大气对园林植物的生态效应

1、第五章 大气对园林植物的生态效应第一节 大气的结构和性质一、大气层结构1.大气层是指地球表面到高空1100km或1400km范围内的空气层。在大气层中，空气的分布是不均匀的，离地面越高，空气也越稀薄。可以分为：对流层、平流层、中间层、 热 层、逃逸层；2. 气温垂直递减和气团气温垂直递减：也可以叫做绝热率，是表征气体随高度增加其气温的变化程度的物理量。气团：在水平方向上大气的物理属性（主要指温度、湿度和稳定度）比较均匀的大块空气块。 二、大气成分与温室效应1. 太阳辐射：太阳常数2. 大气成分地球大气是由一些地球大气是由一些永久气体永久气体、水汽、雾滴、冰晶、固体水汽、雾滴、冰晶、固体微粒微粒

2、( (如尘埃如尘埃) )等等组成，不含水汽和其他杂质的大气称为组成，不含水汽和其他杂质的大气称为干洁大气。干洁大气。干洁大气主要由氮干洁大气主要由氮(N(N2 2) )、氧、氧(O(O2 2) )、氩、氩(Ar)(Ar)、二氧化碳、二氧化碳(C0(C02 2) )组成，这四种气体占对流层内空气容积的组成，这四种气体占对流层内空气容积的99999999。此外，还有极少量的氖。此外，还有极少量的氖(Ne)(Ne)、氦、氦(He)(He)、氪、氪(Kr)(Kr)、氙、氙(Xe)(Xe)、臭氧、臭氧(O(O3 3) )、氢、氢(H(H2 2) )和碳、硫、氮的化合物。和碳、硫、氮的化合物。3. 大气成

3、分的生态作用（1）氧气的生态作用）氧气的生态作用 ：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。（2 2） COCO2 2：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。CO2浓度高低直接影响地表温度。（3）N2： N主要来自生物固氮、雷电、火山爆发、生物分解等自然途径、及工业固氮；是构成生命物质（蛋白质）的最基本成分。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。（

4、4） OO3 3：在高层大气中，O2吸收了短于024m的紫外线而分解成氧原子，氧原子很活泼与O2结合成O3。O3主要分布在1040km的大气层中。 O3对紫外线有强烈的吸收作用，使到达地球表面的紫外线含量大大减少一方面可以使地球表面温度不致过高，另一方面也保护了地球表面的生物免遭强紫外线的杀伤。4. 大气成分对太阳辐射的吸收大气成分对太阳辐射的吸收不同大气成分吸收不同波长的太阳辐射；云对太阳辐射产生反射作用，云越厚则反射率越大；地面反射太阳辐射，反射率取决于地表的性质和状态；不同大气成分吸收地面的长波反射，造成“温室效应”。5. 温室效应第二节 大气污染物一、大气污染物的来源1. 人为污染源：

5、燃料燃烧、工业排放、固体废弃物燃料燃烧、工业排放、固体废弃物焚烧、农业排放；焚烧、农业排放；2. 自然污染源：火山爆发、尘暴、森林和草原火灾、火山爆发、尘暴、森林和草原火灾、海浪飞沫。海浪飞沫。点源：点源：指集中在一点或小范围内向空气排放污染指集中在一点或小范围内向空气排放污染物的污染源，如多数工业污染源。物的污染源，如多数工业污染源。面源：面源：指在一定面积范围内向空气排放污染物的指在一定面积范围内向空气排放污染物的污染源，如居民普遍使用的炉灶，郊区农业生产污染源，如居民普遍使用的炉灶，郊区农业生产过程中排放空气污染物的农田等。过程中排放空气污染物的农田等。二、大气污染物的汇1. 干沉降：气

6、溶胶及其他酸性物质直接沉降到地表的现象，其中的气态酸性物质可被地表物体吸附或吸收，而硫酸雾、含硫含氮的颗粒状酸性物质经扩散、惯性碰撞或受重力作用最后降落到地面。 2. 湿沉降：由于云和降水作用，污染物从大气降落到地表的过程。3. 化学反应去除：污染物在大气中通过化学反应生成其他气体或粒子而使原污染物在大气中消失的过程。三、大气污染物种类（一）颗粒状污染物：降尘、飘尘和烟、雾；粉尘颗粒是水分和有毒气体凝结的核心，颗粒是水分和有毒气体凝结的核心，形成城市雾，影响呼吸，引发加剧支气管形成城市雾，影响呼吸，引发加剧支气管和肺部疾病。和肺部疾病。飘尘表面带有致癌性很强的化合物。表面带有致癌性很强的化合物

