华南地区酸雨特征及其对土壤微生物的影响

华南地区酸雨特征及其对土壤微生物的影响

王炳坤 温精敏

（深圳市国家气候观象台 518001 ）

摘要：本文利用2010-2019年华南地区深圳站的酸雨观测资料，首先对华南地区近10年酸雨特征进行分析，并探讨了其对土壤微生物的影响。结果表明：华南地区近10年PH值整体呈先上升后下降的变化趋势。酸雨和强酸雨出现频率整体上呈上升变化趋势，酸雨频率与强酸雨出现频率最高的年份均为2019年，酸雨出现频率为72.92%，强酸雨出现频率为42.71%；酸雨频率从大到小季节排列是：春季>冬季>秋季>夏季；而强酸雨频率从大到小季节排列是：秋季>冬季>春季>夏季。酸雨会使得土壤微生物的生物量减少，还会使微生物活性下降，并削弱土壤呼吸强度，从而减少土壤CO 2排放量。

关键词：华南地区；酸雨特征；土壤微生物；影响

引言

酸雨属于空气污染现象，是指PH值小于5.6的雨雪或其形式的降水^[1-2]。中国酸雨监测最初是环保部门于20世纪70年代后期进行以及研究，气象部门是在20世纪80年代后期开始酸雨监测网^[3]。我国不同区域、不同时期酸雨污染程度也各不相同^[4]。吴甫成分析湖南省1992-1998年酸雨污染特征表明湖南酸雨污染划分为两个阶段:1996年以前,酸雨污染逐年加剧, 1996年后,全省酸雨污染从总体来说有所减轻。杜建飞等分析了上 海 地 区 酸 雨 气 候 特 征 及 成 因 分 析。本文首先对华南地区近10年酸雨特征进行分析，并探讨了其对土壤微生物的影响，以期掌握酸雨发生规律，从而更好地科学控制酸雨的发生，保护生态环境。

1资料来源

本文资料来源于深圳市,主要包含2010~2019 年酸雨观测相关数据，数据经质量控制后，剔除各类无效数据，确保酸雨观测数据资料的准确性和代表性。文中降水样品为968个，经测量得到降水 pH 值和电导率 K 值，并对这些数据进行分析。

2华南地区酸雨特征分析

2.1华南地区降水PH值年变化特征

由2010-2019年华南地区降水PH值年平均变化趋势分析可知（图1），华南地区近10年PH值整体呈先上升后下降的变化趋势。其中，在2010年、2011年、2013年、2014年、2015年、2019年平均PH值均小于5.6。华南地区pH值的年平均最大值为5.92，出现在 2012 年，而年平均最小值为4.99，出现在 2019 年。

图1 2010-2019年华南地区降水PH值年平均变化趋势

2.2华南地区酸雨与强酸雨出现频率年变化特征

通过2010-2019年华南地区酸雨与强酸雨出现频率统计情况可知（表1），华南地区近10年酸雨和强酸雨出现频率整体上呈上升变化趋势，酸雨频率与强酸雨出现频率最高的年份均为2019年，酸雨出现频率为72.92%，强酸雨出现频率为42.71%，2010年次之，酸雨与强酸雨频率分别为51.61%与20.43%；酸雨出现频率最小的年份为2012年，出现频率为11.32%，强酸雨频率为0.94%。

表1 2010-2019年华南地区酸雨与强酸雨出现频率

2.3华南地区降水 pH 值、电导率 K 值、酸雨季节变化特征

通过2010-2019年华南地区降水 pH 值、电导率 K 值、酸雨四季统计情况可知（表2），华南地区近10年来春季、夏季、秋季、冬季四季均会出现酸雨；酸雨出现频率最高的为春季，酸雨频率为41.18%，降水PH平均值为5.64，K值为34.8；秋季、冬季酸雨频率差不多，酸雨频率分别为31.06%、32.43%、，降水PH平均值分别为5.78、5.74，K值分别为37.2、41.3；夏季酸雨频率最小，酸雨频率为25.76%，降水PH平均值为5.81，K值分别为29.6；酸雨频率从大到小季节排列是：春季>冬季>秋季>夏季；而强酸雨频率从大到小季节排列是：秋季>冬季>春季>夏季。

