越来越多的迹象表明，欧洲和北美洲的森林死亡和衰减是大气污染物的短途和长途迁移所致。
森林对地球上的生命起着很多重要的作用。森林吸收和贮存水分，并经树叶的蒸腾作用将水分缓慢地散发到空中.这对保持大气和地面的水文平衡和调节气候意义十分重大。同时，森林既可缓和暴雨的危害，又可使远离海洋的地区保持一定的空气湿度。对于保持生态系统中CO2和O2的平衡与太阳能量的贮藏，森林也贡献卓著。它们通过光合作用，把CO2和水转化成有机物质和O2，提供了绝大多数生物体赖以生存的部分O2。
不仅如此，在许多国家（尤其是拥有大面积土地不适宜农业的国家）里，森林的种植及其产品的开发利用已是经济的命脉。从环境美看，大面积森林的覆灭（如在亚洲东部）对优美的风景和生活的环境都是灾难性的。因此，森林的衰减，不管其原因如何，不能不引起人们的巨大关注。
森林的大量枯萎
目前，欧洲和北美很，多地方的森林正出现严重的枯萎。SO2污染源附近树木的死亡，过去已有大量文献报道。近年来，远离污染源的地方也出现了类似情况，只是森林死亡的速度稍慢一些。大量的间接证据表明，这同大气污染物有关。
森林的枯萎和衰减在西德尤为严重。据报道，西德森林总面积的7.7%左右（56万公顷）已受到不同程度的破坏，主要原因是SO2排放物及其反应产物的影响。
不少研究指出，工业带来的空气污染与其对森林生态系统的危害有着密切关系。
对点污染源附近的早期研究
40年代初到70年代初，这方面的研究甚多。树木受污染后的最初症候是树叶发黄，叶落过早，生长速度减慢。科学家们早先认为，这是SO2气体在叶片表面直接产生植物毒性作用的结果。他们相信只要测定森林轻度受害区以外的大气SO2浓度，便可确定“无害阈值”。但几年后些研究提出了质疑，认为森林的毁坏还归咎于另一种机制——土壤的变化。
1963年，高登（Gorden）等人报道，安大略的瓦瓦一家铁矿烧结厂顺风侧森林受到严重破坏。该厂1939年投产，SO2的排放量达10万吨硫/年。破坏地区按受害程度和离污染源的距离可分为，极严重破坏区——6.5公里，树木荒芜；严重破坏区——6.5 ~ 19公里，大部分树木死亡；大量破坏区——19 ~ 27公里，树冠基本被毁，只有少数杉树和桦树存活；轻度破坏区——27 ~ 38公里，针叶树的针叶变红，阔叶树树冠变稀。38公里以外的区域，树木无明显破坏。
10年后，姆萨（Murtha）又报道说，瓦瓦周围的“荒原区”、“严重破坏区”和“轻度破坏区”分别延伸到29、40和64公里。这表明森林受害的程度不仅同SO2浓度有关，也同接触的时间有关。类似的森林受害情况在安大略的萨德伯里顺风侧也有发现。
1966年，西德鲁尔区一块较小地方的针叶树发生死亡，那里的SO2浓度超过240微克/米3/年。政府曾用赔偿的办法鼓励森林主重新种植阔叶树，因阔叶树还未显出受害迹象。但到了1970年，该区以外的地方（SO2浓度超过80微克/米3/年），树木在生长季节已显出受害的症候。而在SO2浓度低于60微克/米3/年的地方当时未观察到森林受害。所以，西德大气污染控制工程师协会1975年将60微克/米3/年定为“保护植被的SO2最高允许浓度”。加拿大也采纳了该极限值。美国从保护公共卫生考虑，将此值定为80微克/米3/年和360微克/米3/24小时。为达到这些标准，北美和欧洲的工业建筑起高烟囱，使排出气体接近地面前就被空气稀释。这比排放前脱除SO2当然耗资少得多。
