酸雨对植物生长的影响

酸雨对植物生长的影响

研究时间:2008年8月

学校:衢州市菁才中学

班级:初三(10)班

第一执笔人:范榛杰

背景资料:

1形成原因:近代工业革命,从蒸气机开始,锅炉烧煤,产生蒸汽,推动机器;而后火力电厂星罗齐布,燃煤数量日益猛增。遗憾地是,煤含杂质硫,约百分之一,在燃烧中将排放酸性气体 SO2;燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化,氧气与氮气化合,也排放酸 性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷,溶解,雨成为了酸雨;这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦顿市雨水成份,发现它呈酸性,且农村雨水中含碳酸铵,酸性不大;郊区雨水含硫酸铵,略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐,呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨:化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。

2酸雨:科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关;而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关;然后建立了一个指标:氢离子浓度对数的负值,叫pH值。于是,纯水的pH值为7;酸性越大,pH值越低;碱性越大,pH值越高。未被污染的雨雪是中性的,pH值近于7;当它为大气中二氧化碳饱和时,略呈酸性,pH值为5.65。被大气中存在的酸性 气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨。

3酸雨的危害:酸雨危害危害包括森林退化,湖泊酸化,鱼类死亡,水生生物种群减少,农田土壤酸化、贫脊,有毒重金属污染增强,粮食、蔬菜、瓜果大面积减产,使建筑物和桥梁损坏,文物面目皆非。

探究过程:

[1]提出问题:

酸雨对种子发芽率和幼苗的生长有不利影响吗?有怎样的不利影响?不同的酸在同一PH时对同种植物种子发芽率和幼苗的生长有不同的影响吗?

[2]作出假设:

酸雨对种子发芽率和幼苗的生长有不利影响,可能会使种子发芽率降低,幼苗叶片表面有斑点等现象。不同的酸在同一PH时对同种植物种子发芽率和幼苗的生长影响基本相近。

[3]探究方案:

⑴材料用具:①5×3×100颗青菜种子(子粒饱满无病斑) ②5×3套培养皿(规格一样) ③吸水纸 ④5支吸管 ⑤PH=3的盐酸溶液 ⑥PH=3的硫酸溶液 ⑦PH=3的冰乙酸溶液 ⑧PH=7的清水 ⑩4-6张设计好的观 察记录表

⑵探究步骤:①观察种子的萌发和萌发后幼苗的生长状态,将青菜种子分散放在铺了吸水纸的培养皿里,保持湿润(用每组相应的溶液湿润),放在向阳处,每个培养皿中青菜种子数为100颗。

②观察记录:

[4]观察记录及分析:

1.酸雨对种子发芽率的影响

对第四天、第八天的观察记录进行分析如下:

注:冰乙酸3、4代表PH=3,PH=4,冰乙酸4是在冰乙酸3第四天还未发芽的情况下进一步探究做对照得出的数据。

分析:种子发芽率是指在最适宜条件下,在规定天数内,发芽的种子占供试种子的百分数。上表显示在对照组清水中的发芽率最高:第四天为22℅,其次为盐酸16℅,硫酸8℅,冰乙酸3为0;第八天为45℅,其次冰乙酸4为21℅,盐酸18℅,硫酸12℅,由此说明两点:一、酸雨降低了种子的发芽率,与假设相符;二、同ph的不同酸对种子发芽率影响不同,与假设不符,分析其原因有两点:一是盐酸具有挥发性,虽然培养皿加盖培养,但还是有少量的盐酸挥发掉,降低了种子发芽时种子周围的酸性。二是不同的酸存在电离程度的差别。分析各酸的电离方程式:HCL=H++Cl-(盐酸是强酸,完全电离),H2SO4=H++HSO4-;HSO4-=H++SO42-(硫酸是二元酸,一级电离完全电离,受[H+]影响,[H+]大时,二级电离平衡常数Ka=1.20×10-2),HAc=H++Ac-(醋酸是弱酸,不完全电离,在25℃时,其电离平衡常数Ka=1.76×10-5。)

当PH=3时,由上分析可知,醋酸浓度最大,其次是硫酸,盐酸。在种子萌发的过程中,随H+被消耗,弱电解质硫酸根离子、醋酸电离程度加大。由于硫酸根离子的Ka远大于醋酸的Ka,因而在种子萌发的酸环境中,随着时间的推移,H+的消耗,醋酸的PH最小,其次是硫酸、盐酸。

2.酸雨对幼苗的生长状态的影响

对第四天、第八天的幼苗烂芽、烂根、叶片出斑点和根周围有霉菌等观察记录进行分析如下:

注:冰乙酸3种子未萌发不作比较,冰乙酸4后期进行观察时间短也不作比较。

分析:上表显示硫酸对幼苗的危害性大,盐酸相对轻些。原因可能主要是硫酸是

二元酸,在PH=3时,其不完全电离,其酸性比盐酸大,其对幼苗的不良影响相对也大些。

[5]得出结论:

由上分析可见,酸雨的PH越小,即酸性大,对生物生长不良影响就大。其生理机制主要是酸雨中的H+降低了细胞PH值,改变了生物生长、发育和繁殖等生命活动所需要的正常酸碱度,酸雨所带来的过量H+会替换其它元素,包括钾、镁、钙等营养元素,从而影响植物的生长。高浓度H+还可以溶解土壤中自然产生的铝,铝一旦被分解释放就会妨碍植物根系吸收水分和养料的能力,尤其是影响镁的吸收。随着镁的溶出,土壤中会发生镁不足的情况,镁是叶绿素的核心元素,是植物的活性、新陈代谢不可欠缺的元素,缺少镁将会导致植物枯萎,而重金属如锰、铬、铅、汞等元素在酸性的作用下,也可变成可溶性物质,这不仅使植物遭受毒害,还会污染地下水和江河 湖泊,从而严重危害到其他生物的生存

[6]讨论:

⑴为什么会有人工模拟酸雨大棚?形成的污染危害,短则数月,长则数年,才能明显看出。为了缩短效应时间,方便实验条件,人们建立了类似于体育馆大小规模的塑料或玻璃大棚,实施人工气候,按时喷撒酸雨,馆中种植各类树木植物,小型池塘饲养各种鱼类,其术语叫“模拟酸雨”。它帮助人类认识酸雨规律,找出有效防治措施。

⑵土壤酸化后会有怎样的影响?土壤中含有大量铝的氢氧化物,土壤酸化后,可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子,形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝,会中毒,甚至死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失;改变土壤结构,导致土壤贫脊化,影响植物正常发育;酸雨还能诱发植物病虫害,使作物减产。

⑶如何有效地控制酸雨?使用干净无污染的能源,如太阳能,潮汐和地热等,发展沼气,使用低硫煤。要将汽车尾气净化,用甲醇,燃气代替汽油。另外公众参与意识要强,例如, 我们可以在校园内或马路边种植一些对酸雨敏感性植物, 以观测酸雨对环境的影响;或筛选和培植抗酸雨经济作物, 花卉等, 以改造环境。这些活动有利于提高我们的环保意识和增加环保知识。


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