大氣污染的植物監測研究進展

歐陽錦彰

(福建戴云山國家級自然保護區管理局， 福建 德化 362500)

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大氣污染的植物監測研究進展

歐陽錦彰

(福建戴云山國家級自然保護區管理局， 福建 德化 362500)

指出了隨著當前大氣污染的程度越來越嚴重，對大氣污染物實現良好的監測成為一個重要問題，介紹了植物監測的應用原理與方法，分析了植物監測的優缺點，以期為植物監測今后在大氣污染中的應用提供參考。

大氣污染；植物監測；研究進展

1　引言

當前，環境污染問題已經是直接關系到人類存亡的一個嚴峻問題。一方面植物可以起到保護生態環境、改善人們生活質量的作用，另一方面，利用植物來對大氣污染中含有的有害氣體進行監測，以了解大氣環境質量，已經成為植物監測環境污染的一項重要內容。

2　植物監測的應用原理

2.1植物監測大氣污染的機理

在大氣污染中引進植物學方法，其基本的原理在于：借助于植物會對大氣污染物產生的生物效應，也就是植物發生的受害癥狀與大氣污染物種類、接觸時間等方面內容的相關性，以植物群傷害癥狀以及受害的種類作為基本依據，對大氣污染的狀況做出相應判斷。

2.2監測植物

對大氣污染可做出靈敏的反應并將大氣污染狀況反應出來的植物，統將其稱為大氣污染的指示植物。 指示植物屬于一種化學性的檢測器，而其應具備下列幾個條件。

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

(2)生長的周期應該盡量長，可以不斷的萌發新芽，較易繁殖，且較易栽培管理。

(3)無論是在什么樣的環境、地點中，只要是周圍污染物的濃度處于固定值時，所獲得的實驗結果對于該植物來說都成立。

(4)應具有廣泛的地理學分布，依據監測植物所發出來的各種信息，人們可以實現對環境污染狀況的判斷以及對所處環境質量的評價。

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監測植物

用來對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，對其在大氣中SO2質量濃度達到3.4 mg/m3，暴露時間持續1 h就可以看到癥狀；當SO2質量濃度超出0.44 mg/m3，苔蘚就會表現出傷害癥狀。

2.2.2氟化物監測植物

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行對氟化物的監測，其中唐菖蒲是最為常用的一種監測植物，當HF質量濃度在9～10 mg/m3，且持續2～3 h的情況下，唐菖蒲就會表現出傷害癥狀。

2.2.3O3監測植物

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測O3的植物，在大氣中O3的質量濃度達到1～26×10 mg/m3，且持續2～4 h時，上述植物就會表現出有受害的癥狀。

2.2.4NO2監測植物

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NO2監測的植物。上述這些植物在弱光的環境下，當NO2質量濃度達到5～6 mg/m3，且持續時間在2～3 h左右，就會有受害的癥狀表現出來。

2.2.5氯的監測植物

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的含量達到0.15～3 mg/m3，時間在3～5 h左右之后，上述這些植物就會有受害癥狀的表現。

3　植物監測的方法

通過植物對大氣環境進行監測的實現方法存在諸多，且近些年來在此領域也獲得了極為廣闊的發展，已經由傳統的單一的形態學方法，發展成為分子生物學、生理學、形態學等諸多方法。

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現對大氣污染情況的監測，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境的作用，另一方面又能起到對環境污染監測的作用。

(2)借助于植物群落對大氣污染的程度進行評估，在受到大氣污染之后，植物群落里的各種植物會產生各不相同的污染敏感性，反應存在著顯著不同。

(3)指示植物的定點報警功能，先于并不存在大氣污染的地方培育好監測使用植物，在其經過一定階段的生長之后，再移栽到需要監測的地方，將其安放在不同的地點，對受害癥狀的表現以及表現程度進行觀察、記錄，對該地區大氣污染狀況進行評價。

3.2生理指示方法

借助于污染物導致的生物個體行為、生理生化變化以及發育狀況為基本指標，對環境污染狀況進行監測的方法。當大氣中含有的有害氣體超出一定濃度時，相應的植物體內便會出現一些生理生化指標的變化，例如，光和強度、酶活性、葉綠素含量等。

3.3細胞遺傳學方法

該方法較為普遍的應用在對化學誘變因子的篩選上，對環境中存在的致癌、致突變化學物質進行監測。較為常見的方法為微核測定方法，其它還包括非預定DNA合成、姐妹染色體交換率等細胞遺傳學方法。

3.4分子生物學方法

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

3.5植物體內污染物含量監測方法

基于植物長時間對大氣污染物質的吸收，且在植物體內有不斷的積累，對植物體內的污染物含量進行分析，同樣也可以對大氣中含有的污染物以及其濃度進行評估，屬于一項可靠的監測方法。

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性。

3.5.2年輪

對于喬木植物來說，它們的年輪就和履歷表一樣，對生長過程中環境狀況、氣候狀況以及污染情況都有很準確的記錄，而且大部分污染物會在木材中形成不溶的化合物，在木材中有著深厚的沉積。借助于對年輪色澤、寬窄方面的觀察，可以對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，同時對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期，樹皮對污染物的吸收仍在繼續。對樹皮酸度PH的分析，有助于對酸性降雨情況、交通車輛總酸性氣體情況進行了解。

3.6借助于地衣、苔蘚的監測方法

3.6.1地衣

地衣對許多環境因子都有非常強的敏感性，在對大氣污染進行監測的時候，最常用的植物也是地衣。主要包括兩種監測方法：①對污染地區地衣的種類、分布以及數量進行調查，于重工業區進行地衣的移植，對當地大氣污染程度進行監測；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，同時移植到在需監測的地區的同種類植物之上，對它們表現出受害的程度以及死亡情況進行定期的觀察，以此評估該地區大氣污染的情況。

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，苔蘚便會表現出明顯的褐化或者是黑斑現象，同時葉片下表面會有特殊的銀灰色光澤出現。當植物體內的葉綠體受到破壞時，苔蘚植物葉片便會伴有白化或者是褐化的情況出現，當長時間的處于污染狀況下，苔蘚植物群落便會出現嚴重的衰退問題，且物種多樣性會愈漸減少，甚至是消失。

4　植物監測的優缺點分析

4.1植物監測優點

首先，極具綜合性，生物監測可綜合反應出污染對生物所產生的綜合效應；其次，極具富集性，這是對生物可通過諸多種方式從環境中富集某些元素這一特點的認可；再次，極具靈敏性，對于低濃度的污染物也能夠做出迅速的反應；最后，極具經濟性，避免了昂貴儀器的購置，生物監測的價格非常低廉。

4.2植物監測缺點

植物監測會在一定程度上受到環境條件的影響，且由于植物自身的個體差異也會為觀測帶來誤差，再諸如像農藥使用、細菌、真菌等作用也會產生一些不良的影響。

5　結語

植物對大氣污染能起到很好的監測作用，但是大氣污染還是屬于一個復雜的環境問題，而植物是否可以起到有效的監測還是會受到諸多因素的影響，而且植物監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的植物監測新方法。

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2016-07-01

歐陽錦彰(1970—)，男，工程師，主要從事自然保護區管理工作。

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1674-9944(2016)16-0056-02