观察二氧化硫对植物影响的实验改进--《教学仪器与实验》2008年11期
观察二氧化硫对植物影响的实验改进
【摘要】：
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：G634.91【正文快照】：
人教版高中生物(必修)第二册学生实验十二“观察二氧化硫对植物的影响”实验中,我们使用的玻璃罩,除去栽培植物幼苗的纸杯及泥土的体积,所剩容积约3.6L。按课本中要求,二氧化硫的浓度是14mg/m3、28mg/m3。经计算,所需的亚硫酸钠分别是0.1mg、0.2mg,这种数量无法用感量只有0.1
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大气污染对动植物的危害有哪些
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1、对植物的危害
（1）大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时， 会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶枯萎脱落；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片褪绿，或者表面上看不见什么 危害症状，但植物的生理机能已受到了影响，造成植物产量下降，品质变坏。
(2)大气污染对植物的危害可分为可见性伤害和不可见性伤害。可见性伤害是由于植物茎叶吸收较 高浓度的污染物或长期暴露在被污染的大气环境中而出现的可以看到的受害现象。可见性伤害又根据植物受害程度分为急性型、慢性型和混合型3种类型。急性伤害 是在污染物浓度很高的情况下，短时间内造成的危害，如叶片出现伤斑、脱落，甚至整株死亡；慢性伤害是指低浓度的污染物在长时间作用下造成的危害，例如叶片 褪绿、生长发育受影响；混合型伤害是介于急性伤害和慢性伤害之间的受害症状，一般叶片出现黄白化症状，以后虽可恢复青绿，但会造成普遍减产。不可见伤害是 由于植物吸收低浓度污染物而使生理、生化方面受到不良影响。虽然叶片表现不呈明显的受害症状，但会造成植物不同程度的减产，或影响产品的质量。
(3) 危害植物的大气污染气体
二氧化硫：是我国当前最主要的污染物，排放量大，对植物的危害也比较严重。二氧化硫是各种含硫 的石油和煤燃烧时的产物之一，发电厂、石油加工厂和硫酸厂等散发较多的二氧化硫。0.05～10 mg／L的二氧化硫就有可能危害植物，当然以持续时间而定。植物少量的硫是植物生长所需要的，然而高浓度的二氧化硫进入植物体内，会造成高浓度的亚硫酸根 离子的累积，高浓度的亚硫酸根离子能使植物受到损害。二氧化硫危害植物的症状是：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；禾本科植物如稻、麦叶尖呈色条斑，豆科及百合科中葱、蒜、韭菜叶片上呈黄色斑块，茄科中茄子、番茄叶面呈较深色斑。
(4) 氟化物：有氟化氢、四氟化硅、硅氨酸及氟气等，其中排放量最大、毒性最强的是氟化氢。当氟化氢的浓度为 1～5 μg／L时，较长时间接触可使植物受害。凡是生产过程中使用冰晶石、含氟磷矿石等原料的工厂，如铝厂、磷肥厂、钢铁厂和玻璃厂等，都可能向大气中排放出氟 化物，煤中也常含氟，燃烧时也会放出氟化氢气体。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；稻、麦类失绿，杏、桃叶 片全失绿，番茄叶片呈土褐色，棉花叶片呈浅褐色。
(5)光化学烟雾：主要有害成分是臭氧、二硫化氮及过氧乙酸硝酸酯（PAN）。臭氧可以使葡萄 糖氧化，含糖较多的植物对它的抵抗力较小；PAN通过气孔进入叶子，使之收缩、失水，然后充以空气，这种损害可以贯穿整个叶子；如果植物不先暴露于光 下，PAN一般不会造成损害。光化学烟雾危害植物的症状是：叶片背面变为银白色或古铜色，叶片正面受害部分与正常部分之间有明显横带。
随污染物的性质、浓度、排放量和接触时间、植物的品种以及生长期、气象条件的不同而异。气体污 染物通常都是经叶背的气孔进入植物体，然后逐渐扩散到海绵组织、栅状组织，破坏叶绿素，使组织脱水坏死；干扰酶的作用，阻碍各种代谢机能，抑制植物的生 长。颗粒状污染物则能擦伤叶面、阻碍阳光，影响光合作用，妨碍植物的正常生长。颗粒物上的重金属等有害元素还可进入植物细胞内，产生进一步的危害，使植物 枯萎甚至死亡。
2、对动物的危害
