大氣污染的植物監(jiān)測研究進(jìn)展

歐陽錦彰

(福建戴云山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局， 福建 德化 362500)

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大氣污染的植物監(jiān)測研究進(jìn)展

歐陽錦彰

(福建戴云山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局， 福建 德化 362500)

指出了隨著當(dāng)前大氣污染的程度越來越嚴(yán)重，對(duì)大氣污染物實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)測成為一個(gè)重要問題，介紹了植物監(jiān)測的應(yīng)用原理與方法，分析了植物監(jiān)測的優(yōu)缺點(diǎn)，以期為植物監(jiān)測今后在大氣污染中的應(yīng)用提供參考。

大氣污染；植物監(jiān)測；研究進(jìn)展

1　引言

當(dāng)前，環(huán)境污染問題已經(jīng)是直接關(guān)系到人類存亡的一個(gè)嚴(yán)峻問題。一方面植物可以起到保護(hù)生態(tài)環(huán)境、改善人們生活質(zhì)量的作用，另一方面，利用植物來對(duì)大氣污染中含有的有害氣體進(jìn)行監(jiān)測，以了解大氣環(huán)境質(zhì)量，已經(jīng)成為植物監(jiān)測環(huán)境污染的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2　植物監(jiān)測的應(yīng)用原理

2.1植物監(jiān)測大氣污染的機(jī)理

在大氣污染中引進(jìn)植物學(xué)方法，其基本的原理在于：借助于植物會(huì)對(duì)大氣污染物產(chǎn)生的生物效應(yīng)，也就是植物發(fā)生的受害癥狀與大氣污染物種類、接觸時(shí)間等方面內(nèi)容的相關(guān)性，以植物群傷害癥狀以及受害的種類作為基本依據(jù)，對(duì)大氣污染的狀況做出相應(yīng)判斷。

2.2監(jiān)測植物

對(duì)大氣污染可做出靈敏的反應(yīng)并將大氣污染狀況反應(yīng)出來的植物，統(tǒng)將其稱為大氣污染的指示植物。 指示植物屬于一種化學(xué)性的檢測器，而其應(yīng)具備下列幾個(gè)條件。

(1)植物應(yīng)能顯示出對(duì)污染物的反應(yīng)，且這一反應(yīng)必須是準(zhǔn)確無誤的，包括顯著可見的傷害癥狀、形態(tài)變化、生長變化或產(chǎn)量的變化等。

(2)生長的周期應(yīng)該盡量長，可以不斷的萌發(fā)新芽，較易繁殖，且較易栽培管理。

(3)無論是在什么樣的環(huán)境、地點(diǎn)中，只要是周圍污染物的濃度處于固定值時(shí)，所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)于該植物來說都成立。

(4)應(yīng)具有廣泛的地理學(xué)分布，依據(jù)監(jiān)測植物所發(fā)出來的各種信息，人們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境污染狀況的判斷以及對(duì)所處環(huán)境質(zhì)量的評(píng)價(jià)。

就城市大氣中，比較常見的污染物包括氯、氟化物、HF、NO2、O3、SO2等。

2.2.1SO2監(jiān)測植物

用來對(duì)SO2的植物主要包括黃瓜、地瓜、胡蘿卜、芝麻、棉花、菠菜、紫花苜蓿、大豆、玫瑰、月季、白楊、白樺、馬尾松以及落葉松等。例如紫花苜蓿、芝麻，對(duì)其在大氣中SO2質(zhì)量濃度達(dá)到3.4 mg/m3，暴露時(shí)間持續(xù)1 h就可以看到癥狀；當(dāng)SO2質(zhì)量濃度超出0.44 mg/m3，苔蘚就會(huì)表現(xiàn)出傷害癥狀。

2.2.2氟化物監(jiān)測植物

唐菖蒲、柑橘類植物、郁金香、榆樹、煙草、大蒜、葡萄、番茄、玉米、山桃樹等植物都可以用來進(jìn)行對(duì)氟化物的監(jiān)測，其中唐菖蒲是最為常用的一種監(jiān)測植物，當(dāng)HF質(zhì)量濃度在9～10 mg/m3，且持續(xù)2～3 h的情況下，唐菖蒲就會(huì)表現(xiàn)出傷害癥狀。

2.2.3O3監(jiān)測植物

煙草、燕麥、花生、牡丹、菠菜、番茄、矮牽牛花、丁香等都是可以用來監(jiān)測O3的植物，在大氣中O3的質(zhì)量濃度達(dá)到1～26×10 mg/m3，且持續(xù)2～4 h時(shí)，上述植物就會(huì)表現(xiàn)出有受害的癥狀。

