萍乡地区土壤酸碱度与SO2以及酸雨的关系研究

徐朝霞 黄琼 陈波

摘 要：通过研究空气污染物SO2的浓度与降水PH值之间的相关关系，并进一步分析土壤酸碱度与二者之间的相关性，从而建立以降水PH值为因变量、土壤酸碱度为预报量的一元一次方程。

关键词：土壤酸碱度；SO2；酸雨

一、前言

所谓酸雨，也就是“酸性沉降”。它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类，“湿沉降”是空气中气状污染物或粒状污染物，随着雨、雪、雾或雹等降水形态而落到地面上；“干沉降”是在不下雨的时候，从空中降下的落尘所带的酸性物质。由于大气中含有大量的CO2，故正常雨水本身略带酸性，pH值约为5.6，因此，一般把pH值小于5.6的雨水称为酸雨。

20世纪70年代末，酸雨问题引起了我国的高度重视，环保部门先后在全国布设了酸雨监测站（Liu，et al，1997），气象部门也再全国台站中相继建立了长期的酸雨监测网（Ding，et al，2004）。酸雨破坏力较强，能污染地表水，渗入地表酸化地下水，使土壤中的钙、镁和磷的含量减少，释放出土壤中的铝，减少植物的营养，损坏根部并导致死亡，影响到食物链，从而使生物多样化地区的物种减少，破坏森林生态系统，对人体的健康也会造成严重危害，是当今全球广泛关注的环境问题之一。

二、实验方法

土壤PH值观测实验从2009年6月1日到2010年4月18日，共取得萍乡地区100组样本资料。试验方法：选定一块区域作为土壤采集地，在雨日（雨量≥1.0mm）测量降水PH值的同时，采集一份土壤，用纯净水按2.5：1（质量比）的水土比例进行稀释，搅拌均匀后静置悬浮约30分钟到一小时，并且与空气隔绝，再用酸雨测量仪测出土壤PH值，从而获得SO2浓度、降水PH值和土壤PH值的一组数据，并把它记为一个样本。如此，利用同样的实验方法取得100个样本。

通过逐步回归方法求解出土壤PH值的预报方程：

Y=3.96+0.02478424X1+3.59872913X2

R=0.316245405673981

方程中 X1代表降水PH值，X2代表SO2浓度Y代表土壤PH值。

三、土壤PH值与SO2浓度关系

通过逐步回归分析，发现SO2浓度变化对土壤不会有太大影响，这是因为沉降到土壤的二氧化硫被氧化为硫酸，进而生成硫酸盐，而大部分硫酸盐是可溶的，它们会被雨水等淋失，在土壤表层的存量就会变少；而当它们悬浮于空中的时候，会有一部分被西风带系统带到下游地区。再者，萍乡市一年的主导风向为西南风和西北风，悬浮于空中的SO2大多只会在上空做短暂停留，便会匆匆继续它们的旅行或在某个地方随雨水飘飘洒洒降落到地面。

回归方程结果显示，该市土壤PH值的变化与SO2的浓度相关性小。但是SO2会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化，伤害植物的新生芽叶，影响其生长发育，这是勿庸质疑的。

四、土壤PH值與降水PH值关系

从方程中可以明显看出，降水PH值与土壤PH值呈一定的正相关关系。据美国环境学学者SPARKS研究，长期大量的酸沉降会引起土壤酸化，但是酸沉降物致土壤酸化是有阶段性的，酸化要跨进每一个PH值阶段，必须突破上一段的PH缓冲容量，否则土壤难以酸化。并且酸雨带给土壤的各种影响，决定于土壤类型和它的性质，对酸雨的敏感度是由四个关键参数所确定：一是总缓冲量或阳离子交换量，这些阳离子主要由粘土和土壤有机质提供；二是交换性复合体的盐基饱和度、通过土壤PH值来估测它；三是土壤管理系统，或是种植与培肥，或是淹水，加料与更新等措施；四是土壤剖面有无碳酸盐。土壤PH值变化与土壤阳离子交换量紧密相关，如果土壤交换阳离子量低〔<12coml/kg〕，则酸雨似乎很快会使土壤和地下水的PH值降低。而交换阳离子量高〔〉12coml/kg〕，则是抵抗PH或淋溶成分变化的强缓冲剂。土壤原始PH值对土壤的敏感度也有重要意义。据MCEE研究，接近酸雨PH值的那种酸性土，其PH值不会因为酸雨的输入而发生迅速的变化。就土壤的敏感度而言，美国环境学学者Petersen对土壤进行了分类。有软土（对酸雨不敏感）、氧化土（俗称红土，对酸雨敏感）、变性土（对酸雨最不敏感、有机土（对酸雨不敏感）等，我市的土壤就是以上划分中称之为氧化土，氧化土是一种含粘粒百分率高的红壤，粘粒含有大量的Fe、Al氧化物和高岭土石，阳离子交换量较低。腐殖质含量也很低，土壤高度风化、淋溶严重。因此，它的PH低，缓冲量小，对酸雨敏感。这与本课题研究结果降水PH值与土壤PH值呈正相关性的关系相符。

通过以上研究，剔除了方程中相关性不明显的SO2浓度数据。用降水PH值数据与土壤PH值数据得出了土壤PH值的一元一次预报方程。方程如下：

Y=4.96+0.02478424X1

R=0.3786245405673981

研究结果表明，酸雨是土壤酸变的主要来源，也就是说降水的酸性越强土壤的酸性也越强。

参考文献：

[1]姜非华等译，《环境酸化的现状与展望》，科学出版社，北京，1989年.

[2]梁思萃等译，《美国西部酸雨》，中国环境科学出版社，北京，1986年.

[3]扬景辉，《土壤学进展》，1984，（5）：11-19.