第五章-大气与园林植物

第五章大气与园林植物第一节大气的组成及其生态作用第二节大气污染第三节大气污染与园林植物第四节

风与园林植物的关系1第一节大气的组成及其生态作用大气指从地球表面到高空1100km范围的空气层。大气层中空气密度是不均匀的，越往高走，空气越稀薄。2一、大气的主要组成成分及其生态作用大气是由多种成分组成的混合气体，（一）大气的成分：大气组成的最初气体：氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体、水蒸气等。其中二氧化碳、水蒸气等气体的含量由于受地区、季节、气象以及人类活动等外界因素影响会有所变化，其变化对环境产生重要影响。3（二）、大气的生态作用1、O2与生物

大气中的氧主要来自植物光合作用，少部分来自于大气层的光解作用，即紫外线分解大气外层的水汽放出氧。氧气是生物呼吸的必需物质。种子萌发，参与氧化过程，与氧原子结合。4（2）CO2与生物

大气圈是CO2的主要蓄库，大气中的CO2主要来源于煤、化石燃料及生物的呼吸和微生物的分解作用。

CO2是植物光合作用的主要原料。

光能

CO2＋H20CH2O＋O2

叶绿素

CO2浓度高低直接影响地表温度。

5（3）N2的生态作用N是构成生命物质（蛋白质）的最基本成分。植物N来源：硝态氮、氨态氮——生物固氮、雷电、火山爆发、生物分解等自然途径——工业固氮：生态作用：——在一定范围内，增施氮素能促进植物的生长。——氮过多，大量氮沉积在陆地和水生生态系统中，散失到空气中。促进全球变暖、增加大气污染、水体富营养化、生物多样性减少。6二、大气的垂直分层大气的各种物理属性，无论在垂直方向或者水平方向上的分布都是极不均匀的，根据大气的各种物理属性特别是温度随高度的变化，可以自下而上把大气层分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层五个层次。7（一）对流层是紧贴地面的一层，下界是地面，上界因纬度和季节不同而不同，低纬度地区为17~18KM，中纬度地区为10~12KM，高纬度地区为8~9KM，夏季的厚度大于冬季。特征：1.气温随高度的增加而降低。

2.空气具有强烈的对流运动。

3.温度和湿度在水平方向上分布不均匀。8（二）平流层气流运动相当平衡，以水平运动为主，顶在50~55KM处，层内气温随高度增加逐渐升高，天气晴好，气流平稳。（三）中间层顶在85KM上下，该层气温随高度的升高而下降，空气的垂直运动很强烈，气温在-85℃.9（四）暖（热）层该层顶在800KM上下，层内空气密度很小，只占大气总重量的0.5%。该层气温随高度升高而迅速上升，空气处于高度的电离状态。故又称电离层。（五）散逸层是大气的最高层，也叫外层，高度可达3000KM,空气极为稀薄，受地球引力很小。10第二节大气污染一、大气污染的概念及污染物种类（一）大气污染：是指人类活动向大气中排放的有害物质或有毒气体，其浓度超过了大气及生态系统的自净能力，打破了生态平衡，对人类健康，生物生存、正常的工农业生产和交通运输产生危害的现象。11（二）大气污染物：

1、有害气体：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、氟化氢、硫化氢等。

2、颗粒污染物：如灰尘、烟雾、煤尘、金属粉尘等。12总悬浮颗粒物：粒径0.005—100um的颗粒降尘：粒径10～100um的颗粒飘尘：粒径1～10um的颗粒气溶胶：粒径<1um的固体或液体颗粒物，当其悬浮在气体中时。烟雾：粒径1～100um的液滴粉尘13二、大气污染的形成

大气污染的形成主要由于人类生活、工业生产，交通运输等向大气排放的有害物质。

14大气污染物的来源

自然污染源:火山爆发、沙尘暴等。

人为污染源：人为污染为主要燃料燃烧、工厂排放、工业生产、生活污染、交通运输、农药化肥等等15三、污染物分类一次污染物：从污染源直接排出的原始物质，进入大气后其性质和状态没发生变化。如：降尘、飘尘、二氧化硫、一氧化碳等二次污染物：一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物间发生化学变化或光化学反应，形成与原污染性质不同的污染物。如硫酸烟雾（烟尘、二氧化硫与空气中的水蒸气)光化学烟雾（氮氧化物、碳氢化合物）16四、大气污染对植物的危害：