7、。（二）主要气态污染物（1）硫氧化物：主要成分：大多是二氧化硫，部分是三氧化硫。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、在气体污染物中，二氧化硫在城市中分布很广、影响较大。影响较大。来源：主在来自于燃煤。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空，与水生成亚硫酸，当它氧化为三氧化硫时其毒性更大。毒性更大。（2）氮氧化物：主要成分：一氧化氮和二氧化氮，一氧化氮和二氧化氮，来源：城市地区主要是城市地区主要是二氧化氮二氧化氮，绝大部，绝大部分来自工业生产（分来自工业生产（

8、4646）和交通运输（）和交通运输（5151），），汽车排气汽车排气是二氧化氮的主要来源。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。相似的腐蚀与生理刺激作用。（3）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。（4）碳氢化合物 主要成分：烃类及其衍生物，如烷烃、烯烃和烷基苯； 来源：厌氧细菌的发酵过程、燃烧和焚烧等； 危害：温室效应、致癌、爆炸等。

9、（5）含卤素化合物 主要成分：氯氟烃类、氟化物； 来源：制冷剂、发泡剂、清洗剂、矿物加工和煤炭燃烧等；危害：破坏臭氧层、温室效应、腐蚀性。（6）光化学氧化剂大气中除氧以外那些显示有氧化性质的全部污染物。 主要成分：臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、过氧酰基硝酸酯（PAN）、过氧化氢（H2O2）和过氧自由基； 来源：汽车尾气、化石燃料的燃烧等； 危害：在强烈的阳光紫外线照射下，吸收太阳光所具有的能量，变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的污染物质。 四、主要污染物的危害1.SO2：SOSO2 2是大气污染物中最主要的有害气体。是大气污染物中最主要的有害气体。SOSO2 2与大气中的水气结

10、合，转化为硫酸雾，硫与大气中的水气结合，转化为硫酸雾，硫酸雾遇冷凝结，以酸雨的形式降落地面，对植酸雾遇冷凝结，以酸雨的形式降落地面，对植物造成的危害更大。物造成的危害更大。危害：危害：开始时叶片微失去膨压，有暗绿色斑开始时叶片微失去膨压，有暗绿色斑点，然后叶色褪绿、干枯，直至出现坏死斑点，然后叶色褪绿、干枯，直至出现坏死斑点点 。2. 氟化氢： 氟化氢被植物叶子吸收以后，由于卤素的特异活泼性，叶绿素会受到伤害，光合作用长时间地受到抑制，或使某些酶钝化，失去活性。叶子中若有胶状物硅酸存在，则由于硅氟结合，形成难溶性的硅氟化合物，这些化合物都会积累在受害部位。植物受到氟化物气体危害时，出现的症状与

11、SO2受害的症状相似，叶尖、叶缘出现伤斑，受害组织与正常组织之间常形成明显界线，未成熟叶片易受损害，枝梢常枯死。3. 氯气： 氯气进入植物叶片后很快破坏叶绿素，产生褐色伤斑，严重时全叶漂白，枯卷甚至脱落。氯气对植物的氯气对植物的毒性要比SO2大，在同样浓度下，氯气对植物危害程度大约为SO2的35倍。不同植物对氯气的相对敏感性是不同的。 4. 光化学烟雾汽车废气中的一氧化氮和烯烃类碳氢化合物升到高空后，在阳光（紫外线）的作用下，发生各种光化学反应，形成臭氧、二氧化氮、醛类和硝酸过氧化乙酰（PAN）等气态的有害物质，再与大气中的粒状污染物（如硫酸液滴、硝酸液滴等）混合成浅蓝色烟雾状。由于这种烟雾的

