大气与园林植物.ppt

第五章 大气与园林植物 第一节第一节 大气的组成及其生态作用大气的组成及其生态作用 第二节第二节 城市中的大气城市中的大气 第三节第三节 大气污染与园林植物大气污染与园林植物 第四节第四节 风与园林植物的关系风与园林植物的关系 第五节第五节 酸雨酸雨 第六节第六节 温室效应温室效应 1 第一节 大气的组成及其生态作用 l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，越住高走， 空气越稀薄。 2 一、大气的组成 q大气是由多种成分组成的混合气体， （一）洁净大气：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。 v其中二氧化碳、水蒸气等该类气体的含量由于 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。 4 v总悬浮颗粒物：粒径0.005100um的颗粒 降尘：粒径10100um的颗粒 飘尘：粒径110um的颗粒 气溶胶：粒径 落叶阔叶树 针叶树。 24 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。 25 2、园林植物的环境监测作用 在研究环境污染问题时,一般用理化仪器和生物方法 生物方法：主要是植物监测，即利用一些对有毒气 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。 26 A、指示植物法 通过指示植物（敏感植物）对污染的反应来 了解污染的现状和变化。 B B、植物调查法：植物调查法：在污染区内观察植物可见 症状。 C C、地衣、苔藓监测法地衣、苔藓监测法 27 三、 园林植物对大气污染的净化作用 （一）城市绿地的碳氧平衡效益 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163t CO2 ，同时释放 12t02 28 2、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。 29 q然而，城市中各种燃料产生的CO2量远远超过了 人呼吸放出的量。城市绿地植被的吸碳放氧量远 远满足不了城市实际的需氧量。 由于城市空气的对流、乱流混合以及城市环由于城市空气的对流、乱流混合以及城市环 流的作用，使得城市空气不断与城郊大气交换由流的作用，使得城市空气不断与城郊大气交换由 此来部分补充城区内过渡消耗的氧。此来部分补充城区内过渡消耗的氧。 30 （二）滞尘效应 1、滞尘效应的概念 l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降，从 而起到净化空气的作用。 31 2、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。 32 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。 33 3、影响园林植物滞尘效应的因素 叶片宽大、平展、硬挺而且不易被风抖动、叶 面粗糙的植物吸滞粉尘的能力较强。 植物叶片的刺毛、绒毛和粗糙的树皮以及树脂 、粘液等是吸滞粉尘的典型特征。 叶量大、生长旺盛的植物夏季滞尘能力强。 植物的滞尘效应随所滞尘量的增加有所下降。 34 成片森林的滞尘效应与其防风效应有关： 透风的稀疏森林允许较多的灰尘进入，能被 植物较好的吸收，随着尘源距离加大，滞尘效 应以比较稳定的比率逐渐减少。 而较密森林允许进入的灰尘较少，速度较大 的风可掠过密林，并将携带质轻的微尘越过森 林，通过密林后尘量迅速上升。 因此，就滞尘效应而言，稀疏森林较密森林。 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。 36 2、园林植物净化有害气体途径 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。 37 3、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）减菌效应 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。 40 2、噪声类型： 静：30 59dB（室内噪声应小于50dB，夜间 应小于45dB） 中等噪声： 6089dB（85dB是保护听力的一般 要求） 很闹的噪声：90109dB 显著损害神经系统 不舒服的噪声：110dB 41 3、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 的效果。 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。 42 4、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 。 43 5、不同类型的植物群落减噪效应一般不同： 片林：城市公园中成片树木可把噪音减低到 2643dB。 行道树：减噪效果为5.5dB 攀缘植物：当其覆盖房屋时，屋内噪声强度可 减少50% 绿篱绿墙：两行绿篱总的减噪效果为3.5dB 草坪：50米（100米）的草坪，衰减量为11dB （17dB） 44 6、提高园林植物减噪效应的途径 适当密植，特别是常绿树的密植能有效 地减弱噪声。 （常绿乔灌木密植） 人工整枝修剪使枝叶密集形成绿色的墙，其减 噪效果较好。（高篱） 45 （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。 46 2、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。 47 q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 ） 48 大气负离子在自然生态环境中的浓度分布如下： （单位：每立方厘米） 环境场所浓度分布环境场所浓度分布 森林、瀑布10000-20000城市公园200-1000 高山、海边5000-10000街道绿化地带400-600 乡村田野1000-5000楼宇办公室100-400 公园400-1000城市房间40-50 旷野郊区100-1000工业开发区0 49 3、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； 加上园林植物减少尘埃的作用，使林区和绿地 空气中小离子浓度大大提高。 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 。 50 4、园林植物对室内空气污染的净化作用 q吸收CO2，释放O2 ，增加室内空气湿度，吸收 有毒气体、除尘等。 l虎尾兰和吊兰：有极强的吸收甲醛的能力 l常春藤、铁树、菊花可减少室内苯污染， l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。 51 第四节 风与园林植物的关系 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。 52 2、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。 53 二、城市风的特点 v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。 54 v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。 