表2 2010-2019年华南地区酸雨四季情况统计

3酸雨对土壤微生物的影响

土壤微生物属于土壤有机质的关键分解剂。微生物呼吸作用大约占土壤呼吸作用的一半以上。所以，微生物在土壤呼吸中发挥着十分关键的作用。酸雨对土壤微生物的影响一半表现为下述2个方面：（1）酸雨会导致土壤酸化加剧，从而使得土壤pH值下降，土壤容重增加，引起土壤环境退化，减少土壤微生物量，进而抑制土壤呼吸；（2）酸雨会对土壤微生物群落的结构带来变化，对微生物活性带来抑制，并使得土壤有机质的分解率下降，从而减少土壤中的CO 2排放量。在某些生态系统中，由土壤藻类和其他微生物的生长所产生的土壤生物结皮对土壤呼吸同样具备不同程度的调节作用。生物结皮是土壤和大气之间的界面层，能够借助于光合作用固碳从而使得土壤碳的积累增加。土壤藻类是生物结皮产生过程中最关键的部分。 pH值的降低会造成土壤藻类类型以及数量的减少，还可能会减少生物结皮的生物量，从而影响到土壤呼吸中的CO 2排放。

酸雨对土壤微生物带来影响的原因主要涉及到下述几个方面：(1)各类微生物均会有其最理想的pH值范围。pH值太低会抑制土壤微生物。研究显示，随着酸雨pH值的降低，细菌和放线菌的数量均不断下降，但是真菌的数量则随着pH值的下降呈先增加后减少的趋势。因为细菌属于土壤微生物中含量最高的一类群，所以土壤微生物生物量随着模拟酸雨pH值的下降而逐渐降低。与此同时，pH值的降低将造成土壤藻类的种类以及数量呈显著减少趋势，并且土壤藻类能够为别的土壤微生物的生长提供营养。所以，土壤藻类生物量的减少会造成土壤微生物量随之减少；(2)酸雨会造成土壤酸化，激活土壤中重金属以及铝等有害元素，并且对土壤微生物带来毒性；(3)酸雨的酸化积累作用会加速钾、钠、钙、镁等养分的流失，使得微生物能够利用的养分来源有所减少；(4)酸雨会对脱氢酶和过氧化氢酶的活性带来阻力，脱氢酶主要在微生物细胞中存在，它的活性会对土壤微生物的数量、活性直接反映，而土壤过氧化氢酶能够促进过氧化氢的分解，从而使得对人体有害的过氧化氢有所减少。

4结论

（1）华南地区近10年PH值整体呈先上升后下降的变化趋势。酸雨和强酸雨出现频率整体上呈上升变化趋势，酸雨频率与强酸雨出现频率最高的年份均为2019年，酸雨出现频率为72.92%，强酸雨出现频率为42.71%；酸雨频率从大到小季节排列是：春季>冬季>秋季>夏季；而强酸雨频率从大到小季节排列是：秋季>冬季>春季>夏季。

（3）酸雨会使得土壤微生物的生物量减少，还会使微生物活性下降，并削弱土壤呼吸强度，从而减少土壤CO 2排放量。

参考文献：

[1]张新民，柴发合，王淑兰，等．中国酸雨研究现状[J].环境科学研究，2010，23(5):527－532

[2]邓伟，刘荣花，熊杰伟，等．当前国内酸雨研究进展[J].气象与环境科学，2009，32(1):82－87

[3]丁国安,徐晓斌,王淑凤,等.中国气象局酸雨网基本资料数据集及初步分析[J].应用气象学报. 2004.15(S1):85-94.

[4]蔡朋程． 浅析中国的酸雨分布现状及其成因[J].农业与生态环境，2018(15):127 －128．

作者简介：王炳坤（1984.11）男，汉族，广西平南人，本科学历，中级，从事气象大气探测工作。