12、污染物主要是光化学作用形成的，故称为光化学烟雾。 光化学烟雾的危害： 破坏质膜 ，破坏叶绿素合成，可使活性氧防御酶系统活性下降，引起伤害 ; PAN: 初期叶背呈银灰色或古铜色斑点，然后叶背凹陷、变皱、扭曲，呈半透明。更严重时，叶子两面都坏死，开始时呈水渍状，干后变成白色或浅褐色的坏死带.第三节 植物对大气污染物的净化作用一、植物修复大气污染物的机理1. 吸收和吸附：体表附着和叶内积累；2. 代谢降解：降解或分解3. 植物转化和固化：转化成其他形态或同化固定；4. 中和缓冲作用：离子交换二、净化作用1. 对化学污染物的净化作用 植物能吸收大气中的CO2、 NO2、 HF、Cl2 、乙烯、苯和光

13、化学烟雾，汞、铅等重金属蒸汽及大气飘尘中的重金属化合物；平衡CO2和O2，增加空气中的负离子含量；不同品种植物对化学污染物的吸收能力不同。2.对物理污染物的净化作用（1）滞尘效应：园林植物对空气中的颗粒污染物有吸收、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阻滞、过滤等作用，使空气中的灰尘含量下限 从而起到从而起到净化空气的作用净化空气的作用 影响园林植物滞尘效应的因素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。物吸滞粉尘的能力较强。 植物叶片的刺毛、绒毛

14、和粗糙的树皮以及树脂、粘液等是植物叶片的刺毛、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。吸滞粉尘的典型特征。 叶量大、生长旺盛的夏季滞尘能力强叶量大、生长旺盛的夏季滞尘能力强 植物的滞尘效应随所滞尘量的增加有所下降植物的滞尘效应随所滞尘量的增加有所下降 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。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，速度较大的而较密森林允许进入的灰尘较少，速度较大的风可掠

15、过密林，并将携带质轻的微尘越过森林，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。通过密林后尘量迅速上升。 因此，因此，滞尘效应没有稀疏森林明显。滞尘效应没有稀疏森林明显。（2）减噪效应一种特殊的空气污染，被认为不需要的，使人厌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、多梦、失眠、心慌，记忆力衰健康如头痛、耳、多梦、失眠、心慌，记忆力衰退等。退等。植物减噪的原理：植物减噪的原理：噪声遇到重叠叶片，改变直射方向，形成乱反射，噪声遇到重叠叶片，改变直射方向，形成乱反射，仅使一部分

16、透过枝叶的空隙达到减弱噪声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，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。会引起振荡而消耗一部分能量，从而减弱噪声。影响植物减噪的因素：影响植物减噪的因素：具有重叠排列、大而健壮的坚硬叶子的植物减噪具有重叠排列、大而健壮的坚硬叶子的植物减噪效应最好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分枝和树冠都低的树种比分枝和树冠都高的减噪效应好。效应好。阔叶树的树冠能吸收其上面声能的阔叶树的树冠能吸收其上面声能的26%，反射和，反射和散射散射74%森林能更强烈地吸收和优先吸收对人体

17、危害最大森林能更强烈地吸收和优先吸收对人体危害最大的噪声。的噪声。 提高园林植物减噪效应的途径：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适当密植，特别是常绿树的密植能有效地减弱噪声。声。 （常绿乔灌木密植）；（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）效果较好。（高篱）3. 对大气生物污染的净化效果（1）减菌效应 ：一方面，空气中的尘埃是细一方面，空气中的尘埃是细菌等的生活载体，植物的滞尘效应可减少空菌等的生活载体，植物的滞尘效应可减少空气中的细菌总量；另一方面，许多园林植物气中的细

18、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。效地杀灭细菌、真菌和原生动物等。 如：香如：香樟、柏树、桉树、松树等。樟、柏树、桉树、松树等。第四节 园林植物与大气污染一、园林植物对大气污染物的净化1. 对SO2的吸收作用（1）危害（2）吸收2. 对Cl2的吸收作用（1）危害（2）吸收3. 对氟化物的吸收作用（1）危害（2）吸收4.对重金属的吸收作用（1）危害（2）吸收5.对光化学烟雾的吸收作用（1）危害（2）吸收6. 对放射线物质污染的净化作用（1）危害（2）吸收总的来说，园林植物吸收有害气体途径：总的