（一）颗粒状污染物的危害：如降尘、飘尘和烟雾颗粒状污染物在空中散射和吸收阳光，使能见度降低，夏季达1／3，冬季达2／3；并使地面的阳光辐射减少，城市接受的阳光辐射平均少于农村15－20％。粉尘颗粒是水分和有毒气体凝结的核心，形成城市雾，影响呼吸，引发加剧支气管和肺部疾病。飘尘表面带有致癌性很强的化合物。17（二）气态污染物的危害

硫氧化物：主要成分：大多是二氧化硫，部分是三氧化硫。在气体污染物中，二氧化硫在城市中分布很广、影响较大。来源：主在来自于燃煤。危害：在稳定的天气条件下，二氧化硫聚集在低空，与水生成亚硫酸，当它氧化为三氧化硫时其毒性更大。危害十分严重。18氮氧化物：主要成分：一氧化氮和二氧化氮，来源：城市地区主要是二氧化氮，绝大部分来自工业生产（46）和交通运输（51），汽车排气是二氧化氮的主要来源。危害：一氧化氮不溶于水，危害不大，但当它转化为二氧化氮时就具有和二氧化硫相似的腐蚀与生理刺激作用。19碳氧化物：主要成分：CO和CO2在自然情况下浓度很小，在污染地区浓度可高达数倍。来源：主要是汽车尾气所致。危害：CO与血红蛋白结合能力比氧化强200倍。20氟化氢来源：为无色有毒气体，具有强烈的刺激性和腐蚀性，大气中的氟化氢主要来自于冶金工业。氟自污染源排出后很迅速地与大气中的水汽反映生成氟化氢。危害：氟化氢数量多，毒性大。一般以它为大气污染的代表。21光化学烟雾来源：由汽车和工厂排放的氮氧化物和碳化氢，经阳光中紫外线照射，而产生的一种蓝色烟雾。危害：破坏叶片栅栏组织、细胞壁和表皮细胞。使叶片失绿，叶表出现褐色、红棕色或白色斑点22酸雨通常将PH<5.6的大气降水(雪、霜、雾、雨水等)称为酸雨。来源：主要是工业排放的硫氧化物和氮氧化物与大气中的氧和水分子发生化学反应生成有酸性的物质的过程。危害：酸雨会损伤植物叶片表皮结构，损害保卫细胞，使植物光合效率降低，导致光合作用功能下降，影响生态系统的生产者的生产，最后是整个系统功能的降低。造成叶子细胞中毒直到坏死，引起蒸发、蒸腾作用增强，对外界不利因素的敏感性增大;改变土壤酸碱度，使土壤酸化，土壤酸中和能力下降。土壤酸化的结果是使土攘中的活性AL3+大量溶出。大量铝离于积累到一定程度，植物根系会受到严重伤害，根的吸收水分及养分的能力下降，不利于生长发育;23第三节大气污染与园林植物一、大气污染对园林植物的危害大气中的污染物主要通过气孔进入叶片并溶解在叶汁液中，通过系列的生物化学反应对植物产生毒害，故植物受害症状一般首先出现在叶片。不同的污染物对植物病害的症状有差异。如：臭氧（光化学烟雾的主要成分），主要破坏栅栏组织细胞壁和表皮细胞，使叶片失绿，叶表出现褐色、红棕色或白色斑点。24固体颗粒物布满叶片，堵塞气孔，妨碍光合作用、呼吸作用和蒸藤作用，从而危害植物。

