土壤酸化过程直接影响土壤本身性质，使土壤pH和保持土壤养分的能力降低，铝的相对含量和活动性增加，导致大量被活化的铝进入环境之中，产生不良的环境影响。土壤酸化对土壤影响的程度决定于质子输入的量和土壤的缓冲能力。

(一)作物效应

在低pH的酸性土壤中，多数农作物、森林或草地的生长会受到影响，在PH<5.0时，甚至产生铝中毒现象。酸化影响作物产量主要在于它对土壤性质的几个方面的负面影响。首先，随着酸度的增加，土壤阳离子交换量降低而通常阴离子交换量升高，特别是在可变电荷土壤上(Gillman1991)，这势必降低土壤保持养分离子的能力，并且在交换性阳离子组成中，Al的比例增加，而Ca²⁺和Mg²⁺缺乏，从而可能导致Al的毒性增加。在很多酸性土壤中，Mn的活性也有提高，因而可能形成毒害。

因为在＜pH6时根瘤菌的活性急剧降低，致使酸化条件下共生的或者非共生的固氮减弱，导致酸性土壤上豆科作物通常生长不良；其中Mo的缺乏也影响了根瘤菌的固氮过程(Rice et al. 1977)。

(二)水质效应

1．对水体中盐基养分的影响

酸化过程对环境的影响主要是通过水分的运动(溶质迁移)来实现的。H⁺进入土壤中后会置换土壤胶体所吸附的交换性阳离子，无疑会加速盐基离子的淋失。被置换的盐基离子一般随渗漏、侧渗和径流进入地下水或地表水中。图9-5是在北亚热带丘陵地区(安徽宣城)小流域观测到的一个结果(笔者未发表资料)。从图中可以看出，森林流域地表径流的pH普遍高于相应时间的降水的pH，平均差别大约在2个pH单位。

图9-5   亚热带丘陵地区森林流域降水和径流的pH变化

如果按照降水中的平均H⁺浓度(10^-4.7 mol/L)和径流水中的平均H+浓度(10^-6.7 mol/L)计算，H⁺的消耗大约为2×10^-5 mol/L，则每年从该流域中被置换的盐基离子(Ca、Mg、K和Na)总量应该具有相同的摩尔数，在假定为二价离子的情况下，被置换的总摩尔数为：

浓度×该小流域年径流量                 (9-35)

＝2×10^-5(mol/L)×0.4544×10⁶×10³(L)/2=4544 mol

式中，0.4544为径流系数，10⁶为该小流域年径流量(m³)。该置换量与径流总量密切相关，在区域范围内对水质的总体影响是非常明显的。实际上，该数字将随降水pH的下降而迅速增加，因此通过该途径实际损失的盐基是非常大的。从这种估计也可以得出这样的结论：在酸雨的长期作用下，酸化过程对森林和土壤生态系统中养分流失的影响是巨大的。

2. Al的活化

因为Al是一种能严重影响动物健康的元素，其进入动物(特别是人体)体内的途径也受到特别的关注。人体一方面从食物中摄入A1，另一个重要的途径来自水体。研究表明，饮水中Al的浓度大于0.11 mg/L地区的人群患老年痴呆症的危险性比Al浓度小于0.01 mg/L的地区高50％。水体质量的下降不仅对人构成潜在的威胁，同时对大量水生生物构成致命的危险。

土壤Al的释放是缓冲酸沉降的重要过程。通过Al的释放消耗了沉降的H⁺，同时增加了土壤水和地表水中Al的浓度，对生物产生毒害。溶解态的铝在土壤中的迁移过程一方面取决于土壤溶液的流动状况，另一方面还与土壤母质和土壤溶液中Al的相互作用有关(Sullivan1994)。研究发现表层土壤中活化的Al通过各种途径迁移至下层，可以沉淀在表下层中，或者通过下渗、侧渗和径流等溶质移动途径进入地下水或者地表水体中。上层土壤溶液中大量的Al与溶解有机质(DOC)的配位反应有关，它使Al能够在土壤剖面中迁移。表层土壤中含有大量草酸、柠檬酸和乙酸等低分子量有机酸，因而是土壤Al活化移动的基础。随着迁移深度的增加，土壤溶液中DOC/Al比值降低，说明配合态Al移动到土壤下部后，由于pH上升和微生物的消耗而使Al被重新释放，并以无机配合物或者自由Al³⁺的形态进入水体(Cozzarelli et al. 1987)。另一方面，土壤溶质的移动决定于土壤的孔隙状况，在土壤中溶质的运移有大孔隙流和小孔隙流两种方式。大孔隙流主要受重力影响，是土壤水在剖面中迁移的主要通道；小孔隙流主要受毛管力控制，是干旱期间Al随土壤溶质运动的主要方式。土壤中Al的释放受控于Al离子从小孔隙到大孔隙的扩散过程以及土壤中Al的溶解速度(Matzner et al. 1998)。

Seip等(1989)在挪威的研究表明．降雨与溪水中活性Al有着密切的关系，降雨后溪水中活性Al的含量比降水前提高了3～4倍。由于酸性水体中Al的浓度达到3.7 umol/L时即会对某些水生生物显示急性毒性，所以土壤Al的径流迁移能造成水环境污染，影响鱼群的成活率并危及鱼卵与鱼苗。北欧地区“死湖”的形成其主要原因也是由于土壤活性铝大量进入湖泊水体的缘故。