阈值概念的失效
不幸的是，在SO2浓度低于60微克/米3/年的地方，森林受害的现象也很快明显起来。马特那（Materna）1973年报道了捷克斯洛伐克西北部的索科洛夫、卡罗维发利和马里安温泉三角森林带的情况。他发现SO2浓度在50 ~ 70微克/米3/年的地方，森林广遭破坏；而在海拔较高的克鲁什内山脉，树木的毁坏在30微克/米3浓度时已很明显。
在SO2浓度低的偏远地带观察到的树木受害症候群基本上雷同于点污染源附近的情况。1978年，国际森林研究组织联合会（IUFRO）曾根据当时的研究情况，规定对森林“无害的”SO2阈值为50微克/米3/年，山区的阈值则为25微克/米3/年。可是，鉴于低于上述阈值的区域已出现森林破坏，在1982年的芬兰奥卢会议上，IUFRO认为不能再确定安全的浓度极限。
污染物对土壤和树木根系的作用
人们最初考虑“无害”阈值时，认为SO2气体对森林的破坏只局限于对叶片的直接作用，而对酸与酸化物质湿式和干式沉积对土壤的恶化作用却考虑极少，也未注意到时间因素的临界特性——即，污染物的沉积速度在短期内无可见的危害，但年代长久便产生累积影响。
乌尔里希（Ulrich）在西德索林进行了长达10年以上的实验。他发现硫酸等大气污染物不仅经由雨雪沉积下来，而且经由大气中的雾、气溶胶和其他气体直接沉积在林冠上。干式沉积和截取沉积的污染物又经常受湿式沉积的作用被冲洗到森林地表。这些经由各种途径沉积的酸不断破坏着土壤的化学组成和缓冲能力。酸渗入土壤时、树木营养所必需的钙和其他碱离子就由渗入的氢离子置换、并被相同量的硫酸根和其他阴离子从根区带走。碱离子的流失使土壤酸性增加，氢离子便同土壤中的氢氧化铝或其他含铝无机物反应，将Al3+带入土壤溶液。随着时间推移，土壤溶液中的Ca2+：Al3+比下降到一定程度，Al3+离子对杉树的根毛就有毒害。Ca2+：Al3+比的降低或者Ca2+的完全丧失，都会阻碍根毛吸收营养。根系的损坏又使树木地上部分出现典型的变化：树叶变黄，过早脱落；树皮、细枝和分枝（尤其树冠部分）出现坏死（即生命组织的局部死亡）。这时，即使土壤水分充裕，树内水分也低于正常值，树木的生长便变慢。如此持续多年，树木就会死亡。
对乌尔里希的这一理论，目前尚有争议。他和其他许多科学家认为，欧洲和北美部分地区的森林衰减可能同重金属的作用也有关系。
自然的作用
乌尔里希指出，土壤的自然酸化过程对树木也起着破坏作用。土壤中的腐殖质和其他有机物质里的蛋白质分解时形成硝酸，使土壤酸度上升：R—NH2+2O2→R—OH+NO3-+H+。然而，根毛吸收硝酸根离子产生蛋白质时，反应的过程刚好相反，要消耗H+：
R—OH+NO3-+H+→R—NH2+2O2。
成酸反应和耗酸反应在土壤中发生的时间和地点都可能不同。
比如说，腐殖质分解的时间同树根的生长期并不一定吻合。又如，周期性的气候转变可以引起土壤酸度的变化。大量的氮以NO3-形式积聚在土壤中的腐殖质和其他有机物里，足以提供树木几年的需要。腐殖质分解是一种生物控制反应。土壤温度高时（如干燥炎热的年份），一年内就可产生大量的硝酸。在寒冷的年份（一般紧跟在温暖年份之后），土壤温度下降，出现脱酸阶段。这时，土壤中的硝酸（包括从大气中来的）消耗比生成快，因此酸度下降。
森林的采伐或枯萎，使阳光直接照射到地表，土壤的温度也会升高。所幸，森林采伐或枯萎后，只要及早连续种植，树木的迅速生长一般仍可使土壤温度下降。