55 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。 56 城市热岛环流模式 57 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。 58 1、园林植物防风效应的群落结构 l个体防风效果：乔木灌木草本;常绿阔叶落 叶阔叶针叶树。 l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。 59 q紧密结构： l结构：由主要树种、辅助树种和灌木树种组成3 层林冠。 l特点： 透风系数100%，20-30倍处高风速 区。 v有效防风距离为树高的1015倍（相对风速80% ） 60 q稀疏结构： v结构：由主要树种、辅佐树种或灌木组成的3 层或2层林冠。 v特点： 上下部结构不太紧密，透光孔隙分布均匀。 透风系数0.40.5，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310倍树高处。 有效防风距离为树高的25倍左右。 61 q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。 v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35倍树高处。防风 效能不强。 62 v总的来说： 防风林带的结构以稀疏结构为最佳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，过密和过稀时，气流受到阻力小，防风效能 低。 63 2、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。 64 4、与风向的交角：一般与主导风向成900或 不低于450 65 5、污染隔离带 l紧密结构：有害气体、烟尘基本不能透过林带 ，可翻越。 l稀疏结构：有害烟尘多数被阻滞吸收。 l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。 66 67 注： l靠污染源一侧，选用抗污染能力强 的树木。 68 （二）抗风园林植物的适应类型 q树冠紧密、材质坚硬、根系发达的园林树 木抗风能力强。 69 第五节 酸雨 一、概念：是空气污染的另外一种表现形式。通 常将PH5.6的大气降水(雪、霜、雾、雨水等) 称为酸雨。 二、酸雨的形成 v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。 70 三、酸雨的来源 v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。 v估计全球70年代每年硫化物的排放量稳定在 1415亿吨，80年代大约在2亿吨，90年 代估计在33亿吨。 71 四、中国酸雨分布的特点 v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45。 v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 40一47范围内，并以45居多，酸性降雨 的频率也很高，在60%一94%之间。 72 v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 511，1984年为4.9，1985年为4.74。 v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376%。 73 五、影响酸雨形成的因素 1、大气颗粒物 v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中和作用 ，反而会加剧降水的进一步酸化。 74 2、地理环境与气象条件 v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。 v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%。 75 3、土壤的性质 v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。 v说明土壤的酸碱性是影响酸性降水形成的一个 基本因素。 76 六、酸雨的影响及危害 1、对人类社会 v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。 v另外对建筑物和金属的腐蚀，导致经济损失。 77 2、对植被生态系统的影响和破坏 （1）直接影响: l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。 l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。 78 （2）间接影响 l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。 79 l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。 l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。 80 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。 81 3、对地区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。 82 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 。 83 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。 合理工业布局合理工业布局 重工业、污染严重工业布置在重工业、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。，且应集中布局，以便管理和污染处理。 84 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，并加强城市植被保护和恢复工作，并加快城市绿加快城市绿 化建设化建设。在城市绿化树种选择上尽量选择本地。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。的、耐酸性的以及抗污染强的植被。 85 第六节 温室效应 l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 030C的速度上升； 86 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。 87 一、温室气体 l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、 N2O。03、CFC(氟里昂)。当这些气体在大气中 的浓度增加时，就会加剧“温室效应”，使地 球表面和近地大气层温度逐渐升高。 l温室气体能捕捉大约90%的外逃热辐射，并能 长时间保留住。 88 CO2 是大气中浓度最高的温室气体，它的浓度的 升高对全球气候变暖的贡献是最大的。 工业革命后大气中二氧化碳含量连续而迅速 地增长，二氧化碳含量的变化与气温变化呈完 全相同的变化趋势。 89 CH4 CH4CH4是大气中含量最高的有机气体，其主要 来源是沼