如：在一些污染严重的地方如道路两侧的行道树、工矿企业附近。尘埃中的有毒物质还可溶解渗透进入植物体，产生毒害。大气污染对植物的危害与污染物的浓度和时间密切相关。

——不同污染物危害植物的临界剂量不同，同一污染物危害不同种类的植物，其临界剂也不同。251.影响植物的生长，降低作物产量

２.使植物各个器官矮化

３.叶片退绿变黄，

４.大量落叶、落花、落果

５.严重时导致植物死亡26二、园林植物的抗性及其监测作用1、园林植物的抗性植物在进行正常生长发育的同时能吸收一定量的大气污染物并对其进行解毒，这即是植物的抗性，不同的植物种类其抗性不同，与叶片结构和生理生化特性等有关。一般，常绿阔叶>阔叶植物>针叶树。27在我国对园林植物抗性强弱一般采用三级标准。抗性强、中、弱。对应SO2、CL2、HF、O3等选择相应的抗性植物。

确定植物对大气污染抗性强弱的方法：

1野外调查法

2定点对比栽培法

3人工熏气法282、园林植物对环境的监测作用利用一些对有毒气体特别敏感的植物来监测大气中有毒物质，这些植物在受到毒气危害时会表现一定的伤害症状，从而推断出环境污染的范围与污染物的种类和浓度。如：紫花苜蓿在SO2浓度为0.3ul/L时就会表现出受害症状。29监测环境的植物必须具备的条件1对污染物有较强的敏感性2受害症状明显干扰症状少3生长期长，能不断抽生新枝4繁殖和栽培管理容易5具有较高的观赏价值。30三、园林植物对大气污染的净化作用（一）吸收二氧化碳放出氧气1、园林植物吸收CO2效应

不同类型的森林在进行光合作用时，每生产lt干物质可固定约1·63tCO2

，同时释放1·2t02

312、城市绿化的碳氧平衡效应分析

据统计：1hm2常绿阔叶林、落叶阔叶林和针叶林每年可分别释放氧气22t、10t和16t。一成年人每天吸入0.75kg氧气，排出0.9kg二氧化碳。则需10m2的森林面积，或25m2的草坪。城市中碳一氧平衡的好坏主要取决于绿色植物的总量。应按城市主要树种的(尽量全面一些)吸碳放氧量的平均值来估算城市合理的绿化面积。32（二）滞尘效应1、滞尘效应的概念

园林植物对空气中的颗粒污染物有吸收、阻滞、过滤等作用，使空气中的灰尘含量下限从而起到净化空气的作用。

332、机理

第一、园林植被覆盖自然地表，可减少空气中灰尘的出现和移动，有效地杜绝二次扬尘。第二、由于园林植物有降低风速的作用，随着风速的降低，空气中携带的大颗粒灰尘便下降到树木的叶片或地面而产生滞尘效应。34第三、植物叶表面如有的植物叶片多茸毛，有的植物叶片分泌粘性的油脂和汁液等，能吸附大量的降尘和飘尘等。第四，植物叶片在光合作用和呼吸作用的过程中通过气孔、皮孔等吸收一部分包含一些重金属的粉尘等。35（三）吸收有害气体

1、园林植物吸收有害气体途径

以气态的形式在植物本身的气体交换过程中通过叶片上的气孔等进入植物体;以液态的形式进入，即大气中的污染物遇到水分或叶面上的湿气后溶解再以渗透等形式被叶片、枝条等吸收。362、园林植物吸收有害气体途径主要表现为通过吸收大气中的有害物质，再经光合作用形成有机物质；经氧化还原过程使其变为无毒物质；经根系排出体外；积累于某一器官，最终化害为利，使空气中的有害气体浓度降低。

373、影响植物吸收污染物的因素植物种类不同对污染物的吸收能力不同

——银杏、国槐对硫的同化能力强；桑树、枣树吸氟量高。老叶、成熟叶对硫和氯的吸收能力高于嫩叶，春夏季其吸毒能力较大。大气中的污染浓度升高，植物体对其的积累量也会相应增加；低浓度下的慢性污染，植物的持久净化功效较显著。结构复杂的植物群体对污染物的吸收比单株强得多。38（四）杀菌效应