若受Al3+的毒性作用、极度干旱或洪水泛滥后缺氧的影响，树木根毛系会遭受损害。但只要土壤条件立即改善，根毛系可以部分恢复。否则，若土壤因酸的沉积而缓冲能力下降和营养来源枯竭，则已经受损的根系便可能难以对付酸度暂时失调的压力，再也无力恢复。
大气污染物沉积的方式
若上述理论是正确的，那么，解决森林破坏问题的关键是要了解大气污染物在短途和长途迁移中是通过哪些途径影响森林土壤的。烟囱排放的SO2与大气中的其他物质（如水、矿尘和氨等）发生一系列反应，形成气溶胶。气溶胶主要由不同比例的H2SO4、CaHSO4 和NH4HSO4组成，它是大气中出现霾的主要原因。气溶胶吸湿性强，湿度高时便吸收水分，形成雾滴。气溶胶若被上升气流带入高空，就形成云滴。未反应的SO2进入云层后也发生类似的反应，或被云滴溶解氧化。那些被风转运到低海拔地带的未反应SO2经干沉积吸附在各种表面，并氧化生成H2SO4。树木的叶片表面积很大，也是SO2气体（尤其是污染源附近浓度高的SO2）沉积的重要场所。
SO2不仅附着在叶片表面，而耳经由叶孔进入叶内，叶孔是光合作用时CO2进入的通路。树叶的部分酸度被贮藏在叶内的钙中和。这些钙一般由根系吸收的碳酸氢盐补充。根呼吸时放出CO2和水，生成碳酸；土壤中的钙离子同碳酸中的氢离子交换后进入根系。因此，部分酸度又通过树叶间接的转入根毛区周围的土壤。
NOx主要来自工业地区的燃烧产物，少量来自雷暴雨，其他天然来源和农业生产。NOx在大气中经历一系列的转化，形成气溶胶里的硝酸盐、气态硝酸或气溶胶硝酸。气态、颗粒态和液态NOx沉积在叶片等的表面，经雨水冲洗后随同硫酸盐等沉积物一起回到森林地表。若森林健壮挺拔，营养性阳离子又充裕，这些氮化合物便成了肥料。但若空气中来的NO3-和腐殖质矿化生成的NO3-总量超过植被吸收能力时，过剩的NO3-就同硫酸盐一起从根区流走，带走等量的钙和镁离子。这种现象可能发生在生长缓慢、受环境压力很大的森林区，采伐后的情况尤为严重。
此外，林冠也终年到头截取空气中的气溶胶、雾滴和云滴。非海洋性雾滴和云滴一般以矿尘为核心形成。在SO2污染源的逆风侧（像美国蒙大拿州和加拿大艾伯塔西北部），雾滴和云滴呈非酸性。但在纽约州怀特菲斯山（Whiteface）（SO2污染源的东西），云滴的pH为3.5左右，比当地雨水的酸性还大。加利福尼亚州某些地方的雾，其pH值竟在2.5 ~ 3.0。
排入大气的SO2和NOx最终必将以某种化学形式降临陆地或海洋。由于森林面积大，截取着大量大气污染物，故到达森林地表的污染物量比到达开阔地的要多。
林冠的作用
林冠有着十分显著的作用，它既可以接受空气中干沉积的SO42-，又可以接受雾和露水中的SO42-。每单位时间沉积在每棵树树冠下的硫酸盐量决定于很多因素，诸如树木的种类、季节、叶片的表面积、降雨量及其组成、大气的SO2浓度及气溶胶的硫酸盐浓度、酸雾和酸云形成的频率、树木的位置和接触污染物的程度等。叶片的总表面积决定于一棵树的高度；对针叶树说，还决定于它多年来的针叶数量。与森林中心带的树木相比，边缘带或陡坡上的树木更饱经风霜。后者的叶片表面很少有静止的气体层，所以受气体干沉积的影响更大。同样，山脉向风一侧的树木同云接触的机会特别多。