(1)根据有关文献报道，美国一家炼钢石排放大量的二氧化硫、三氧化二砷等废弃物，污染了厂区 周围的牧草，牧草中砷的含量达到400ppm，使周围24公里内的3500头羊，中毒死亡625头。蒙塔那州磷肥厂排放大量的氟化氢，使牧草中的氟含量达 到1000ppm，引发牛的氟骨病，导致牛奶产量减少，繁殖能力降低。
我国内蒙古包头钢铁厂曾经采用含氟量高的矿石原料，排放的烟气中氟含量很高，污染周围的牧草和水源，引发牛、羊、马等牲畜的骨骼变形、骨折等。
(2)大气污染对动物的危害
大气污染对动物的危害与对人体的危害情况相似。动物和人类共同生存在一个大气环境里。大气污染 对人类的伤害，动物也不能幸免于难。凡是对人造成严重危害的大气污染事件，对动物也产生同样的危害和影响。空气污染对动物的危害，除污染物的直接侵入造成 伤害之外，还通过污染食品进入体内，导致发病和死亡。因为动物没有能力去选择和鉴别某些剧毒性的食品，所以它们将比人类更容易遭受污染物的伤害和影响。
（3）许多农药是不易分解的化合物，被生物体吸收以后，会在生物体内不断积累，致使这类有害物 质在生物体内的含量远远超过在外界环境中的含量，这种现象称为生物富集作用。生物富集作用随着食物链的延长而加强。例如，几十年前 DDT 作为一种高效农药，曾经广泛用于防治害虫。美国某地曾经使用 DDT 防治湖内的孑孓，使湖水中残存有 DDT ，而浮游动物体内 DDT 的含量则达到湖水的一万多倍。小鱼吃浮游动物，大鱼又吃小鱼，致使 DDT 在这些大鱼体内的含量竟高达湖水的八百多万倍。 （4）重金属对生物的危害 有些重金属如 Mn 、 Cu 、 Zn 等是生物体生命活动必需的微量元素，但是大部分重金属如 Hg 、 Pb 等对生物体的生命活动有毒害作用。生态环境中的 Hg 、 Pb 等重金属，同样可以通过生物富集作用在生物体内大量浓缩，从而产生严重的危害 科学家们发现，自然界中的 Hg 在水体中经过微生物的作用，能够转化成毒性更大的甲基汞。在被甲基汞污染了的海水中，藻类植物改变了颜色，海鱼也大量死亡。科学家们还发现，质量浓度仅为 4mg/L 的 PbCl 2 溶液，就能明显地抑制菠菜和番茄正常地进行光合作用。可见， Hg 、 Pb 等重金属对于生物的正常生命活动是十分有害的。 （5）富营养化对生物的危害 富营养化 是指因水体中 N 、 P 等植物必需的矿质元素含量过多而使水质恶化的现象。水体中含有适量的 N 、 P 等矿质元素，这是藻类植物生长发育所必需的。但是，如果这些矿质元素大量地进入水体，就会使藻类植物和其他浮游生物大量繁殖。这些生物死亡以后，先被需氧 微生物分解，使水体中溶解氧的含量明显减少。接着，生物遗体又会被厌氧微生物分解，产生出硫化氢、甲烷等有毒物质，致使鱼类和其他水生生物大量死亡。发生 富营养化的湖泊、海湾等流动缓慢的水体，因浮游生物种类的不同而呈现出蓝、红、褐等颜色。富营养化发生在池塘和湖泊中叫做“水华” ( 如图 ) ，发生在海水中叫做“ 赤潮 ”。工业废水、生活污水和农田排出的水中含有很多 N 、 P 等植物必需的矿质元素，这些植物必需的矿质元素大量地排到池塘和湖泊中，会使池塘和湖泊出现富营养化现象。池塘和湖泊的富营养化不仅影响水产养殖业，而且 会使水中含有亚硝酸盐等致癌物质，严重地影响人畜的安全饮水
3、大气污染
（ 1）随着工业及交通运输等事业的迅速发展, 特别是煤和石油的大量使用, 将产生的大量有害物质和烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等排放到大气中, 当其浓度超过环境所能允许的极限并持续一定时间后, 就会改变大气特别是空气的正常组成, 破坏自然的物理、化学和生态平衡体系, 从而危害人们的生活、工作和健康, 损害自然资源及财产、器物等。这种情况即被称为大气污染或空气污染。大气污染既指大气中污染物浓度达到有害程度，超过了环境质量标准的现象。
（2）环境意识薄弱.对可持续发展战略认识不足 。大气环境是人类赖以生存的可贵资源，大气环境资源的破坏是一种不可逆的过程，恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气污染付出更多的经济代 价。但这种观念长期以来并没有被一些部门和一些地区充分的理解和认识。他们只考虑近期的、局部的经济发展需要，在制订一些综合的经济政策、产业政策以及城 市建设发展规划中缺乏对保护大气环境的考虑，往往以牺牲环境为代价换取经济的快速发展，形成了盲目扩大生产规模、乱铺摊子、重复建设、技术装备水平低、能 源资源浪费大、乡镇企业无序发展、劣质煤炭流通失控等状况。因此说缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台，本身就是造成加重大气污染的诱因，所造成环境危害 和损失是难以挽回的。
