叶上叶，老叶新叶，叶片茎，茎根和果实。四、植物对氟敏感性分级 植物对氟的敏感性同样分为：敏感植物、中等敏感植物、抗性植物。 大气氟污染的指示植物：唐菖蒲；小麦被认为最不敏感的农作物。五、氟化物对植物生长和产量的影响 氟化物对植物的影响概括起来有三种情况：一是氟化物对植物生长速率有显著影响二是氟化物在植物体内积累，使粮食、牧草、桑叶等品质降低，甚至达有害程度，但并不影响植物生长和产量三是氟化物对植物生长和产量的影响与伤害症状之间无必然联系六、氟对植物的影响机制

11、 F 叶片 气孔 细胞液形成F- 导管 叶尖、叶缘 抑制光合作用 F-夺取叶绿素中的Mg2+，影响叶绿素的合成，光合作用速度下降，抑制植物生长。 对植物开花和结果的影响 伤害柱头组织 抑制花粉萌发 间接影响花粉萌发和花粉管生长所需的主要元素Ca的代谢 导致生理活性所需的Ca、Mg元素不足 大气HF、SiF4 叶片中F- 进入导管 与Ca、Mg生成沉淀（CaF2、MgF2） 一方面削弱F的毒性；二方面引起Ca、Mg生理性缺乏。七、F对家畜动物的危害八、F对家蚕的危害九、大气氟化物对农业生物危害浓度F10ug/m3，接触24hr，所有植物都会受害F：0.5-1.0ug/m3，敏感植物受害，其他几乎

12、不受害F：0.3-0.5ug/m3，饲料作物累积F，危害敏感性的食草性动物十、大气氟污染的防治措施1、筛选种植、饲养抗性强的动植物2、防治家蚕氟中毒 使用1%-3%的石灰水 尽量用未受污染的桑叶在春蚕3龄期喂食 出现症状时，停止含氟桑叶喂食 建立监测点3、增加Ca源4、气象条件的影响 第五节 其它大气污染物对植物的危害一、氯气二、氯化氢三、乙烯四、氮氧化物五、颗粒物 指除气体之外的包含于大气中的固体和液体物质。1、总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物（TSP）：指分散在大气中的各种颗粒物总称，其粒径绝大部分小于100um。2、漂尘漂尘（PM10） ：指粒径小于10um，能在大气中长期漂浮的悬浮颗粒物质。3

13、、降尘：降尘：指粒径大于10um，靠重力作用能在短时间内沉降到地面的颗粒物。4、PM2.5: 指粒径小于2.5um的颗粒物，又称可吸入颗粒物。六、氨气七、臭氧八、光化学烟雾1、概念：指汽车、工厂排入大气中的NOx、CH化合物等一次污染物，在太阳紫外线（290-430 nm）的作用下发生光化学反应，生成浅蓝色混合物（一次污染物和二次污染物）的污染烟雾现象。光化学烟雾的表现特征：光化学烟雾的表现特征：烟雾弥漫，大气能见度低。一般发生在大气相对湿度较低，气温在24-32的夏季晴天。2、组成 主要成分：O3、PAN（过氧乙酸硝酸酯）、NO2、高活性游离基、醛、酮，总称为光化学氧化剂。3、形成条件 大气

14、中存在NO2、CH化合物，形成烟雾的前提。 充足的阳光，产生290-430nm的紫外线辐射，使NO2光解。 地理气象条件，天空晴朗、高温低湿、有逆温存在；或由于地形条件，导致烟雾在地面附近积聚不散。4、机制5、危害 对人体的危害 对植物的危害O3：叶片出现褐色斑点，PAN：使叶背面呈银灰色或古铜色，影响植物生长，降低抗性。 第六节 大气复合污染物对植物的危害一、复合污染中各种污染物的复合作用 大气中的复合污染物 复合污染的作用类型及机理1、作用类型 加和作用（等效作用） 协同作用（增效作用） 拮抗作用（减效作用）2、作用机理 植物叶中各污染物直接反应的能力 每种污染物对气孔的影响 对反应位的竞

15、争二、SO2和O3对植物的复合影响三、SO2和NOx对植物的复合影响四、氟化物和其他污染物对植物的复合影响 HF和SO2 HF和NO2第七节 大气污染危害农业生物的调查鉴定方法一、现场调查研究 植物发生可见伤害的区域在地理上存在着某些分布特征1、有明显的方向性2、植物伤害程度与污染源的距离有关 观察植物受害的基本状况 观察植物的典型症状二、污染源调查1、了解污染区域有无有害气体排放2、了解排放的污染物种类、排放强度、排放规律、无组织排放情况3、了解企业近期生产情况，原材料变化、生产工艺变化、有无事故发生、废气处理设施运行情况三、基本资料收集调查1、气象资料的收集2、农业生产情况四、定性分析五、定量分析 植物叶片采样分析1、注意对照样的采集2、采样点的设置3、采样量的控制4、测定项目 大气采样监测急性毒性：说服力不