19、来说，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，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；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；经氧化还原过程使其变为无毒物质；经根系排出体外；经根系排出体外；积累于某一器官，最终化害为利，使空气积累于某一器官，最终化害为利，使空气中的有害气体浓度降低。中的有害气体浓度降低。影响植物吸收污染物的因素：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、枣树银杏、国槐对硫的同化能力强；桑树、枣树吸氟量高。吸氟量高。老叶、成熟叶对

20、硫和氯的吸收能力高于嫩叶，春夏老叶、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。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。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。结构复杂的植物群体对污染物的吸收比单株强得多。二、植物对大气污染物的抗性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，这即定量的大气污染物并对其进行解毒，这即是植物

21、的抗性，是植物的抗性， 不同的植物种类其抗性不同，与叶片结构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。和生理生化特性等有关。 一般，常绿阔叶常绿阔叶 阔叶植物阔叶植物 针叶树。针叶树。2、园林植物的环境监测作用在研究环境污染问题时在研究环境污染问题时,一般用理化仪器和生物方一般用理化仪器和生物方法法生物方法：主要是主要是植物监测植物监测，即利用一些对有毒，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，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

22、和浓从而推断出环境污染的范围与污染物的种类和浓度。度。如：紫花苜蓿在紫花苜蓿在SOSO2 2浓度为浓度为0.3ul/L0.3ul/L时就会表现出受时就会表现出受害症状。害症状。植物检测法分类：1）指示植物法）指示植物法：通过指示植物对污染的反应了解污染的现状和变化。对大气污染区的指示植物生长发育情況进行调查，根据指示植物受伤害后所表现出的症状或对植物的生长指标或生理生化指标进行检测，推知大气污染的种类、強度和污染历史。2）植物调査法：在污染区内调査植物生长、发育及分布状況等，初歩査清大气污染与植物之同的相互关系。主要观察污染区内现有园林植物可见症状。轻度污染区敏感植物会表现出症状；中度汚染区敏

23、感植物症状明显，抗性中等植物也可能出现部分症状；严重污染区敏感植物受害严重，甚至死亡绝迹，中等抗性植物有明最症状，抗性校強的植物也会出现部分症状。3 3）地衣苔藓检测法）地衣苔藓检测法：地衣、苔藓对环境因子变化非常敏感。而且地衣、苔藓易于栽植，可将地衣、苔藓移栽在监测区域的不同位置或栽种在花盆内，置于各检测点，观察其生长状況，了解环境的污染情况和变化。如：大气中SO2浓度为0.015-0.105mg/m3，一般地衣绝迹；SO2浓度超过0.017mg/m3，大多数苔藓植物不能生存。第五节 风与园林植物的关系一、风对园林植物的生态作用一、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

24、素、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适度的风可以保持园林植物的光合作用和呼吸作用呼吸作用适度的风促进地面蒸发和植物蒸腾，降温，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。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。湿度，抑制病虫害发生。2 2、风对植物的危害、风对植物的危害风能传播一些病原菌等造成植物受害，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风速过大会对植物形态、发

25、育等方面产生不利影响，也会导致茎叶枯损等。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，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。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其它环境因子与强风重叠，可对园林植物造成复合伤害。合伤害。沙尘暴对植物具有严重的破坏作用，造成机械损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。伤的同时，污染物质加重其伤害的程度。二、园林植物对风的影响及适应类型二、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园林植物在冬季能

26、降低风速的20%，可减缓冷空气，可减缓冷空气的侵袭；的侵袭；夏季，园林植物降温效应可使绿地与周围非绿地之夏季，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，获得良好间产生温度差，可形成有益的峡谷效应，获得良好的通风。的通风。1、园林植物防风效应的群落结构 个体防风效果：乔木个体防风效果：乔木灌木灌木草本草本; 常绿阔叶常绿阔叶落叶阔叶落叶阔叶针叶树。针叶树。 群落结构：群落结构：根据林带的透风系数与疏透度分为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。紧密结构、疏透结构、通风结构。透风系数：透风系数：林带背面林带背面1m1m处林带高度范围内平均风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速与空旷地相应高度范围内平均风速之比疏透度：疏透度：林带纵断面透光空隙的面积