(3) 能源、利用不合理，能源浪费严重 。能源的不合理利用以及能源的严重浪费是造成我国大气污染严重的原因之一，据资料显示，主要表现如下：A：在我国一次能源消费结构中，煤炭占75%，而用 于发电的煤量仅占总煤量的35%，其它煤炭则用于工业及民用燃烧，有84%的煤炭直接燃烧，这种煤炭消费构成是很不合理的。B：我国煤炭生产过分注重产量 的增加，对控制高硫煤的问题重视不够，主要表现在煤炭的洗选率低和高硫煤地区的煤炭产量增长过快。同时，由于洗煤厂建设资金的限制、洗煤价格的不合理以及 受铁路运力和流向的制约，洗，煤的能力的增长落后于原煤生产量增长，原有洗选厂生产能力不能充分发挥出来。目前，我国煤炭入洗率为22%，发达国家一般多 在60%~80%。动力煤洗选厂的洗选设备利用率仅为69%。C：各类燃烧设备技术及制造水平较低，能源利用率不高，使用能耗高排污量大和超期服役的燃烧 设备的现象相当普遍。全国工业锅炉50万台，平均热效率仅有60%左右；工业窑炉平均热效率约为40%；城镇居民生活燃煤热效率平均仅为22%左右。D： 乡镇工业发展迅速，大多数企业采用的生产技术、工艺比较落后，生产设备简陋，资源能源利用率极低，所造成的大气污染是惊人的。
（4）大气污染防治的资金投入不足 。目前，全国污染治理和用于污染防治有关的城市基础设施建设投资，只占国民生产总值的0.7%，这与我国环境污染严重、历史欠账太多和经济快速发展对环保 投资的需求相比，严重不足。A：我国工业发展的起点低，基础工业整体水平提高较慢，技术改造难度大，污染欠账多。工业技术和装备许多是50~60年代水平 的，资源、能源消耗高。但由于工业的整体改造受到资金的限制，迟迟不能进行整体改造和市的污染治理，相当一批技术装备落后的工业企业长期在生产中排放大量 的污染物，造成严重污染。B：国家在推行清洁煤炭政策、改善能源结构的措施如煤炭洗选加工、型煤、燃煤脱硫、使用清洁能源等方面的投资力度太弱，远远不能 满足需要。C：城市集中供热、燃气等基础建设工程是解决城市大气环境污染的主要措施。但不少地区仍然发展缓慢，关键还是资金投入不到位的问题。有些城市建 完了热电厂，却缺少资金建设供热管网，分散热源仍然存在，不但没有减少污染，反而增加了排放量。D：排污收费标准太低，使得污染企业宁可交排污费，而不愿 意花钱治理。例如，“两省九市”的二氧化硫收费标准过低，一般都在每公斤二氧化硫0.20元以内，远远低于每公斤1元左右的脱硫成本，并不能促使企业投资 用于二氧化硫治理。造成目前，两省九市试点地区所建的脱硫设施很少。
4、大气污染的防治
（ 1） 对污染物进行处理 。如将燃烧石油改为燃烧煤, 可以大大减少氮氧化物的排放。燃烧的煤须经过脱硫, 并用高效的燃烧方式, 以减少二氧化硫及粉尘的排放。选用无氯氟烃的制冷剂, 尽快淘汰氯氟烃的使用。此外, 我们还设想了一些处理污染物的方法: 工厂燃烧使用煤和石油进行化工生产会产生大量的 SO2 气体, 除了用于制氮肥并提纯SO2之外, 我们认为, 还可以利用氧化还原的方法,变废为宝。如:在某些工业上会有有毒气体 H2S产生, 同样作为一种大气污染物, 污染空气。如果能在一种特殊装置中将两者适当的混合, 就会发生如下反应 2H2S+SO2=3S↓+2H2O 从而获得有用的工业原料-- 单质硫。在所有的污染气体中 CO2 是排放量最大的一种, 吸收 CO2, 可将其通入 NH3 水制成氮肥;也可以将大量排放 CO2的工厂与碱厂合并起来, 为纯碱生产提供源源不断的 CO2供应。
（ 2） 运用新能源技术 。这对于改善大气污染起着巨大的作用。如可以以氢气作为新能源而代替燃煤, 这就消除了一个很大的 SO2 污染源; 可以用洁净的燃料使汽车的发动机工作, 这就消除了尾气中 CO2 以及碳氢化合物的污染; 研制可代替氯氟烃的制冷剂, 就能减少对臭氧层的破坏等。
（ 3 ）注重城市功能和工业合理布局 。在布局规划中, 使重污染单位都能在城市风范围之外的郊区; 城市内工业区应建在城市主导风的下风区, 并在工业区与居住区之间建立绿化隔离带; 城市中心严格控制机动车数量, 兴建并鼓励市民乘坐地铁。经常关注大气变化状况, 让气象部门同工业企业保持联系, 及时预报风向, 风速及降雨量状况, 以便企业做出相应调整, 防止污染流入市民居住区。
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