2.2.4NO2監(jiān)測植物

洋蔥、柑橘、胡蘿卜、玉米、煙草、番茄、瓜類、馬鈴薯等這些都是可以用來對(duì)NO2監(jiān)測的植物。上述這些植物在弱光的環(huán)境下，當(dāng)NO2質(zhì)量濃度達(dá)到5～6 mg/m3，且持續(xù)時(shí)間在2～3 h左右，就會(huì)有受害的癥狀表現(xiàn)出來。

2.2.5氯的監(jiān)測植物

包括大麥、苜蓿、桃樹、蘋果樹、落葉松、木棉、蘿卜、白菜、向日葵、洋蔥、韭菜、蔥等。在空氣中Cl2的含量達(dá)到0.15～3 mg/m3，時(shí)間在3～5 h左右之后，上述這些植物就會(huì)有受害癥狀的表現(xiàn)。

3　植物監(jiān)測的方法

通過植物對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)方法存在諸多，且近些年來在此領(lǐng)域也獲得了極為廣闊的發(fā)展，已經(jīng)由傳統(tǒng)的單一的形態(tài)學(xué)方法，發(fā)展成為分子生物學(xué)、生理學(xué)、形態(tài)學(xué)等諸多方法。

3.1植物癥狀指示法

(1)借助于指示植物站崗放哨的功能來實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣污染情況的監(jiān)測，例如在工廠周邊，種植諸多敏感性各不相同的植物，一方面可以起到美化環(huán)境的作用，另一方面又能起到對(duì)環(huán)境污染監(jiān)測的作用。

(2)借助于植物群落對(duì)大氣污染的程度進(jìn)行評(píng)估，在受到大氣污染之后，植物群落里的各種植物會(huì)產(chǎn)生各不相同的污染敏感性，反應(yīng)存在著顯著不同。

(3)指示植物的定點(diǎn)報(bào)警功能，先于并不存在大氣污染的地方培育好監(jiān)測使用植物，在其經(jīng)過一定階段的生長之后，再移栽到需要監(jiān)測的地方，將其安放在不同的地點(diǎn)，對(duì)受害癥狀的表現(xiàn)以及表現(xiàn)程度進(jìn)行觀察、記錄，對(duì)該地區(qū)大氣污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2生理指示方法

借助于污染物導(dǎo)致的生物個(gè)體行為、生理生化變化以及發(fā)育狀況為基本指標(biāo)，對(duì)環(huán)境污染狀況進(jìn)行監(jiān)測的方法。當(dāng)大氣中含有的有害氣體超出一定濃度時(shí)，相應(yīng)的植物體內(nèi)便會(huì)出現(xiàn)一些生理生化指標(biāo)的變化，例如，光和強(qiáng)度、酶活性、葉綠素含量等。

3.3細(xì)胞遺傳學(xué)方法

該方法較為普遍的應(yīng)用在對(duì)化學(xué)誘變因子的篩選上，對(duì)環(huán)境中存在的致癌、致突變化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。較為常見的方法為微核測定方法，其它還包括非預(yù)定DNA合成、姐妹染色體交換率等細(xì)胞遺傳學(xué)方法。

3.4分子生物學(xué)方法

在生物多樣性的相關(guān)研究中，DNA限制性酶切片段長度多臺(tái)新是廣為使用的一種DNA分子標(biāo)記，它可以在群落水平上提供非常可靠的證據(jù)，且同時(shí)將基因型多樣性最大化的反映出來，是一種在污染環(huán)境之下，靈敏性極高的一種檢測生物種群變化的手段。

3.5植物體內(nèi)污染物含量監(jiān)測方法

基于植物長時(shí)間對(duì)大氣污染物質(zhì)的吸收，且在植物體內(nèi)有不斷的積累，對(duì)植物體內(nèi)的污染物含量進(jìn)行分析，同樣也可以對(duì)大氣中含有的污染物以及其濃度進(jìn)行評(píng)估，屬于一項(xiàng)可靠的監(jiān)測方法。

3.5.1葉片

就重金屬、氟化物、氯、SO2等污染物來說，葉片對(duì)其有很好的富集能力，且葉片含量同大氣污染物含量存在相關(guān)性。

3.5.2年輪

對(duì)于喬木植物來說，它們的年輪就和履歷表一樣，對(duì)生長過程中環(huán)境狀況、氣候狀況以及污染情況都有很準(zhǔn)確的記錄，而且大部分污染物會(huì)在木材中形成不溶的化合物，在木材中有著深厚的沉積。借助于對(duì)年輪色澤、寬窄方面的觀察，可以對(duì)大氣污染水平做定性的了解。

