模拟酸雨

利用OS5－FL饱和脉冲调制式荧光测定仪研究了酸雨胁迫对龙眼叶片叶绿素a荧光特性的影响。结果表明：在pH≤3．5的酸雨胁迫下，龙眼叶片叶绿素a荧乐诱导动力学曲线发生明显变化，Fv/Fm、Fv/Fo、PSⅡ非环式电子传递的量子效率（ΦPSⅡ）、荧光下降比值（Rfd）、光化学猝灭系数（Qp）和非光化学猝灭系数（QN）均随酸雨pH下降而降低，说明酸雨抑制了PSⅡ的功能和碳同化能力。

不同pH值模拟酸雨对水稻土中铅元素释放的影响不同。酸雨pH值越低，对土壤酸化影响越大。酸雨强度增加对水稻土中Pb释放有促进作用。

酸雨作用下，不同施磷条件对水稻土中铅元素释放的影响不同。施磷量越多，水稻土中Pb的淋失总量越大。

在不同强度酸雨及各种施磷条件下，大兴地区黄褐土中Pb较义城地区水稻土易于淋失。

在酸雨及施磷条件下，大兴地区黄褐土Pb较义城地区水稻土易于淋失。

研究结果有助于探明酸雨地区水稻土中铅的环境化学行为，从而为铅污染防治以及为在酸雨地区农田施用磷肥的风险性评价及指导农业施磷肥提供科学依据。

摘要： 以富贵竹（ Dispornm sp. ）为实验材料，研究不同 pH 值的模拟酸雨对其生理胁迫的效应，在酸雨胁迫下其细胞质膜透性随 pH 值下降而升高。

酸雨是指 pH 值小于 5.6 的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。现已确认，大气中的二氧化硫和二气化氮是形成酸雨的主要物质。

酸雨对人类社会造成多种危害，它会使存在于土壤、岩石中的金属元素溶解，流入河川或湖泊，使得鱼类大量死亡，并使水生植物及引水灌溉的农作物，累积有毒金属，将会经过食物链进入人体，影响人类的健康；影响农林作物叶部的新陈代谢，同时土壤中的金属元素因被酸雨溶出，造成矿物质大量流失，植物无法获得充足的养分，而枯萎、死亡；湖泊酸化后，可能使生态系统改变，甚至湖中生物死亡，生态机能因而无法进行，最后变成死湖。

大量的环境监测资料明，由于大气层中的酸性物质增加，地球大部分地区上空的云水正在变酸，如不加控制，酸雨区的面积将继续扩大，给人类带来的危害也将与日俱增。目前，全球已形成三大酸雨区。我国覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区，面积达 200 多万平方公里的酸雨区是世界三大酸雨区之一。

酸雨伤害植物的生态学效应与生物学机理已有一些相关报道，并在此基础上开展了酸沉降地区植被生态恢复技术的研究与实践。为此，本研究以富贵竹为材料，研究酸雨对富贵竹的胁迫效应。

富贵竹（ Dispornm sp. ）单子叶植物纲（ Monocotyledoneae ），百合目（ Lilivforae ），百合科（ Liliaceae ），是常见的喜阴植物。

实验材料在校内的植物园取的，取样时间为 11 月 28 日上午 9 点左右，当时的气温大约为 20 度，空气湿度约为 90% 。植物从土壤中挖出后，大约在半个小时后就种植到花盆中，九棵植物分五个盆种植，除了一个种植一棵外，其余的均种植两株，并编上号①②③④⑤，其中①号是只有一株植物的，其他的都有两株，以供实验。

模拟酸雨，由于在南方地区，尤其是在广州，天然酸雨中硫酸根和硝酸根的比例大约为五比一，所以以硫酸溶液模拟天然酸雨，制造酸雨环境。配制 pH 值分别为 5 ， 4 ， 3 ， 2 的溶液，以模拟不同程度的酸雨。并以蒸馏水（ pH 约为 5.6 ）作为对照。

