酸雨对水生态系统的影响

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1、第25卷第3期水生生物学报Vol25．No．3May，20012001年5月ACTAHYDROBIOLOGICASINICAi．．．冀}酸雨对水生态系统的影响彭金良严国安沈国兴严雪刘永定(1武汉大学环境科学与工程系，武汉4301172；2中国科学院水生生物研究所，武汉430072)EFFECTOFACIDRAINONAQUATICECOSYSTEMPENGJ_m一[iang，YANGuo一，SHENGnoxing，YANXueandLIUYong—ding2(1D抛一f￡⋯碑州Sciencesa*MEngineering，WuhanUni

2、z~rslG,，Wuhan430072；2l：t“”时H~rc&ologyrThen艘∞So'wna~．Wut~n430~72)关键词：酸雨；pH值：水体酸化；水生态系统Key：Acidrain；pH；Waterbodyeddi~catkm；Aquatieecosystem中国分类号：X826文献标识码：A文章编号：10003207(2001)03—028207水体酸化是一个渐进而复杂的过程，引起水体酸化的因素很多，如酸沉降、工农业酸性废水的排放、有机物生化降解、不适当施肥产生的多余含氮化台物的氧化、森林砍伐和收获农作物(意味着从土壤中吸

3、收盐基离子，释放氢离子)等，其中酸沉降是引起水体酸化的主要原因。酸雨是酸沉降的主要形式。人类早在19世纪中叶就发现了“酸雨”，但直到20世纪60年代以后随着酸雨污染范围不断扩大及其对生态系统影响的不断加剧，有关酸雨的形成机理、危害及防治措施的研究才得到重视。酸雨导致水体酸化这种现象首先大范围的出现在瑞典和挪威，之后又出现于美国和加拿大。当然，酸沉降并不一定会导致水体酸化，英国等一些欧洲国家、北美及我国重庆部分地区的酸沉降已有多年历史，但大多数未受影响。因为酸雨是否引起水体酸化在很大程度上取决于水生态系统中各生态因子对酸沉降的缓冲能力，水体

4、在酸中和容量(ANc)小于2~mg／L，地表水碱度在10regaLCaCC,3以下时对酸沉降特别敏感。实际上并非所有的酸源都是人为的，如空气中的∞、水中细菌分解产生的。O，、腐烂树叶分解产生的腐殖酸、氮与含硫有机物氧化产生的强酸、亚硫酸铁氧化产生的硫酸和海盐等都会导致水体酸化。1酸雨导致水化学变化水体酸化引起水体中一系列物理、化学和生物变化，这些变化相互关联，最终导致水收翦日期：1999—07—02；修订日期：20000330基金项目：国家自然科学基金(39870152)姨水生态及生物技术国家重点实验室开放基金项目资助作者简介：彭金良(1

5、97)，男，浙江省龙游县人；武汉大学环境科学与工程系98缎研究生；主要从事生态毒理学研究3期彭金良等：酸雨对水生态系统的影响中元素的含量、形态和生物有效性发生改变。在未酸化湖泊中，碳酸氢根离子是决定水体酸中和容量的主要因素，它对稳定水体pH起主导作用。但当酸雨的酸度太大时会破坏水体的缓冲平衡，硫酸根离子成为主要的阴离子。同时水体中各种形态碳：P()c、DOC、PIC、DIC在酸化水体中的含量均低于非酸化水体，水体中的营养物质组成从而发生改变。而No在水体酸化过程中的作用也呈上升趋势，它导致水体pH降低并使水体中其他形态氮(如溶解有机氮、颗

6、粒有机氮、No等)浓度降低，改变了氮元素的生物可利用性。此外，工业排放的NH经与土壤的质子交换、植物吸收、硝化等作用被转变成NO和No，并释放H而影响水体的酸化程度。酸度可以通过三种机制改变金属的形态和分布：①酸度可改变金属的水解平衡，从而改变游离金属离子的浓度；②H与金属离子对有机或无机物质的竞争结合，改变其络合平衡；③酸度还可影响金属离子吸附过程中金属氢氧化物的菇沉淀、生物表面吸附等。酸化环境中铝含量的增加被普遍认为是生物受水体酸化危害的重要原因之一，铝的存在形态决定着水体中铝的浓度和毒性．一般认为有机螯合铝没有毒性，有毒的是无机铝，

7、随着DH值的降低，A1”占总单核铝的百分比逐渐升高，加上水体酸化引起底部於泥对铝的释放，导致水体中的Al”浓度升高，毒性变大。钙在水体中的浓度亦受多种因素的影响。酸雨对土壤的淋溶、H与O的反应均会使c浓度升高。K、Na、Mg及痕量元素Pb、cu、zn、Be、cd、As、Mln、F和Fe都随系统pH值降低而增加它们的溶出量与溶出顺序与土壤组成的各种因素有关，其原因是质子活性和溶解态铝浓度的增加，竞争性占据了这些元素在土壤表面的吸附位置，同时H活性的增强也降低了吸附物的负电荷。2水体酸化对水生生物的生态效应及其作用机制酸性降水引起的天然水体酸

8、化改变了水体pH值及水体水化学状况，其对各种水生生物类群影响取决于介质pH的降低程度、离子及难降解物的毒性等”J。研究表明，水体pH降低可改变微生物的组成和代谢活性、毒害藻类、水生维管植物、浮