四面山森林生態(tài)系統(tǒng)不同層次對大氣降水中幾種離子的截留特征.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國的資源需求和消耗在不斷的攀升，使排放到大氣中的污染物出現(xiàn)了爆發(fā)式的增長;同時我國的工業(yè)排放量和汽車保有量隨此也在不斷的增加，污染問題變的越來越嚴重，致使我國相繼出現(xiàn)了嚴重的酸雨沉降和霧霾天氣。大氣中的污染物伴隨著干濕沉降到達陸地，而森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地上最大的生態(tài)系統(tǒng)是大氣污染物的一個很大的收納場。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，大氣降水中的有害成分經(jīng)過不同類型的森林生態(tài)系統(tǒng)各個層次后，其截留程度不盡相同，同時森林生態(tài)系

2、統(tǒng)在涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、保持水土方面也起著重要的作用。西南林區(qū)作為我國森林覆蓋率第二大區(qū)，林區(qū)內(nèi)的四面山國家級自然保護區(qū)保存著該地區(qū)最具代表地帶性植被類型之一，同時也是地球同緯度僅存的規(guī)模最大、保護最完好的亞熱帶常綠闊葉林(Evergreen broad-leaf Forest)。因此，本文以中亞熱帶常綠闊葉林這一典型林分為研究對象，基于系統(tǒng)學原理，分析并研究常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)對降水中氮硫化物、鹽基離子和重金屬Pb、Cd的截留特征，以更

3、深入地了解該類型森林生態(tài)系統(tǒng)對降水的截留凈化作用并和其它地區(qū)不同類型森林生態(tài)系統(tǒng)做對比分析，從而更充分地認識該林區(qū)在經(jīng)濟社會發(fā)展中的重要生態(tài)地位。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴研究期間，四面山地區(qū)全年大氣降水pH均值為4.89，最大pH值為5.14，并且秋季和夏季pH值均小于5.0，說明四面山地區(qū)的酸沉降污染問題較嚴重;經(jīng)過林冠層和土壤層后，降水的pH值出現(xiàn)了不同程度的增加趨勢，林冠層和土壤層具有調(diào)節(jié)酸性降水pH值的功能。酸性陰離子

4、和鹽基離子都是降水酸化的重要影響因素，降水中高濃度的NO3-、SO42-等是導(dǎo)致研究區(qū)降水偏酸性的主要原因之一。
　?、蒲芯科陂g大氣降水中的NO3-、NO2-、NH4+、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+的質(zhì)量濃度分別為:1.40±0.42 mg·L-1、0.07±0.04 mg·L-1、1.12±0.42 mg·L-1、8.01±3.13 mg·L-1、3.43±1.46 mg·L-1、0.32±0.16 mg·L-1

5、、0.76±0.48 mg·L-1、1.55±0.70 mg·L-1，均超出內(nèi)陸麗江背景值數(shù)倍以上;大氣降水中Pb、Cd的質(zhì)量濃度分別為22.92±13.57μg·L-1、2.82±1.46μg·L-1，與國內(nèi)外其他研究區(qū)相對比以及參考國家地面水環(huán)境質(zhì)量部分標準，實驗點的大氣降水已經(jīng)受到外界污染物的影響。結(jié)合研究區(qū)年風向玫瑰圖和夏秋兩季日軌跡聚類分析圖分析表明:四面山地區(qū)大氣主要受秋季時來自西北方向的氣團和夏季時來自東北方向的氣團影響將

6、研究區(qū)周邊工業(yè)發(fā)達城市上空的污染物帶到研究區(qū)上空，這是造成研究區(qū)大氣降水各離子濃度普遍較高的主要原因。
　?、橇止趯訉Υ髿饨邓械腘O3-、NO2-、SO42-、Na+、Pb、Cd有很好的截留作用，尤其是對重金屬Pb、Cd有很強的截留作用，截留率分別達到了91.67％、86.84％;但是林內(nèi)降水中NH4+、Ca2+、Mg2+、K+的平均質(zhì)量濃度和pH值均出現(xiàn)了不同程度的上升趨勢。NO3-、NO2-、SO42-平均質(zhì)量濃度的降低和C

7、a2+、Mg2+、K+、NH4+平均質(zhì)量濃度的升高是導(dǎo)致林內(nèi)降水pH值升高的主要原因。在森林生態(tài)系統(tǒng)中林冠層是截留能力最強的層次。降水經(jīng)過林冠層時并不是對所有的物質(zhì)都有截留的作用，大氣降水在經(jīng)過林冠層枝葉表面時就淋溶了林冠層枝葉分泌物中的NH4+、Ca2+、Mg2+、K+。
　　⑷四面山常綠闊葉林地表具有很厚的枯落物層，枯落物層蓄積了大量的降水，在濕熱的環(huán)境下枯落物層的枯枝落葉容易分解釋放出組織中的有機物和無機物，導(dǎo)致枯透水中NO

8、3-、NO2-、NH4+、SO42-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+的平均質(zhì)量濃度均出現(xiàn)了不同程度的上升幅度。酸性離子和有機酸等的大量增加使枯透水的pH值降低，成為各層次降水中pH值最低的層次。但是枯落物層的有機物卻對枯透水中Pb和Cd有一定的吸附、攔截作用，導(dǎo)致經(jīng)過枯落物層后Pb和Cd的平均質(zhì)量濃度進一步的降低。
　?、伤拿嫔介L期的酸性降雨導(dǎo)致了該林區(qū)土壤的酸化。土壤層的膠體和其他基團吸附了滲透到土壤層中的NO3-、SO42-