每天用微型喷雾器以蒸馏水 ①号 ，分别以 pH 分别为 5 ， 4 ， 3 ， 2 的硫酸溶液喷洒 ②、③、④、⑤号，①号是为了作为实验的对照，以鉴定实验结果，②、③、④、⑤号用不同浓度的硫酸溶液喷洒是为了分辨不同程度的模拟酸雨对于植物的胁迫效应 的程度的不同。喷洒时尽量把液滴调小，以尽量营造酸雾的效果为原则。但是由于时间的限制，所以本来所预计的每隔 24 小时喷洒一次的计划没有达到。所以在实验过程中，由于实验持续的时间比较长，所以没办法做到每天都在相同的时间喷洒，所以可能会影响实验效果。但是由于有对照的实验材料，所以相信这些影响对实验结果没有太大的影响。

喷洒数天后，喷洒硫酸溶液的几组叶片上和叶片末端开始有黄褐色的斑点出现，其中最早出现斑点的是喷洒 pH2 的，而且少数叶片边缘也开始干枯，而其他喷洒硫酸的几组也相继出现斑点以及叶片颜色由深绿色变为较为浅淡的，其中 pH5 的那组由始至终都没有出现斑点。而喷洒蒸馏水的那组叶片始终保持深绿色，在外观上也没有太大的变化。相对照之下，出现斑点叶片数最多的是喷洒 pH2 的一组。这与开始预期的结果吻合。

而且随着时间的迁移，喷洒硫酸溶液的几组中，叶片均出现不同程度的颜色变淡，枯黄和叶片屈卷现象，而且 5 组中均有出现下部叶片变黄的现象，不过根据以往的经验所得，富贵竹在栽种过程中是有可能出现下部叶片变黄的现象，而且同时出现在 5 组中，所以估计那是因为其生理所导致，与实验没有关系。

在实验过程中，但是从外型上是没有办法得到实验结果的，只有通过其各项生理指标才能了解其所受到的胁迫效应。在各项生理指标中，我们选择了相对电导率 作为鉴定的指标并进行了测量。在 12 月 4 日 、 7 日、 11 日、 14 日、 17 日分别进行了电导率实验。

相对电导是反映细胞膜的损害程度的生理指标，可以通过电导仪直接测量所的，而在做该实验过程中所需要的仪器有：电导仪、水浴锅和三角锥瓶 5 个。

相对电导率的测试方法：在植株上剪取处于差不多位置的叶片， 于天平上称取 0.5 g鲜重的叶片，放入烧杯，加水至 50 ml浸泡 20 min，测定电导率S 1 ，在水浴锅上加热煮沸 20 min，然后冷却至室温 , 补充水分至 50 ml，测定电导率S 2 ，计算公式为：相对电导率 = S 1 / S 2 × 100% 。

细胞质膜透性 是反映植物遭受酸雨伤害的一个生理指标。细胞质膜是控制细胞内外物质交换的屏障，其透性状况关系到细胞内离子平衡（营养平衡、电化学平衡等）、胞液 pH 值稳定、能量代谢及酶化学反应等能否征程进行。如上表所示，相对导电率随着 pH 值的下降而增大。喷洒 pH5 硫酸一组的与喷洒蒸馏水的一组相差不大，而由 pH5 到 pH4 的增幅也比较小，所以可以推测， pH5 和 pH4 的酸雨对其生理的胁迫效应不是很明显，对细胞质膜透性影响不大。。而 pH4 到 pH3 之间则有明显的增幅，由次可以推测 pH4 到 pH3 之间的酸雨对其生理胁迫效应明显增大，对细胞质膜透性有明显的影响。在上表数据中，既反映出了

细胞质膜透性与酸雨 pH 值的密切关系，也反映出了植物对不同程度酸雨敏感性的差异。

酸雨对植物损伤的机制之一就是使质膜的选择透性丧失，质膜的作用是维护细胞内微环境的相对稳定，并且擦于同外界环境进行物质交换、能量和信息的传递，在细胞的生存和生长中都有重要意义。质膜受到损害，回影响细胞内环境的稳定，而导致细胞受损，对细胞的生存造成一定的威胁。长时间处于酸雨环境中，即使是在浓度较小的中，也对植物的细胞造成严重影响，从而对植物体造成影响，影响起生存和生长。