1、减菌效应的含义一方面，空气中的尘埃是细菌等的生活载体，园林植物的滞尘效应可减少空气中的细菌总量另一方面，许多园林植物分泌的杀菌素如酒精、有机酸和萜类等能有效地杀灭细菌、真菌和原生动物等。如：香樟、柏树、桉树、松树等。39（五）减噪效应1、噪声：一种特殊的空气污染被认为不需要的，使人厌烦并对人们生活和生产有妨碍的声音。影响身心健康如头痛、耳鸣、多梦、失眠、心慌，记忆力衰退等。402、园林植物减噪原理噪声遇到重叠叶片，改变直射方向，形成乱反射，仅使一部分透过枝叶的空隙达到减弱噪声噪声作为一种波在遇到植物的叶片、枝条等时，会引起振荡而消耗一部分能量，从而减弱噪声。413、影响园林植物减噪的因素具有重叠排列、大而健壮的坚硬叶子的植物减噪效应最好分枝和树冠都低的树种比分枝和树冠都高的减噪效应好。阔叶树的树冠能吸收其上面声能的26%，反射和散射74%森林能更强烈地吸收和优先吸收对人体危害最大的噪声。42（六）园林植物增加负离子效应1、概念

空气负离子就是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称；空气中负离子有许多种，其中以负氧离子含量最多，对人体作用最明显，因此空气中负离子常以空气中负氧离子为代表。432、负离子的作用空气负离子能增强人体的抵抗力，抑制葡萄球菌、沙门氏菌等细菌的生长速度，并能杀死大肠杆菌。（空气维生素、长寿素）

当负离子浓度大于或等于正离子浓度时，才能使人感到舒适，并对多种疾病有辅助治疗作用。

——空气负离子浓度达到700个/cm3以上时有益于人体健康，当浓度达到1万个/cm3

以上时可以治病。44空气负离子具有显著的净化空气作用

除尘作用。（吸附、聚集、沉降飘尘）具有抑菌、除菌作用。（负离子与超氧化物自由基具有相似的生物活性）具有除异味作用。（氧化作用）具有改善室内环境的作用。（不良建筑综合症）

453、园林植物增加负离子的效应太阳光照射到植物枝叶上发生光电效应，且植物、释放出芳香类挥发物，促进空气发生电离；加上园林植物在减少尘埃作用，使林区和绿地空气中负离子浓度大大提高。通过增加园林植物量、改善群落结构和适当增加喷泉等途径可增加环境中的空气负离子浓度。464、园林植物对室内空气污染的净化作用

吸收CO2，释放O2，增加室内空气湿度，吸收有毒气体、除尘等。虎尾兰和吊兰：有极强的吸收甲醛的能力常春藤、铁树、菊花可减少室内苯污染，一些叶片硕大的观叶植物如龟背竹、一叶兰等可吸收建筑物内80%以上的有害气体。47第四节风与园林植物的关系一、风的有关知识风：空气的水平运动就是风。风是向量既有方向也速度，风向是指风的来向，风速是指空气在单位时间内移动的水平距离。风的成因：由于地面受热不均匀形成了气压差，产生了气压梯度力，在这个力的作用下空气开始流动，于是形成了风，同时风还受另外三种力的作用，即水平地转偏向力，摩擦力和离心力。48一、风对园林植物的生态作用