据报道，杉树下面沉积的SO42-量明显高于其他树种；针叶树下冬季沉积的SO42-量又高于夏季。开阔地和林冠下面沉积（干、湿二种沉积）的SO42-。在数量上差异也十分明显。欲恰如其分地估计出SO2排放物对森林或水域的影响，极为重要的是要测定大气中SO2浓度和气溶胶量。
格伦黄尔特（Grennbelt）等人统计了瑞典南部某农村针叶林生态系统中硫和氮的沉积数量。硫的沉积形式是SO2和SO42-，氮的沉积形式是NO2、HNO3、NO3-和NH4+，统计数据（用S和N表示）如下：
评价酸对森林的影响时，雨水的pH固然是一个重要因素，但上述讨论清楚表明还涉及其他很多因素。
树木在低pH土壤中的状况
美国东北部和加拿大东南部的低pH土壤受到大量的酸沉积。虽然对那里森林的研究还很有限，但有人分析后，同欧洲森林的有关研究作了比较，认为情况是值得引起严重关注的。鲍希（Bauch）在一项详细研究中，调查了西德6个地方的土壤pH值与70棵冷杉和33棵云杉根毛的理化特性。他的调查结果如下：
严重受害的冷杉不仅生长速度大减，有些冷杉的年轮也部分消失。而毁坏树木的树基可能已停止生长一年以上。鲍希用激光微探针质谱分析测定了根毛单个细胞壁中存在的各种阳离子及其数量。他发现健康树木的根毛表层细胞壁中含有钙，但在毁坏树木的根毛表层细胞壁中却找不到钙，有时连镁也没有。树皮中缺钙会妨碍水分的输送。同时，树木木质化也要依靠钙促进细胞壁结构的发展，缺钙也会严重阻碍树木的生长，这已是亲眼目睹的事实。
在很多高酸性土壤地区，可以看到树木很少吸收钙和镁。西德目前遭受破坏的主要森林区，其土壤的pH值都在3.4左右。这说明这些土壤最易受酸沉积累积作用的破坏。如同鲍希所证明的，生长在pH酸碱度为4.1 ~ 4.4（10厘米深处）土壤里的云杉和冷杉遭到轻度的破坏。这些树也很易受酸沉积的破坏，只是苟延残喘的时间稍长一些。
几位科学家不久前在美国东北部调研时，观察到的森林毁坏症状同西德的情况大致相似。在阿迪龙达克山脉的享廷顿林区，1965年以来红杉的生长速度减慢。这一现象并非气候条件变化所引起。检查根系时发现，在无机土层里没有根毛生长，根毛显然都被限制在腐殖土层中，而钙的流失和AP+的动用恰恰是发生在腐殖土层里。
弗蒙特州的驼峰山上，红杉的生长速度已减慢。在高于海拔670米的地方，1965 ~ 1979年期间红杉的数量从445棵/公顷减至206棵/公顷；同一时期活树的基础面积已从6.7米3/公顷降到3.7米3/公顷，而死亡红杉的基础面积已达7.8米3/公顷。弗蒙特州别的山上和新罕布什尔州哈巴德河一些地方也出现类似的严重现象。树木死亡前的特征通常是：从树冠向下针叶普遍发黄脱落，横向树枝上的针叶由外向里逐渐脱落。这种现象少的延续几年，多的延续很多年。不仅是30米高的巨大树木，即使2米高的幼树也是如此。据发现，山上土壤里的水分很充裕，因此树木受干旱枯竭的症候可能并非水分不足。确切地说，可能是根系不健康而丧失了吸水的能力。
福凯尔门（Vogelmann）对驼峰山的红杉情况进一步作了报道，认为土壤溶液中铝的存在可能是根系丧失吸水能力的原因。在实验室实验中，将少量的铝加入长着杉树的酸化溶液里，杉树的吸水能力即下降，杉树的外貌呈现出同森林中正在死亡杉树一样的症状。虽然对驼峰山林区的调研大部分涉及杉树，但在海拔较低的山坡，糖枫和三毛榉的基础面积也急剧下降，1965年以来分别减少15%和30%。
[ Environmental Sciences &Technology，1983年6月]