3.5.3樹皮

一年四季樹皮都與大氣有最為直接的接觸，同時(shí)對(duì)大氣中存在的污染物也有大量的吸收、累積，即使在植物休眠的時(shí)期，樹皮對(duì)污染物的吸收仍在繼續(xù)。對(duì)樹皮酸度PH的分析，有助于對(duì)酸性降雨情況、交通車輛總酸性氣體情況進(jìn)行了解。

3.6借助于地衣、苔蘚的監(jiān)測方法

3.6.1地衣

地衣對(duì)許多環(huán)境因子都有非常強(qiáng)的敏感性，在對(duì)大氣污染進(jìn)行監(jiān)測的時(shí)候，最常用的植物也是地衣。主要包括兩種監(jiān)測方法：①對(duì)污染地區(qū)地衣的種類、分布以及數(shù)量進(jìn)行調(diào)查，于重工業(yè)區(qū)進(jìn)行地衣的移植，對(duì)當(dāng)?shù)卮髿馕廴境潭冗M(jìn)行監(jiān)測；②選擇生長于樹干上的，較為敏感的地衣，將其與樹皮一起切割下來，同時(shí)移植到在需監(jiān)測的地區(qū)的同種類植物之上，對(duì)它們表現(xiàn)出受害的程度以及死亡情況進(jìn)行定期的觀察，以此評(píng)估該地區(qū)大氣污染的情況。

3.6.2苔蘚

它是僅排位在地衣之后的一種常用指示植物，一旦有大氣污染，苔蘚便會(huì)表現(xiàn)出明顯的褐化或者是黑斑現(xiàn)象，同時(shí)葉片下表面會(huì)有特殊的銀灰色光澤出現(xiàn)。當(dāng)植物體內(nèi)的葉綠體受到破壞時(shí)，苔蘚植物葉片便會(huì)伴有白化或者是褐化的情況出現(xiàn)，當(dāng)長時(shí)間的處于污染狀況下，苔蘚植物群落便會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的衰退問題，且物種多樣性會(huì)愈漸減少，甚至是消失。

4　植物監(jiān)測的優(yōu)缺點(diǎn)分析

4.1植物監(jiān)測優(yōu)點(diǎn)

首先，極具綜合性，生物監(jiān)測可綜合反應(yīng)出污染對(duì)生物所產(chǎn)生的綜合效應(yīng)；其次，極具富集性，這是對(duì)生物可通過諸多種方式從環(huán)境中富集某些元素這一特點(diǎn)的認(rèn)可；再次，極具靈敏性，對(duì)于低濃度的污染物也能夠做出迅速的反應(yīng)；最后，極具經(jīng)濟(jì)性，避免了昂貴儀器的購置，生物監(jiān)測的價(jià)格非常低廉。

4.2植物監(jiān)測缺點(diǎn)

植物監(jiān)測會(huì)在一定程度上受到環(huán)境條件的影響，且由于植物自身的個(gè)體差異也會(huì)為觀測帶來誤差，再諸如像農(nóng)藥使用、細(xì)菌、真菌等作用也會(huì)產(chǎn)生一些不良的影響。

5　結(jié)語

植物對(duì)大氣污染能起到很好的監(jiān)測作用，但是大氣污染還是屬于一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境問題，而植物是否可以起到有效的監(jiān)測還是會(huì)受到諸多因素的影響，而且植物監(jiān)測大氣污染的某些方面研究還是處于起步的階段，因此，今后有必要做更深入的研究，探索出一條與我國國情相適應(yīng)的植物監(jiān)測新方法。

[1]侯丹莉,路洋,尚博，等.大氣污染的植物監(jiān)測研究進(jìn)展[J].化工科技,2012,20(4):79～82.

[2]李歡歡.對(duì)大氣污染植物監(jiān)測的探討[J].青年與社會(huì),2014(18):265～265.

[3]杜東方,檀永紅.大氣污染物的植物監(jiān)測方法研究[J].化工管理,2015(24):22.

[4]李偉.植物監(jiān)測在大氣污染監(jiān)測中的運(yùn)用[J].科技傳播,2014(5):165～165,164.

2016-07-01

歐陽錦彰(1970—)，男，工程師，主要從事自然保護(hù)區(qū)管理工作。

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1674-9944(2016)16-0056-02