（1）实验1：用模拟酸雨培养水草验证酸雨对水生植物的危害。

用pH值为4左右的模拟酸雨来培养水草，以此证明酸雨对水生植物的危害，并且用自来水培养的水草与之形成对比。为了实验的准确性我们重复实验了两次。

模拟酸雨中的水草

对比组水草

pH值（平均）

4

7

整体

根部枯萎

健康、绿色、光滑

叶子

有斑点

绿色、光滑

茎

变黄枯萎

粗壮

经过5天的实验后，养在模拟酸雨中的水草已经严重枯萎，叶片变白，根茎脱水。而这些现象是我们所预料不到的。但它的对比组还是很青绿。

（2）实验2：在模拟酸雨中培养酸味草验证酸雨对水生植物的危害。

实验1中我们选的植物比较脆弱，为了更好地证明酸雨对水生植物的危害，我们又做了在模拟酸雨中培养酸味草的实验来再次验证酸雨的危害。

实验现象：经过5天的实验后，养在模拟酸雨中的酸味草已经严重枯萎，叶片和根茎被漂白。而这些现象是我们所预料不到的。但它的对比组还是很青绿。

结论：通过以上两种水生植物的实验和观察到的现象，还有它们的对比组所形成的对比，说明酸雨对水生植物的危害很大，甚至能使植物在很短的时间内死亡。

（3）实验3：用模拟酸雨浇灌鸡冠花验证酸雨对陆生植物的危害。

用pH值为4模拟酸雨浇灌鸡冠花，通过实验现象证明酸雨对陆生植物的危害。并且用自来水浇灌的鸡冠花与之相对比。

实验现象：15天后用模拟酸雨浇灌的鸡冠花的叶子逐渐变黄，茎部出现皱纹，实验后我们把整棵鸡冠花挖出来看根部有烂根现象。这些现象都超出了我们预料之外。也是我们第一次看到酸雨对陆生的植物的影响是这么严重的。

用模拟酸雨浇灌的鸡冠花

对比组

浇水量

100mL酸水

100mL水

泥土pH值

6.5

6.5

通过以上的实验和我们观察到的现象，再观察它的对比组可得到：酸雨对陆生的植物是有很大危害，植物在模拟酸雨的长期影响下可以使植物枯萎死亡。

（4）实验4：用模拟酸雨养鱼证明酸雨对水生动物的危害。

我们用模拟酸雨来养小鱼，通过实验现象验证酸雨对水生动物的危害，并且用自来水养的鱼与之相对比。

实验现象：将鱼放入模拟酸雨溶液后10秒~15秒后，鱼已经开始跳出培养器，我们再将鱼放入模拟酸雨溶液中，鱼在模拟酸雨溶液中不断挣扎，想再跳出模拟酸雨溶液。1分钟~2分钟后，鱼已经出现翻肚现象。4分钟~5分钟左右，鱼已经奄奄一息，然后就死了。我们将在模拟酸雨溶液中的鱼捞出来解剖，发现鱼鳃已经变成褐红色，再剖开鱼的肚子，鱼的内脏还是很正常。这说明酸雨破坏了鱼的呼吸器官使鱼不能呼吸以至死亡。

实验后，我们查找了一些资料证实了水中的酸分子造成鱼鳃形成黏膜，阻碍了鱼吸收氧气。如果黏液增加，鱼则会窒息。另外，酸雨间接地造成铝离子释放到土壤中，经由雨水冲刷流入各种水体里，这会对水体里的鱼产生致死的威胁。铝离子使鱼的鳃烧毁，并留在它的器官内造成很大的伤害。我们的实验也从其中一个侧面验证了酸雨对水生动物的危害。