1、适度的风是园林植物生长发育的必要因素适度的风可以保持园林植物的光合作用和呼吸作用适度的风促进地面蒸发和植物蒸腾，降温，提高植物对养分、水分的吸收效率。风有助于花粉或种子扩散风能保持植物群落内，枝叶间适宜的相对湿度，抑制病虫害发生。492、风对植物的危害风能传播一些病原菌等造成植物受害，风速过大会对植物形态、发育等方面产生不利影响，也会导致茎叶枯损等。山地或沿海的大风，常使树干向主风方向弯曲，形成偏冠、树木矮化、长势衰弱等。其它环境因子与强风重叠，可对园林植物造成复合伤害。沙尘暴对植物具有严重的破坏作用，造成机械损伤的同时，污染物质加重其伤害的程度。50二、城市风的特点概念：因城市热源、城市建筑和地形等因素引起的城市辐合气流和不规则乱流，不同城市其表现形式各不相同。51特点：城市风速小（与郊区相比）城市局部风变化不定——不同地点所获得的太阳辐射不同，局部形成的热力环流使城市内部产生不同的风向和风速——下垫面阻碍摩擦产生不同的升降气流、涡流和绕流等，使风的局地变化更为复杂。热岛环流在出现较强的城市热岛时，显示出气流由郊区向市区复合流场。52城市热岛环流模式53三、园林植物对风的影响及适应类型（一）、园林植物对风的影响园林植物在冬季能降低风速的20%，可减缓冷空气的侵袭；夏季，园林植物降温效应可使绿地与周围非绿地之间产生温度差，可形成有益的峡谷效应，获得良好的通风。541、园林植物防风效应的群落结构个体防风效果：乔木>灌木>草本;常绿阔叶>落叶阔叶>针叶树。群落结构：根据林带的透风系数与疏透度分为紧密结构、疏透结构、通风结构。透风系数：林带背面1m处林带高度范围内平均风速与空旷地相应高度范围内平均风速之比疏透度：林带纵断面透光空隙的面积与纵断面积之比的百分数。55紧密结构：结构：由主要树种、辅助树种和灌木树种组成3层林冠。特点：——透风系数<0.3，疏透度<20%。——大部分风从林带上越过，动能消耗少。——背风面近林缘平静弱风区，距15倍树高处风达80%，20倍树高处风速>100%，20-30倍处高风速区。有效防风距离为树高的10—15倍（相对风速80%）56稀疏结构：结构：由主要树、辅佐树种或灌木组成的3层或2层林冠。特点：上下部结构不太紧密，透光孔隙分布均匀。透风系数0.4—0.5，疏透度为30%—50%，有50%的气流从林带内部透过。最小弱风区在背风面3—10倍树高处。——有效防风距离为树高的25倍左右。57透风结构：结构：由主要树种、辅佐树种或灌木树种组成2或1层林冠。特点：透风系数>0.6，疏透度>60%。一部分从下层通过，一部分从林带上面绕行。下层风速有时比旷野还大。最小弱风区出现在背风面3—5倍树高处。防风效能不强。58总的来说：防风林带的结构以稀疏结构为最佳林带上下均匀，能使大部分气流穿过，使气流的能量大量消耗掉。过密和过稀时，气流受到阻力小，防风效能低。592、防风林带的宽度与高度林带的防风距离与林带树高呈正相关。紧密结构的林带防风效能随其宽度减少而增加，但防风距离相应减少。稀疏结构林带的防风效能是窄林带的效果好于宽林带。604、与风向的交角：一般与主导风向成900或不低于450615、污染隔离带紧密结构：有害气体、烟尘基本不能透过林带，可翻越。稀疏结构：有害烟尘多数被阻滞吸收。透风结构：阻滞能力较差，有害气体和烟尘的很大部分可通过。6263注：靠污染源一侧，选用抗污染能力强的树木。64（二）抗风园林植物的适应类型树冠紧密、材质坚硬、根系发达的园林树木抗风能力强。65第四节酸雨一、概念：是空气污染的另外一种表现形式。通常将PH<5.6的大气降水(雪、霜、雾、雨水等)称为酸雨。二、酸雨的形成主要是工业排放的硫氧化物和氮氧化物与大气中的氧和水分子发生化学反应生成有酸性的物质的过程。66三、酸雨的来源主要是燃煤、石油等化石燃料的燃烧产生硫化物和氮氧化物。估计全球70年代每年硫化物的排放量稳定在1·4一1·5亿吨，80年代大约在2亿吨，90年代估计在3·3亿吨。67四、中国酸雨分布的特点空间分布不均衡：表现在南方比北方严重，尤其是以烧高硫煤的西南城市为重，如近年来重庆和贵阳的降雨PH平均值均小于4·5;时间分布上季节性较强春天比冬天严重，如厦门地区春雨的酸化最为严重，其PH值在4·0一4·7范围内，并以4·5居多，酸性降雨的频率也很高，在60%一94%之间。68酸雨有逐年严重的趋势如广东地区雨水酸化现象逐年严重，以韶关为例，1982年PH为5·11，1984年为4.9，1985年为4.74。中国酸雨以硫酸型为主，如青岛地区降水中S042-占总离子含量的37·6%。69五、影响酸雨形成的因素1、大气颗粒物大气颗粒物普遍处于较高的水平，对酸雨的形成起着不可忽视的作用。一些大气颗粒物具有很强的酸性，不但对低酸度降雨没有综合作用，反而会加剧降水的进一步酸化。702、地理环境与气象条件地形、地貌和气象条件，如各种环流、风速、风向等对大气污染物的沉降、扩散、输送等都有着密切关系。盆地及低压地区不利于污染物的扩散，加剧了污染物的聚集，在有降水的过程时则会形成酸雨。如四川盆地、重庆、贵阳等地。重庆地区酸雨的出现频率已达80%。713、土壤的性质空气中的颗粒物有一半左右来自土壤。酸雨区恰好与土壤低PH区重叠。说明土壤的酸碱性是影响酸性降水形成的一个基本因素。72六、酸雨的影响及危害1、对人类社会酸雨引起水域的酸化，导致水质污染，大量AL3+溶入径流，提高了AL3+的浓度，结果是导致人和牲畜软骨病，危害人类健康。另外对建筑物和金属的腐蚀，导致经济损失。732、对植被生态系统的影响和破坏（1）直接影响:酸雨会损伤植物叶片表皮结构，损害保卫细胞，使植物光合效率降低，导致光合作用功能下降，影响生态系统的生产者的生产，最后是整个系统功能的降低。造成叶子细胞中毒直到坏死，引起蒸发、蒸腾作用增强，对外界不利因素的敏感性增大;74（2）间接影响改变土壤酸碱度，使土壤酸化，土壤酸中和能力下降。土壤酸化的结果是使土攘中的活性AL3+大量溶出。大量铝离于积累到一定程度，植物根系会受到严重伤害，根的吸收水分及养分的能力下降，不利于生长发育;75土壤酸化的结果是大量的盐基离子的淋失，(PH小，K+、Ca2+、Mg2+的吸附能力下降);导致土壤肥力下降，肥力下降的结果是影响植被生态系统的生产力下降。土壤酸化对土壤中的一些微生物的酶的活性具有抑制作用，从而改变了微生物区系的种类、强度等，不利于系统中植物的生长。76酸化对系统中生物多样性的影响通常会造成生物多样性的降低。但对于贫瘠的土壤，因N的沉降和其它营养物的沉降反而使生物多样性增加，一些对酸耐受性较强和亲N的植物会因酸雨而得到增加。酸雨会导致动物多样性减少，影响系统的生态平衡。773、对地区和社会经济和生活价值的影响植被系统平衡破坏，人们健康受损、环境恶化、人类生存受到危机等——重庆:酸雨严重，该区降雨己经全面酸化，出现频率达80%以上，南山风景区的马尾松林的灾害被视为全球大气污染对森林植被造成毁灭性灾难的典型。——据资料：全国因酸雨造成的直接经济损失在140亿元以上。78八、防治酸雨的对策改变和加强法规，鼓励低排放。有效控制S02等硫化物的排放量是防止酸雨的根本对策。对S02点源污染必须进行消烟、除尘、脱硫等措施，严禁超标排放。改变能源结构，集中供暖（如乌鲁木齐有报道用液化气取暖）改进燃烧技术，提高燃烧率（脱硫率70%），一方面可减少燃烧废物的排放；另一方面可减少能源消耗。79寻求清洁能源如寻找太阳能、电能、生物能源等代替化石燃料能源。合理工业布局重工业、污染严重工业布置在人烟稀少，下风向和植被覆盖率高的城郊地区，且应集中布局，以便管理和污染处理。80对已酸化的土壤可添加一定的土壤改良剂来中和土壤中的酸，达到改良土壤的目的。加强城市植被保护和恢复工作，并加快城市绿化建设。在城市绿化树种选择上尽量选择本地的、耐酸性的以及抗污染强的植被。81第五节温室效应全球气候变暖：是指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升的现象。

——据联合国环境署和世界气候组织的研究表明：从最后一次冰河期到现在，大约每千年才升高0.50C。20世纪，地球表面温度大约以每10年升温0·30C的速度上升；82温室效应：大部分热能被大气中的气体吸收，尤其是水蒸气、二氧化碳、甲烷和氧化氮。由大气层的气体引起的全球变暖。83一、温室气体在构成大气层的众多气体中，有温室效应的只是某些微量气体，温室气体主要指CO2，CH4、